ex situ Сохранение
ex situ Сохранение ( букв. « за пределами территории Сохранение » ) — это процесс защиты находящихся под угрозой исчезновения видов , разновидностей или пород растений или животных за пределами их естественной среды обитания. Например, путем удаления части популяции из среды обитания, находящейся под угрозой, и размещения ее в новом месте, в искусственной среде, аналогичной естественной среде обитания соответствующего животного и находящейся под присмотром людей, например, в зоологическом парке или заповеднике дикой природы. . [1] [2] Степень, в которой люди контролируют или изменяют естественную динамику управляемой популяции, широко варьируется, и это может включать изменение среды обитания, репродуктивных моделей, доступа к ресурсам и защиты от хищников и смертности.
Управление ex situ может осуществляться внутри или за пределами естественного географического ареала вида. Особи, сохраняемые ex situ, существуют вне экологической ниши . Это означает, что они не подвергаются такому же давлению отбора, как дикие популяции, и могут подвергнуться искусственному отбору, если поддерживать их ex situ в течение нескольких поколений. [3]
Сельскохозяйственное биоразнообразие также сохраняется в ex situ коллекциях . Прежде всего, это банки генов , в которых хранятся образцы с целью сохранения генетических ресурсов основных сельскохозяйственных культур и их диких родственников .
Удобства
[ редактировать ]Ботанические сады, зоопарки и аквариумы
[ редактировать ]Ботанические сады , зоопарки и аквариумы являются наиболее традиционными методами сохранения ex situ . Кроме того, сохранение ex situ , где содержатся целые охраняемые экземпляры для разведения и реинтродукции в дикую природу, когда это необходимо и возможно. Эти учреждения обеспечивают не только жилье и уход за видами, находящимися под угрозой исчезновения, но и имеют образовательное значение. Они информируют общественность о статусе находящихся под угрозой исчезновения видов и о тех факторах, которые вызывают угрозу, в надежде создать общественный интерес в прекращении и обращении вспять тех факторов, которые в первую очередь ставят под угрозу выживание вида. Это наиболее посещаемые общественностью объекты сохранения ex situ : по оценкам WZCS (Всемирной стратегии сохранения зоопарков), 1100 организованных зоопарков в мире ежегодно принимают более 600 миллионов посетителей. По оценкам, в мире насчитывается 2107 аквариумов и зоопарков в 125 странах. Кроме того, многие частные коллекционеры или другие некоммерческие группы держат животных и участвуют в усилиях по их сохранению или реинтродукции. [4] Аналогичным образом, в 148 округах существует около 2000 ботанических садов, в которых выращивается или хранится около 80 000 таксонов растений. [5]
Техники для растений
[ редактировать ]Криоконсервация
[ редактировать ]Криоконсервация растений заключается в хранении семян, пыльцы, тканей или эмбрионов в жидком азоте. Этот метод можно использовать для практически неограниченного хранения материала без ухудшения в течение гораздо большего периода времени по сравнению со всеми другими методами консервации ex situ . Криоконсервация также используется для сохранения генетики домашнего скота путем криоконсервации генетических ресурсов животных . Технические ограничения не позволяют криоконсервировать многие виды, но криобиология — это область активных исследований, и многие исследования, касающиеся растений, продолжаются.
Банк семян
[ редактировать ]Хранение семян в условиях контролируемой температуры и влажности. Этот метод используется для таксонов с ортодоксальными семенами, устойчивыми к высыханию . Банки семян варьируются от герметичных ящиков до морозильных камер или хранилищ с климат-контролем. Таксоны с неподатливыми семенами, не переносящими высыхания, обычно не хранятся в банках семян в течение длительного периода времени.
Полевой генный банк
[ редактировать ]Обширные насаждения под открытым небом поддерживают генетическое разнообразие диких, сельскохозяйственных и лесных видов. Обычно виды, которые трудно или невозможно сохранить в банках семян, сохраняются в полевых генных банках. Также можно использовать полевые банки генов для выращивания и отбора потомства видов, сохраненного с помощью других методов ex situ .
