Zachování ex situ - Ex situ conservation

Ex situ zachování doslovně znamená „mimo web zachování Jedná se o proces ochrany ohroženého druhu, odrůdy nebo plemeno rostlin nebo živočichů mimo jejich přirozené prostředí; například odstraněním části populace z ohroženého stanoviště a jejím umístěním na nové místo, umělé prostředí, které je podobné přirozenému prostředí příslušného zvířete a je v péči lidí.[1][2] Míra, do jaké lidé ovládají nebo upravují přirozenou dynamiku řízené populace, se velmi liší, což může zahrnovat změnu životního prostředí, reprodukční vzorce, přístup ke zdrojům a ochranu před predací a úmrtností. Ex situ k řízení může dojít v přirozeném zeměpisném rozsahu druhu nebo mimo něj. Jednotlivci udržováni ex situ existují mimo ekologický výklenek. To znamená, že na ně nejsou vyvíjeny stejné selekční tlaky jako na divoké populace a mohou se podrobit umělý výběr pokud je udržován ex situ pro několik generací.[3]

Zemědělská biologická rozmanitost je také zachována v ex situ sbírky. Je to především ve formě genové banky kde jsou vzorky uchovávány za účelem zachování genetických zdrojů hlavních plodin a jejich rostlin divokí příbuzní.

Zařízení

Botanické zahrady, zoologické zahrady a akvária

Botanické zahrady, a zoologické zahrady jsou nejběžnějšími metodami konzervace Ex-situ. Také v konzervaci ex-situ, z nichž všechny jsou celé, byly chráněny vzorky pro chov a opětovné zavedení do volné přírody, pokud to bylo nutné a možné. Tato zařízení poskytují nejen ubytování a péči o exempláře ohrožených druhů, ale mají také vzdělávací hodnotu. Informují veřejnost o stavu ohrožení ohrožených druhů a o faktorech, které tuto hrozbu způsobují, s nadějí, že vzbudí zájem veřejnosti o zastavení a zvrácení faktorů, které ohrožují přežití druhu. Jedná se o nejvíce veřejně navštěvovaná ochranná místa ex situ, přičemž WZCS (World Zoo Conservation Strategy) odhaduje, že 1100 organizovaných zoologických zahrad na světě každoročně přijme více než 600 milionů návštěvníků. Celosvětově je ve 125 zemích odhadováno celkem 2 107 akvárií a zoologických zahrad. Navíc mnoho soukromých sběratelů nebo jiných neziskových skupin drží zvířata a zapojují se do úsilí o zachování nebo znovuzavedení.[4] Podobně existuje přibližně 2 000 botanických zahrad ve 148 krajích, které pěstují nebo skladují přibližně 80 000 taxony rostlin.[5]

Techniky pro rostliny

Kryokonzervace

Skladování semen, pylu, tkáně nebo embryí v kapalném dusíku. Tuto metodu lze použít pro prakticky neomezené skladování materiálu bez zhoršení po mnohem delší časové období ve srovnání se všemi ostatními metodami ex situ zachování. Kryokonzervace se také používá k zachování genetiky hospodářských zvířat Kryokonzervace živočišných genetických zdrojů. Technická omezení zabraňují kryokonzervaci mnoha druhů, ale kryobiologie je oblast aktivního výzkumu a probíhá mnoho studií týkajících se rostlin.

Seed banking

Skladování semen v prostředí s kontrolovanou teplotou a vlhkostí. Tato technika se používá pro taxony s ortodoxními semeny, která tolerují vysušení. Zařízení semenných bank se liší od zapečetěných krabic po klimaticky řízené mrazničky nebo trezory. Taxony s neposlušnými semeny, která netolerují vysychání, se obvykle neuchovávají v semenných bankách po delší dobu.

Polní genové bankovnictví

Byla použita rozsáhlá výsadba pod širým nebem genetická rozmanitost divokých, zemědělských nebo lesnických druhů. Typicky druhy, které je obtížné nebo nemožné konzervovat v semenných bankách, se konzervují v polních genových bankách. Polní genové banky mohou být také použity pro růst a výběr potomků druhů uložených jinými ex situ techniky.

Kultivační sbírky

Rostliny pod zahradnický péče v zastavěné krajině, obvykle botanické zahradě nebo arboretě. Tato technika je podobná polní genové bance v tom, že rostliny jsou udržovány v okolním prostředí, ale sbírky obvykle nejsou tak geneticky rozmanité nebo rozsáhlé. Tyto sbírky jsou citlivé na hybridizaci, umělý výběr, genetický drift a přenos nemocí. Druhy, které nelze konzervovat jinými ex situ techniky jsou často obsaženy v kultivovaných sbírkách.

