Консервация генофонда in situ

Консервация in situ заключается в выведении из эксплуатации и сохранении насаждений желательных видов или их комплексов с целью предотвращения дальнейших потерь генофонда от причин, связанных с деятельностью человека. Один из главных выигрышей здесь - это сохранение экосистем, поскольку других эффективных методов сохранения экосистем, чем сохранение in situ, просто не существует.

Однако этот путь имеет и свои недостатки. На некоторые из них указывают B. Zobel и J. Talbert (1984). При всей своей привлекательности, стратегия «руки прочь» от лесных экосистем может привести к быстрому исчезновению желательной генетической структуры охраняемых насаждений ввиду динамических изменений, имеющих место во всех лесных насаждениях. В естественных насаждениях, предоставленных самим себе «в природе» и в судьбу которых человек не вмешивается, идут свои процессы. Состав видов и распределение генных комплексов будут меняться при переходе насаждений из одной стадии сукцессии в другую. Например, многие сосновые типы леса, образовались в результате некоторых прошлых, обычно неблагоприятных внешних изменений, вызванных пожарами, ураганами, инвазиями или другими катастрофами. Если существующие сосновые леса оставить расти без вмешательства человека, то субклимаксовые сосновые леса, часто в значительной степени, будут замещены лиственными, и с течением времени сосновые компоненты исчезнут или будут уменьшены в значительной степени. Об аналогичном ходе событий в ельниках Литвы сообщают R. Gabrilavicius и J. Danusevicius (1996). Их данные свидетельствуют, что в последние годы по разным причинам здесь повреждена значительная часть лесных генетических объектов, сохраняемых in situ.

Таким образом, если желательно и необходимо сохранить гены и генные комплексы уже существующих насаждений, необходим ряд хозяйственных мероприятий, чтобы предотвратить естественную сукцессию, ведущую к увеличению состава лиственных пород.

Главное требование к консервации генетических ресурсов in situ, которое часто или непонятно, или игнорируется, заключается в управлении охраняемыми лесами, чтобы сохранить желательный состав генов.

Одним из наименее понятных аспектов сохранения насаждений in situ является необходимый размер популяции. Общая позиция может быть выражена положением, что «если несколько деревьев хорошо, то много деревьев еще лучше». В связи с этим зачастую для консервации in situ отводятся большие площади, чем необходимо. Конечно, большие размеры сохраняемых насаждений in situ с генетической точки зрения, – это хорошо. Но они требуют больших усилий и могут вести к убыточности хозяйств, занимающиеся консервацией генофонда, а зачастую и экономики общества в целом, поскольку потенциальные полезные продукты леса становятся менее доступными. Возможно, нет необходимости консервировать сотни тысяч индивидуумов, которые содержат одни и те же гены и генные комплексы. Возможно, что вполне достаточно будет и нескольких тысяч таких деревьев. Если эти индивидуумы сохранить и управлять ими так, чтобы они могли сами себя воспроизводить, то отпадет необходимость выводить из хозяйственного пользования многие тысячи гектаров для консервации генов. У нас в стране рекомендуемая площадь генрезерватов – от одного или нескольких гектаров (для уникальных древостоев) до 300-1000 гектаров (в лесной и предтундровой зонах).

Широкая общественность, также как и лесоводы, часто путают понятия консервация лесов для экологических и эстетических целей и консервация лесов для охраны генофонда. Да, для экологической консервации желательны огромные территории, но они не обязательны для консервации генов. Несколько хорошо отобранных насаждений среднего размера могут быть достаточными для консервации генофонда. Требование больших, завышенных размеров площадей для якобы консервации генофонда вызывает неприятие и отвергается лесовладельцами, в результате чего страдает дело консервации генофонда. Например, спасение тропических лесов иногда ведется под девизом «мероприятия по консервации генофонда», что не всегда корректно.

Общей проблемой консервации in situ является то, что часто ошибочно или намеренно подбираются не те популяции, которые надо сохранить. Вместо консервации популяций, которые находятся под угрозой, выбирают те, которые растут на значительных высотах над уровнем моря или в других бедных условиях местопроизрастания, потому что они менее ценные, их легче вывести из хозяйственного оборота или они имеют желаемые размеры. В то же время популяции, растущие в более типичных условиях, разрушаются. Следует более тщательно проводить отбор насаждений для консервации in situ, иначе результат просто не будет достигнут.