Коллекции для выращивания
[ редактировать ]Растения, находящиеся под уходом в садоводстве , в искусственном ландшафте, обычно в ботаническом саду или дендрарии. Этот метод похож на полевой банк генов в том смысле, что растения хранятся в окружающей среде, но коллекции обычно не столь генетически разнообразны и обширны. Эти коллекции подвержены гибридизации, искусственному отбору, генетическому дрейфу и передаче болезней. Виды, которые невозможно сохранить другими методами ex situ, часто включают в культивируемые коллекции.
Интер там
[ редактировать ]Растения находятся под присмотром садоводов, но окружающая среда поддерживается почти в естественных условиях. Это происходит либо в восстановленной, либо в полуестественной среде. Этот метод в основном используется для таксонов, которые редки или в районах, где среда обитания сильно деградировала.
Культура ткани (хранение и распространение)
[ редактировать ]Соматические ткани можно хранить in vitro в течение коротких периодов времени. Это делается в среде с контролируемым светом и температурой, которая регулирует рост клеток. В качестве метода сохранения ex situ культуру тканей преимущественно используют для клонального размножения вегетативной ткани или незрелых семян. Это позволяет размножать клональные растения из относительно небольшого количества родительской ткани.
Техники для животных
[ редактировать ]С помощью аналогичных методов сохраняются виды и породы животных, находящихся под угрозой исчезновения. [6] Виды животных можно сохранить в генных банках , которые состоят из криогенных помещений, используемых для хранения живых сперматозоидов , яйцеклеток или эмбрионов . Например, Зоологическое общество Сан-Диего создало « замороженный зоопарк » для хранения таких образцов с использованием методов криоконсервации более чем 355 видов, включая млекопитающих, рептилий и птиц.
Потенциальным методом содействия воспроизводству исчезающих видов является межвидовая беременность , при которой эмбрионы исчезающего вида имплантируются в матку самки родственного вида и вынашиваются. [7] Это было сделано для испанского козерога . [8]
Генетический менеджмент популяций в неволе
[ редактировать ]Популяции в неволе подвержены таким проблемам, как инбридинговая депрессия , потеря генетического разнообразия и адаптация к неволе. Важно управлять содержащимися в неволе популяциями таким образом, чтобы свести к минимуму эти проблемы, чтобы интродуцируемые особи максимально напоминали первоначальных основателей, что увеличит шансы на успешную реинтродукцию . [9] На начальном этапе роста размер популяции быстро увеличивается, пока не будет достигнут целевой размер популяции. [10] Размер целевой популяции – это количество особей, которое необходимо для поддержания соответствующего уровня генетического разнообразия, которое обычно считается равным 90% текущего генетического разнообразия через 100 лет. [10] Число особей, необходимое для достижения этой цели, варьируется в зависимости от потенциальной скорости роста, эффективного размера, текущего генетического разнообразия и времени генерации. [9] Как только целевой размер популяции будет достигнут, акцент смещается на поддержание популяции и предотвращение генетических проблем среди популяции в неволе. [10]
Минимизация среднего родства
[ редактировать ]Управление популяциями, основанное на минимизации средних значений родства, часто является эффективным способом увеличения генетического разнообразия и предотвращения инбридинга внутри содержащихся в неволе популяций. [10] Родство — это вероятность того, что два аллеля будут идентичны по происхождению , когда один аллель случайно берется от каждой спаривающейся особи. Среднее значение родства — это среднее значение родства между данным человеком и любым другим членом популяции. Средние значения родства могут помочь определить, каких особей следует спаривать. При выборе особей для разведения важно выбирать особей с наименьшими средними значениями родства, поскольку эти особи меньше всего связаны с остальной популяцией и имеют наименьшее количество общих аллелей. [10] Это гарантирует более редких аллелей передачу , что помогает увеличить генетическое разнообразие. Также важно избегать спаривания двух особей с очень разными средними значениями родства, поскольку такие пары распространяют как редкие аллели, присутствующие у особей с низким средним значением родства, так и общие аллели, присутствующие у особей с высоким средним значением родства. среднее значение родства. [10] Этот метод генетического управления требует, чтобы происхождение было известно, поэтому в обстоятельствах, когда происхождение неизвестно, может потребоваться использование молекулярной генетики, такой как данные микроспутников , чтобы помочь разрешить неизвестные. [9]
Как избежать потери генетического разнообразия