Inter situ

Rostliny jsou pod péčí o zahradnictví, ale životní prostředí je udržováno v přírodních podmínkách. K tomu dochází buď v obnoveném, nebo polopřirozeném prostředí. Tato technika se používá především pro taxony, které jsou vzácné nebo v oblastech, kde byl stanoviště vážně degradován.

Techniky pro zvířata

Nádrž tekutý dusík, který se používá k dodávání kryogenního mrazáku (pro skladování laboratorních vzorků při teplotě asi −150 ° C).

Ohrožené druhy zvířat a plemena jsou konzervovány pomocí podobných technik.[6] Druhy zvířat lze konzervovat v genové banky, které se skládají z kryogenní zařízení sloužící k ukládání bydlení spermie, vejce nebo embrya. Například zoologická společnost v San Diegu zavedla „zmrazené zoo "uložit takové vzorky pomocí kryokonzervace techniky od více než 355 druhů, včetně savců, plazů a ptáků.

Potenciální technika pro pomoc při reprodukci ohrožených druhů je mezidruhové těhotenství, implantace embryí ohroženého druhu do lůna samice příbuzného druhu a jeho přenášení k termínu.[7] Bylo provedeno pro Španělský kozorožec.[8]

Genetické řízení zajatých populací

Populace v zajetí jsou vystaveny problémům jako např inbrední deprese, ztráta genetická rozmanitost a přizpůsobení zajetí. Je důležité spravovat zajaté populace způsobem, který tyto problémy minimalizuje, aby se jednotlivci, kteří mají být představeni, co nejvíce podobali původním zakladatelům, což zvýší šance na úspěch znovuzavedení.[9] Během počáteční fáze růstu se velikost populace rychle rozšiřuje, dokud není dosaženo cílové velikosti populace.[10] Velikost cílové populace je počet jedinců, kteří jsou povinni udržovat příslušnou úroveň genetické rozmanitosti, za kterou se po 100 letech obecně považuje 90% současné genetické rozmanitosti.[10] Počet jednotlivců potřebných k dosažení tohoto cíle se liší v závislosti na potenciální rychlosti růstu, efektivní velikosti, aktuální genetické rozmanitosti a době generace.[9] Jakmile je dosažena velikost cílové populace, pozornost se přesune na udržení populace a zabránění genetickým problémům v zajaté populaci.[10]

Minimalizace průměrného příbuzenství

Správa populací na základě minimalizace středních hodnot příbuznosti je často účinným způsobem, jak zvýšit genetickou rozmanitost a zabránit inbreedingu v zajatých populacích.[10] Příbuzenství je pravděpodobnost, že dvě alely budou identické sestupem když je náhodně odebrána jedna alela od každého pářícího se jedince. Střední hodnota příbuznosti je průměrná hodnota příbuznosti mezi daným jednotlivcem a každým dalším členem populace. Průměrné hodnoty příbuznosti mohou pomoci určit, s kterými jednotlivci by se měli pářit. Při výběru jedinců pro chov je důležité vybrat si jedince s nejnižšími průměrnými příbuznými hodnotami, protože tito jedinci jsou nejméně příbuzní zbytku populace a mají nejméně běžných alel.[10] To zajišťuje, že vzácnější alely jsou předávány, což pomáhá zvyšovat genetickou rozmanitost. Je také důležité vyhnout se páření dvou jedinců s velmi odlišnými středními hodnotami příbuznosti, protože takové párování šíří jak vzácné alely, které jsou přítomny v jedinci s nízkou střední hodnotou příbuznosti, tak běžné alely, které jsou přítomny v jedinci s vysokou střední hodnota příbuznosti.[10] Tato technika genetického managementu vyžaduje, aby byl známý původ, takže za okolností, kdy původ není znám, může být nutné použít molekulární genetiku jako mikrosatelit údaje, které pomohou vyřešit neznámé.[9]

Zabránění ztrátě genetické rozmanitosti

Genetická rozmanitost se v zajatých populacích často ztrácí kvůli zakladatelský efekt a následné malé velikosti populace.[10] Minimalizace ztráty genetické rozmanitosti v zajaté populaci je důležitou součástí ex situ zachování a je zásadní pro úspěšné znovuzavedení a dlouhodobý úspěch druhu, protože rozmanitější populace mají vyšší adaptivní potenciál.[9] Ztráta genetické rozmanitosti v důsledku efektu zakladatele může být minimalizována zajištěním toho, že populace zakladatele je dostatečně velká a geneticky reprezentativní pro divokou populaci.[10] To je často obtížné, protože odstranění velkého počtu jedinců z volně žijících populací může dále snížit genetickou rozmanitost druhu, který je již z hlediska ochrany důležitý. Alternativou k tomu je sběr spermií od divokých jedinců a jejich použití pomocí umělé inseminace k přivedení čerstvého genetického materiálu.[11] Maximalizace velikosti zajaté populace a efektivní velikost populace může snížit ztrátu genetické rozmanitosti minimalizací náhodné ztráty alel v důsledku genetický drift .[10] Minimalizace počtu generací v zajetí je další účinnou metodou snižování ztráty genetické rozmanitosti v zajatých populacích.[10]

