Введение
Сохранение растений или животных вне их естественных мест обитания
Сохранение ex situ (буквально "вне места обитания") – это процесс защиты находящихся под угрозой исчезновения видов, сортов или пород растений или животных за пределами их естественной среды обитания. Например, путём изъятия части популяции из уязвимой среды обитания и размещения её в новом месте, в искусственной среде, имитирующей естественную среду обитания данного животного и находящейся под контролем человека, например, в зоопарке или заповеднике. Степень контроля или изменения естественной динамики управляемой популяции людьми может сильно различаться и включать в себя изменение условий обитания, репродуктивных стратегий, доступа к ресурсам, а также защиту от хищничества и смертности. Управление ex situ может осуществляться как внутри, так и за пределами естественного географического ареала вида. Особи, содержащиеся ex situ, существуют вне своей экологической ниши. Это означает, что они не подвергаются тем же факторам отбора, что и дикие популяции, и могут подвергаться искусственному отбору при длительном содержании ex situ в течение нескольких поколений. Биоразнообразие сельскохозяйственных культур также сохраняется в коллекциях ex situ, преимущественно в виде генных банков, где хранятся образцы для сохранения генетических ресурсов основных сельскохозяйственных растений и их диких сородичей.
Ботанические сады, зоопарки и аквариумы
Ботанические сады, зоопарки и аквариумы – наиболее распространенные методы сохранения видов вне естественной среды обитания (ex situ). Эти учреждения содержат целые, охраняемые особи для разведения и, при необходимости и возможности, повторной реинтродукции в дикую природу. Они обеспечивают не только содержание и уход за особями исчезающих видов, но и имеют значительную образовательную ценность. Они информируют общественность об угрожаемом статусе исчезающих видов и факторах, вызывающих эту угрозу, надеясь вызвать общественный интерес к предотвращению и устранению факторов, ставящих под угрозу выживание видов. Это наиболее посещаемые обществом объекты сохранения видов ex situ: по оценкам WZCS (Всемирной стратегии сохранения зоопарков), 1100 организованных зоопарков мира принимают более 600 миллионов посетителей ежегодно. В мире насчитывается около 2107 аквариумов и зоопарков в 125 странах. Кроме того, многие частные коллекционеры и другие некоммерческие организации содержат животных и участвуют в программах сохранения или реинтродукции. Аналогично, примерно в 148 странах существует около 2000 ботанических садов, в которых выращивают или хранят около 80 000 таксонов растений.
Криоконсервация
Криоконсервация растений заключается в хранении семян, пыльцы, тканей или эмбрионов в жидком азоте. Этот метод позволяет практически неограниченно долго хранить материал без его деградации, в течение значительно более длительного периода времени, чем при использовании любых других методов сохранения вне естественной среды обитания (ex situ). Криоконсервация также применяется для сохранения генетического материала сельскохозяйственных животных посредством криоконсервации генетических ресурсов животных. Технические ограничения препятствуют криоконсервации многих видов, однако криобиология – это активно развивающаяся область науки, и ведется множество исследований, касающихся растений.
Банк семян
Хранение семян в среде с контролируемой температурой и влажностью. Этот метод применяется для таксонов с ортодоксальными семенами, устойчивыми к высушиванию. Оборудование для хранения семян варьируется от герметичных контейнеров до морозильных камер или хранилищ с регулируемым климатом. Таксоны с рекальцитрантными семенами, не переносящими высушивание, обычно не хранятся в банках семян в течение длительного времени.
Полевая генетическая база
Широкомасштабные посадки в открытом грунте используются для поддержания генетического разнообразия диких, сельскохозяйственных или лесных видов. Как правило, виды, которые сложно или невозможно сохранить в банках семян, сохраняются в полевых генных банках. Полевые генные банки также могут использоваться для выращивания и отбора потомства видов, хранящихся другими методами сохранения вне естественной среды обитания (ex situ).
Коллекции культивации
Растения, находящиеся под культивацией в созданном ландшафте, как правило, в ботаническом саду или арборетуме. Этот метод схож с полевым генным банком тем, что растения поддерживаются в естественной среде, однако коллекции обычно менее генетически разнообразны и обширны. Эти коллекции подвержены гибридизации, искусственному отбору, генетическому дрейфу и распространению болезней. Виды, сохранение которых другими методами ex situ невозможно, часто включают в культивируемые коллекции.
Межзвездный
Растения находятся под наблюдением специалистов по садоводству, но окружающая среда поддерживается в условиях, близких к естественным. Это достигается в восстановленных или полуестественных средах обитания. Данный подход в основном применяется для редких таксонов или в районах с сильно деградированными местами обитания.