[ редактировать ]Генетическое разнообразие часто теряется в содержащихся в неволе популяциях из-за эффекта основателя и последующего небольшого размера популяции. [10] Минимизация потери генетического разнообразия внутри популяции в неволе является важным компонентом сохранения ex situ и имеет решающее значение для успешной реинтродукции и долгосрочного успеха вида, поскольку более разнообразные популяции обладают более высоким адаптивным потенциалом. [9] Утрату генетического разнообразия из-за эффекта основателя можно свести к минимуму, гарантируя, что популяция-основатель будет достаточно большой и генетически репрезентативной для дикой популяции. [10] Это часто бывает сложно, поскольку удаление большого количества особей из диких популяций может еще больше сократить генетическое разнообразие вида, сохранение которого уже вызывает обеспокоенность. Альтернативой этому является сбор спермы у диких особей и использование ее путем искусственного оплодотворения для получения свежего генетического материала. [11] Максимизация размера популяции в неволе и эффективного размера популяции может уменьшить потерю генетического разнообразия за счет минимизации случайной потери аллелей из-за генетического дрейфа . [10] Минимизация количества поколений в неволе — еще один эффективный метод сокращения потери генетического разнообразия в популяциях, содержащихся в неволе. [10]
Как избежать адаптации к неволе
[ редактировать ]Отбор отдает предпочтение различным признакам в популяциях в неволе, чем в диких популяциях, поэтому это может привести к адаптации, которая полезна в неволе, но вредна в дикой природе. [10] Это снижает успех реинтродукции, поэтому важно управлять популяциями в неволе, чтобы уменьшить адаптацию к неволе. Адаптацию к неволе можно уменьшить, минимизировав количество поколений в неволе и максимизировав количество мигрантов из диких популяций. [10] Сведение к минимуму отбора популяций в неволе путем создания среды, аналогичной их естественной среде, является еще одним методом снижения адаптации к неволе, но важно найти баланс между средой, которая сводит к минимуму адаптацию к неволе, и средой, которая обеспечивает адекватное воспроизводство. [10] Адаптацию к неволе также можно уменьшить, управляя популяцией в неволе как серией фрагментов популяции. В этой стратегии управления популяция в неволе делится на несколько подпопуляций или фрагментов, которые содержатся отдельно. Меньшие популяции имеют более низкий адаптивный потенциал, поэтому фрагменты популяции с меньшей вероятностью накапливают адаптации, связанные с содержанием в неволе. Фрагменты хранятся отдельно до тех пор, пока инбридинг не станет проблемой. Затем фрагменты обмениваются иммигрантами, чтобы уменьшить инбридинг, а затем фрагменты снова управляются отдельно. [10]
Управление генетическими нарушениями
[ редактировать ]Генетические нарушения часто являются проблемой среди содержащихся в неволе популяций из-за того, что популяции обычно создаются из небольшого числа основателей. [10] В крупных популяциях с аутбридингом частота большинства вредных аллелей относительно невелика, но когда популяция сталкивается с узким местом во время создания популяции в неволе, ранее редкие аллели могут выжить и увеличиться в количестве. [9] Дальнейшее инбридинг внутри популяции в неволе также может увеличить вероятность проявления вредных аллелей из-за увеличения гомозиготности в популяции. [9] Высокая распространенность генетических нарушений среди содержащихся в неволе популяций может угрожать как выживанию популяции в неволе, так и ее возможному возвращению обратно в дикую природу. [12] Если генетическое заболевание является доминантным , возможно, можно полностью устранить заболевание за одно поколение, избегая размножения больных особей. [10] Однако, если генетическое заболевание является рецессивным , полностью устранить аллель может оказаться невозможным из-за его присутствия у незатронутых гетерозигот . [10] В этом случае лучший вариант — попытаться минимизировать частоту аллеля путем избирательного подбора пар спаривания. В процессе ликвидации генетических нарушений важно учитывать, что, когда некоторым особям препятствуют размножению, аллели и, следовательно, генетическое разнообразие удаляются из популяции; если эти аллели отсутствуют у других людей, они могут быть полностью потеряны. [12] Предотвращение размножения определенных особей также уменьшает эффективный размер популяции, что связано с такими проблемами, как потеря генетического разнообразия и рост инбридинга. [10]
Примеры
[ редактировать ]Яркий индийский клевер , Trifolium amoenum , является примером вида, который считался вымершим, но был заново открыт в 1993 году. [13] в виде одного завода на участке в западном округе Сонома . [14] Были собраны семена и виды выращены на ex situ объектах .