Vyhýbání se adaptacím na zajetí

Výběr upřednostňuje jiné rysy v zajatých populacích než v divokých populacích, takže to může vést k adaptacím, které jsou v zajetí prospěšné, ale ve volné přírodě škodlivé.[10] To snižuje úspěch opětovného zavedení, takže je důležité spravovat zajaté populace, aby se snížily adaptace na zajetí. Adaptace na zajetí lze snížit minimalizací počtu generací v zajetí a maximalizací počtu migrantů z divoké populace.[10] Minimalizace výběru populací v zajetí vytvořením prostředí, které je podobné jejich přirozenému prostředí, je další metodou snižování adaptací na zajetí, ale je důležité najít rovnováhu mezi prostředím, které minimalizuje adaptaci na zajetí, a prostředím, které umožňuje adekvátní reprodukci.[10] Adaptace na zajetí lze také snížit správou zajaté populace jako série fragmentů populace. V této strategii řízení je zajatá populace rozdělena na několik dílčích populací nebo fragmentů, které jsou udržovány samostatně. Menší populace mají nižší adaptivní potenciál, takže u fragmentů populace je méně pravděpodobné, že akumulují adaptace spojené se zajetím. Fragmenty se udržují odděleně až do příbuzenské plemenitby se stává obavou. Imigranti jsou poté vyměňováni mezi fragmenty, aby se snížila příbuzenská plemenitba, a poté jsou fragmenty opět spravovány samostatně.[10]

Řízení genetických poruch

Genetické poruchy jsou často problémem zajatých populací kvůli skutečnosti, že populace jsou obvykle založeny od malého počtu zakladatelů.[10] Ve velkém, potomstvo populace jsou frekvence nejškodlivějších alel relativně nízké, ale když populace založí úzké místo během založení populace v zajetí, dříve vzácné alely mohou přežít a jejich počet se zvýší.[9] Další příbuzenská plemenitba v zajaté populaci může také zvýšit pravděpodobnost, že se budou projevovat škodlivé alely v důsledku homozygotnost v rámci populace.[9] Vysoký výskyt genetických poruch v zajaté populaci může ohrozit jak přežití zajaté populace, tak její případné znovuzavedení zpět do volné přírody.[12] Pokud je genetická porucha dominantní je možné vyloučit onemocnění úplně za jednu generaci tím, že se vyhneme rozmnožování postižených jedinců.[10] Pokud však genetická porucha je recesivní, nemusí být možné alelu úplně eliminovat kvůli její přítomnosti v nezměněném stavu heterozygoti.[10] V tomto případě je nejlepší možností pokusit se minimalizovat frekvenci alely selektivním výběrem párovacích párů. V procesu eliminace genetických poruch je důležité si uvědomit, že pokud je určitým jedincům zabráněno v chovu, jsou alely a tím i genetická rozmanitost z populace odstraněny; pokud tyto alely nejsou přítomny u jiných jedinců, mohou být zcela ztraceny.[12] Prevence určitých jedinců v chovu také snižuje efektivní velikost populace, která je spojena s problémy, jako je ztráta genetické rozmanitosti a zvýšená příbuzenská plemenitba.[10]

Příklady

Okázalý indický jetel, Trifolium amoenum, je příkladem druhu, o kterém se předpokládalo, že vyhynul, ale byl znovu objeven v roce 1993[13] ve formě jediné rostliny na místě v západní části Sonoma County.[14] Semena byla sklizena a druhy pěstovány v ex situ zařízení.

The Wollemi borovice je dalším příkladem rostliny, která je konzervována pomocí ex situ konzervace, protože jsou pěstovány ve školkách a prodávány široké veřejnosti.

Nevýhody

Ex situ konzervace, i když je užitečná v úsilí lidstva o udržení a ochranu našeho životního prostředí, zřídka stačí k záchraně druhu před vyhynutím. Používá se jako poslední možnost nebo jako doplněk k zachování in situ protože nemůže znovu vytvořit stanoviště jako celek: celý genetická variace druhu, jeho symbiotický protějšky nebo ty prvky, které by v průběhu času mohly pomoci druhu přizpůsobit se jeho měnícímu se prostředí. Namísto, ex situ ochrana odstraní druh z jeho přirozených ekologických kontextů a zachová jej v částečně izolovaných podmínkách, kdy se přirozený vývoj a adaptační procesy buď dočasně zastaví, nebo se změní zavedením vzorku do nepřirozeného prostředí. V případě kryogenní skladovací metody, adaptační procesy konzervovaného vzorku jsou (doslova) úplně zmrazeny. Nevýhodou je, že při opětovném uvolnění může druh postrádat genetické adaptace a mutace, které by mu umožnily prospívat v jeho neustále se měnícím přirozeném prostředí.