Еще одна трудность консервации в некоторых районах возникает в результате «загрязнения» желательного генетического материала от соседних искусственных насаждений, которые создаются вблизи районов консервации. Поскольку искусственное лесовосстановление становится все более обычным, опасность от такого загрязнения будет увеличиваться. B. Zobel и J. Talbert (1984) отмечают, что в некоторых странах Западной Европы, нет, например, настоящей местной сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) ввиду полного смешения между местными и импортированными генотипами этого вида.

С ботанической точки зрения, «загрязнение» сохраняемой чистой расы генами от географических происхождений является нежелательным. Для селекционера, интересующегося повышением выхода древесины в данных условиях, это может иметь меньшее значение. Если вновь созданные генотипы являются превосходными в данных условиях по каким-либо показателям, они должны использоваться селекционером. Для практических программ нет особых достоинств в чистоте местных генетических ресурсов как таковых, если новые генотипы содержат комбинации генных комплексов, которые обеспечивают превосходство в росте и получении желаемых продуктов. «Новые» деревья могут иметь хорошие генные комплексы, однако, селекционеры часто нуждаются в стабилизации их до того, как они могут использоваться в рабочих программах (B. Zobel и J. Talbert, 1984).

Консервация ex situ

Существует много путей для сохранения необходимых генов или генных комплексов, которые содержат генетический материал такой же, как в естественных насаждениях, или обусловливающий желаемые признаки. Большинство из них связано с определенной техникой вегетативного размножения (черенкование, прививка, корневые отпрыски и др.). Это позволяет значительно уменьшать площади, необходимые для сохранения желательного генного материала, по сравнению с сохранением in situ. Этим целям могут служить также и клоновые лесосеменные плантации.

По мере развития программ селекции становится возможным сохранение многих генетически обусловленных свойств включением их через контролируемое опыление в немногие индивидуумы. Таким образом, сохранение генной базы может быть достигнуто благодаря селекции ограниченного числа индивидуумов и новых комбинаций, которые могут быть получены от них. Этот метод сохранения посредством размножения и скрещивания может реализоваться в банках клонов, созданных при осуществлении программ селекции. Ввиду того, что давление технического прогресса на лесные площади и загрязнение естественных лесных насаждений чужеродной пыльцой становятся все более значительными, архивация генного материала приобретают все большую актуальность.

Консервацию генотипов, генных комплексов и генов также можно осуществлять методом хранения семян. Естественно, при хранении семена теряют всхожесть и они должны замещаться. Для видов, семена которых имеют краткосрочную жизнеспособность, этот метод генной консервации малоприемлем. Однако, семена некоторых видов, в частности хвойных пород, могут содержаться при определенных условиях хранения в течение многих лет.

Одна из опасностей, которая реальна для хранящихся семян, – это мутации. Деревья, выросшие из таких семян, имеют генный состав, несколько отличающийся от оригинальной популяции.

Подобно семенам, сохраняться в течение длительного времени может и пыльца. Однако пыльца предоставляет только половину желаемого материала. Поэтому необходимы подходящие женские экземпляры, на которых можно было бы использовать пыльцу с сохраненными генами.

Из технологий последних десятилетий можно отметить культуру клеток и клеточных тканей, которые обладают значительным потенциалом для консервации генофонда ex situ. Так как эти методы более экономичны, они могут использоваться для хранения генетического потенциала значительного количества генотипов на очень маленькой площади.

Например, В. Zobel, J. Talbert, (1984) считают, что ввиду трудностей и высокой стоимости консервации генофонда in situ, методы ex situ могут быть более приемлемыми. Особенно те, которые относятся к архивации желательных генов посредством вегетативного размножения или хранения семян и пыльцы с последующим размножением и скрещиванием.

В нашей стране для сохранения генофонда ex situ рекомендуется создавать специальные коллекционные культуры и генные банки.