Сосна Воллеми — еще один пример растения, которое сохраняется путем консервации ex situ , поскольку его выращивают в питомниках для продажи широкой публике.
Оранжевобрюхий попугай , дикая популяция которого на начало февраля 2017 года насчитывала 14 птиц. [15] разводятся в рамках программы разведения в неволе. Популяция в неволе насчитывает около 300 птиц. [16]
Недостатки
[ редактировать ]Сохранение ex situ , хотя и помогает человечеству в усилиях по поддержанию и защите окружающей среды, редко бывает достаточным для спасения вида от вымирания. Его следует использовать в качестве крайней меры или в качестве дополнения к in situ сохранению , поскольку он не может воссоздать среду обитания в целом: все генетические вариации вида, его симбиотические аналоги или те элементы, которые со временем могут помочь. вид приспосабливается к изменяющейся среде обитания. Вместо этого сохранение ex situ выводит вид из его естественного экологического контекста, сохраняя его в полуизолированных условиях, в результате чего естественные процессы эволюции и адаптации либо временно останавливаются, либо изменяются путем помещения экземпляра в неестественную среду обитания. В случае криогенных методов хранения процессы адаптации сохранившегося образца (в буквальном смысле) полностью замораживаются. Обратной стороной этого является то, что при повторном выпуске у вида могут отсутствовать генетические адаптации и мутации, которые позволили бы ему процветать в постоянно меняющейся естественной среде обитания.
Кроме того, методы сохранения ex situ часто являются дорогостоящими, а криогенное хранение в большинстве случаев экономически нецелесообразно, поскольку виды, хранящиеся таким образом, не могут принести прибыль, а вместо этого медленно истощают финансовые ресурсы правительства или организации, решившей их эксплуатировать. Банки семян неэффективны для некоторых родов растений с неподатливыми семенами, которые не остаются плодородными в течение длительного периода времени. Болезни и вредители, чужеродные для этого вида, от которых вид не имеет естественной защиты, также могут нанести вред посевам охраняемых растений на плантациях ex situ и животным, живущим в местах размножения ex situ . Эти факторы в сочетании со специфическими экологическими потребностями многих видов, некоторые из которых практически невозможно воссоздать человеком, делают невозможным сохранение ex situ большого количества находящихся под угрозой исчезновения флоры и фауны мира.
См. также
[ редактировать ]- Искусственное оплодотворение
- Азиатский гепард
- Разведение в неволе
- Клонирование
- Биология сохранения
- Конвенция о биологическом разнообразии
- Криоконсервация генетических ресурсов животных
- Возрождение
- Перенос эмбрионов
- Вымирающие виды
- Замороженный зоопарк
- Генетическая эрозия # Сохранение ex situ
- Интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида
- Интродуцированные виды
- Экстракорпоральное оплодотворение
- Красный список МСОП
- Список животных, которые были клонированы
- Список интродуцированных видов
- Плейстоценовый парк
- Реинтродукция
- Охрана дикой природы
- Всемирный союз охраны природы (МСОП)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Руководство Комиссии по выживанию видов МСОП по использованию управления ex situ для сохранения видов» (PDF) . МСОП. 2014 . Проверено 27 мая 2016 г.
- ^ «Конвенция о биологическом разнообразии» (PDF) . Объединенные Нации. 1992 год . Проверено 27 мая 2016 г.
- ^ Раманатха Рао, В.; Браун, АХД; Джексон, М. (2001). Управление генетическим разнообразием растений . КАБИ. п. 89.
- ^ Геррант, Эдвард; Хейвенс, Кайри ; Маундер, Майк (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс. п. 91.
- ^ Геррант, Эдвард; Хэвенс, Карий; Маундер, Майк (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс. стр. 10–11.
- ^ ФАО. 2012. Криоконсервация генетических ресурсов животных. Рекомендации ФАО по животноводству и охране здоровья. № 12. Рим.