Dále ex situ konzervační techniky jsou často nákladné, přičemž kryogenní skladování je ve většině případů ekonomicky neproveditelné, protože takto skladované druhy nemohou poskytnout zisk, ale místo toho pomalu vyčerpávají finanční zdroje vlády nebo organizace určené k jejich provozování. Sebananks jsou pro určitou rostlinu neúčinná rody se vzpurnými semeny, která nezůstanou po dlouhou dobu plodná. Choroby a škůdci cizí druhům, na které tento druh nemá přirozenou obranu, mohou také ochromit plodiny chráněných rostlin v ex situ plantážích a na zvířatech žijících v ex situ hnízdiště. Tyto faktory, v kombinaci se specifickými environmentálními potřebami mnoha druhů, z nichž některé je téměř nemožné znovu vytvořit člověkem, činí ex situ ochrana nemožná pro velký počet ohrožených rostlin a živočichů na světě.

Viz také

Reference

  1. ^ „Pokyny komise pro přežití druhů IUCN o využívání řízení ex situ k ochraně druhů“ (PDF). IUCN. 2014. Citováno 27. května 2016.
  2. ^ „Úmluva o biologické rozmanitosti“ (PDF). Spojené národy. 1992. Citováno 27. května 2016.
  3. ^ Ramanatha Rao, V .; Brown, A. H. D .; Jackson, M. (2001). Správa genetické rozmanitosti rostlin. CABI. p. 89.
  4. ^ Guerrant, Edward; Havens, Kayri; Maunder, Mike (2004). Ochrana rostlin ex situ: podpora přežití druhů ve volné přírodě. Island Press. p. 91.
  5. ^ Guerrant, Edward; Havens, Karyi; Maunder, MIke (2004). Ochrana rostlin ex situ: podpora přežití druhů ve volné přírodě. Island Press. s. 10–11.
  6. ^ FAO. 2012. Kryokonzervace živočišných genetických zdrojů. Pokyny pro živočišnou výrobu a zdraví FAO. Č. 12. Řím.
  7. ^ Niasari-Naslaji, A .; Nikjou, D .; Skidmore, J. A .; Moghiseh, A .; Mostafaey, M .; Razavi, K .; Moosavi-Movahedi, A. A. (2009). „Mezidruhový přenos embryí u velbloudů: narození prvních telat bactrijských velbloudů (Camelus bactrianus) ze dvouhlavých velbloudů (Camelus dromedarius)“. Reprodukce, plodnost a vývoj. 21 (2): 333–337. doi:10.1071 / RD08140. PMID  19210924.
  8. ^ Fernández-Arias, A .; Alabart, J. L .; Folch, J .; Beckers, J. F. (1999). „Mezidruhové těhotenství španělských kozorožců (Capra pyrenaica) plod u kozy domácí (Capra hircus) příjemci indukují abnormálně vysoké plazmatické hladiny glykoproteinu spojeného s těhotenstvím “ (PDF). Theriogenologie. 51 (8): 1419–1430. doi:10.1016 / S0093-691X (99) 00086-2. PMID  10729070.
  9. ^ A b C d E F Kleiman, Devra; Thompson, Kateřina; Baer, ​​Charlotte (2010). Divokí savci v zajetí: Zásady a techniky pro správu zoo. University of Chicago Press.
  10. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó p q r Frankham, Dick; Ballou, Jon; Briscoe, David (2011). Úvod do genetiky ochrany. Velká Británie: Cambridge University Press. 430–471. ISBN  978-0-521-70271-3.
  11. ^ https://www.bbc.com/news/world-europe-19260522
  12. ^ A b Laikre, Linda (1999). „Dědičné vady a zachování genetické správy zajatých populací“. Zoo biologie. 18 (2): 81–99. doi:10.1002 / (sici) 1098-2361 (1999) 18: 2 <81 :: aid-zoo1> 3.0.co; 2-2.
  13. ^ Connors, P. G. (1994) Znovuobjevení okázalého indického jetele. Fremontia 22: 3–7
  14. ^ US Fish and Wildlife Service, Arcata Division, 1655 Heindon Road, Arcata, Ca.

Další čtení

externí odkazy