Тканевая культура (хранение и размножение)
Соматические ткани могут храниться in vitro в течение короткого времени. Это делается в среде с контролируемым светом и температурой, регулирующей рост клеток. Как метод сохранения ex situ, культура тканей преимущественно используется для клонального размножения вегетативных тканей или незрелых семян. Это позволяет получать клональные растения из относительно небольшого количества исходной ткани.
Методы для животных
При использовании аналогичных методов сохраняются находящиеся под угрозой исчезновения виды и породы животных. Виды животных могут быть сохранены в генных банках, которые представляют собой криогенные хранилища, используемые для хранения живой спермы, яйцеклеток или эмбрионов. Например, Зоологическое общество Сан-Диего создало "криобанк" для хранения таких образцов с использованием методов криоконсервации более чем 355 видов, включая млекопитающих, рептилий и птиц. Перспективным методом, способствующим размножению находящихся под угрозой исчезновения видов, является межвидовая беременность – имплантация эмбрионов исчезающего вида в матку самки близкородственного вида с последующим вынашиванием до конца срока. Это было проведено на примере испанского ибикса.
Генетическое управление популяциями в неволе
В популяциях, содержащихся в неволе, возникают такие проблемы, как депрессия инбридинга, потеря генетического разнообразия и адаптация к условиям содержания. Важно управлять популяциями в неволе таким образом, чтобы минимизировать эти проблемы, чтобы особи, предназначенные для реинтродукции, максимально соответствовали исходным основателям, что повысит шансы на успешную реинтродукцию. На начальном этапе роста численность популяции быстро увеличивается до достижения целевого размера. Целевой размер популяции – это количество особей, необходимое для поддержания адекватного уровня генетического разнообразия, который обычно оценивается как 90% от текущего уровня генетического разнообразия через 100 лет. Максимизация размера популяции в неволе и эффективной численности популяции может снизить потерю генетического разнообразия, минимизируя случайную потерю аллелей из-за генетического дрейфа. Если генетическое заболевание является доминантным, возможно полное искоренение болезни за одно поколение путем исключения размножения пораженных особей. Примером является обнаружение единственного растения в западном округе Сонома. Семена были собраны, и вид был выращен в условиях ex situ. Сосна Воллеми – еще один пример растения, сохраняемого посредством ex situ консервации, поскольку она выращивается в питомниках для продажи населению. Оранжевобрюхий попугай, дикая популяция которого на начало февраля 2017 года насчитывала 14 особей, разводится в рамках программы разведения в неволе. Численность популяции в неволе составляет около 300 птиц.
Недостатки
Сохранение вне естественной среды обитания, хотя и полезно в усилиях человечества по сохранению и защите окружающей среды, редко бывает достаточным для спасения вида от вымирания. Оно должно использоваться как крайняя мера или как дополнение к сохранению в естественной среде обитания, поскольку не способно воссоздать среду обитания в целом: всё генетическое разнообразие вида, его симбиотических партнеров или те элементы, которые со временем могут помочь виду адаптироваться к меняющимся условиям. Вместо этого, сохранение вне естественной среды обитания изымает вид из его естественного экологического контекста, сохраняя его в полуизолированных условиях, при которых естественная эволюция и процессы адаптации либо временно приостанавливаются, либо изменяются путем помещения особи в неестественную среду обитания. В случае криогенного хранения, процессы адаптации сохраненной особи (в буквальном смысле) полностью замораживаются. Недостатком этого является то, что при повторном выпуске вид может лишиться генетических адаптаций и мутаций, необходимых для процветания в постоянно меняющейся естественной среде обитания. Более того, методы сохранения вне естественной среды обитания часто обходятся дорого, а криогенное хранение в большинстве случаев экономически нецелесообразно, поскольку виды, хранящиеся таким образом, не приносят прибыли, а лишь постепенно истощают финансовые ресурсы правительства или организации, взявшей на себя их содержание. Семенные банки неэффективны для определенных родов растений с рекальцитрантными семенами, которые не сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени. Болезни и вредители, чуждые виду и против которых у него нет естественной защиты, также могут нанести ущерб посадкам охраняемых растений в плантациях вне естественной среды обитания и животным, содержащимся на участках разведения вне естественной среды обитания. Эти факторы, в сочетании со специфическими экологическими потребностями многих видов, некоторые из которых практически невозможно воссоздать искусственно, делают сохранение вне естественной среды обитания невозможным для значительного числа находящихся под угрозой исчезновения видов флоры и фауны в мире.