- ^ Ниасари-Насладжи, А.; Никджу, Д.; Скидмор, Дж.А.; Могисе, А.; Мостафаей, М.; Разави, К.; Мусави-Мовахеди, А.А. (2009). «Межвидовой перенос эмбрионов у верблюдов: рождение первых двугорбых верблюдов (Camelus bactrianus) от верблюдов-дромедеров (Camelus dromedarius)». Воспроизводство, рождаемость и развитие . 21 (2): 333–337. дои : 10.1071/RD08140 . ПМИД 19210924 . S2CID 20825507 .
- ^ Фернандес-Ариас, А.; Алабарт, Дж.Л.; Фолч, Дж.; Беккерс, Дж. Ф. (1999). «Межвидовая беременность плода испанского козерога ( Caprayrenaica ) у реципиентов домашней козы ( Capra hircus ) вызывает аномально высокие уровни гликопротеина в плазме, связанного с беременностью» (PDF) . Териогенология . 51 (8): 1419–1430. дои : 10.1016/S0093-691X(99)00086-2 . ПМИД 10729070 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Клейман, Девра; Томпсон, Катерина; Баер, Шарлотта (2010). Дикие млекопитающие в неволе: принципы и методы управления зоопарком . Издательство Чикагского университета.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р Фрэнкхэм, Дик; Баллоу, Джон; Бриско, Дэвид (2011). Введение в природоохранную генетику . Соединенное Королевство: Издательство Кембриджского университета. стр. 430–471. ISBN 978-0-521-70271-3 .
- ^ «Зоопарковый слон, зачатый из замороженной спермы дикого самца » Новости Би-би-си . 14 августа 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Лайкре, Линда (1999). «Наследственные дефекты и сохранение генетического управления популяциями в неволе». Зоопарковая биология . 18 (2): 81–99. doi : 10.1002/(sici)1098-2361(1999)18:2<81::aid-zoo1>3.0.co;2-2 .
- ^ Коннорс, П.Г. (1994) Повторное открытие эффектного индийского клевера . Фримонтия 22: 3–7
- ^ Служба рыболовства и дикой природы США, Отделение Арката, 1655 Heindon Road, Арката, Калифорния.
- ^ «Гонка за спасение находящегося под угрозой исчезновения оранжевобрюхого попугая» . Австралийская радиовещательная корпорация . 14 февраля 2017 года . Проверено 14 февраля 2017 г.
- ^ Причард, Рэйчел. «Обновленная информация о программе восстановления оранжевобрюхих попугаев» (PDF) . Команда по восстановлению оранжевобрюхих попугаев . Проверено 6 августа 2012 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Энгельс, ЮММ; Л. Виссер, ред. (2003). Руководство по эффективному управлению коллекциями зародышевой плазмы . CABI, IFPRI, IPGRI, SGRP. Архивировано из оригинала 25 мая 2007 года . 174 стр.
- ФАО. (2007). Глобальный план действий по генетическим ресурсам животных и Интерлакенская декларация. Рим.
- ФАО. (2015). Второй доклад о состоянии мировых генетических ресурсов животных для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства. Архивировано 18 сентября 2018 года в Wayback Machine Rome.
- Геррант, Эдвард О.; Хейвенс, Кайри ; Маундер, Майк, ред. (2004). Сохранение растений ex situ: поддержка выживания видов в дикой природе . Остров Пресс.
- Камешвара, Н.; Дж. Хэнсон; М. Е. Дуллу; К. Гош; А. Ноуэлл; М. Ларинде. Руководство по обращению с семенами в генбанках . Bioversity International, CTA (Технический центр сельскохозяйственного и сельского сотрудничества), ФАО, ILRI. Архивировано из оригинала 21 января 2008 г. 147 стр.
- Ку, Б.; Парди, П.Г.; Райт, Б.Д.; и др. (2004). Спасение семян . CABI, IFPRI, IPGRI, SGRP. Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 года.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Клонирование для возрождения вымерших видов, 28 мая 2002 г., Грант Холлоуэй, CNN.
- Репродуктивные технологии и сохранение исчезающих кошек
- Замороженный ковчег Луизианы
- ОНЛАЙН-КНИГА: Сохранение домашнего скота и птицы in situ , 1992, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде.
- «Проблемы сохранения орхидей ex situ», Коалиция по сохранению орхидей.
- Botanic Gardens Conservation International - международная организация, поддерживающая сохранение ex situ приоритетных видов растений.
- Информационная система разнообразия домашних животных
- Реализация Глобального плана действий по генетическим ресурсам животных