Сохранение в неволе

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску


Сохранение в неволе, или сохранение ex situ, — это метод защиты вымирающих видов, подвидов или пород животных и растений вне их естественной среды обитания[1]. Например, часть популяции может быть перемещена в специально созданную среду, которая будет имитировать естественную среду обитания данного вида. Такие условия создаются в зоопарках или заповедниках, но при этом животные находятся под присмотром человека[2][3]. Человек может контролировать или регулировать естественную динамику популяции, например, посредством изменения условий жизни, репродуктивных моделей, доступа к ресурсам, защиту от хищников и смертности[4].

Управление в неволе может осуществляться как в пределах естественного ареала вида, так и за его границами. Особи, содержащиеся в неволе, находятся вне экологической ниши и не испытывают на себе давление естественного отбора.

В искусственных условиях также поддерживается разнообразие сельскохозяйственных видов. В первую очередь, при помощи генных банок, в которых хранятся образцы для сохранения генетических ресурсов основных сельскохозяйственных культур и их диких родичей[4].

Цели[править]

Сохранение в неволе преследует ряд целей[5]:

  1. Сохранение генофонда вида, которому угрожает исчезновение.
  2. Производство материала для реинтродукции, увеличения численности и восстановления природных популяций исчезающих видов.
  3. Предоставление материала для научных исследований в области биологии редких видов.
  4. Накопление зародышевой плазмы для хранения в живых коллекциях и генных банках.
  5. Введение в культуру для снятия или уменьшения давления на природные популяции.
  6. Выращивание видов с рекальцитратными семенами, которые нельзя хранить в семенных хранилищах, в живых коллекциях или in vitro.
  7. Формирование навыков и знаний для поддержки более широких природоохранных целей, например, для восстановления нарушенных сообществ.
  8. Предоставление материалов для экологического образования и создания специальных экспозиций

Учреждения[править]

Ботанические сады, зоопарки и аквариумы[править]

Ботанические сады, зоопарки и аквариумы являются наиболее традиционными местами сохранения видов в условиях, отличных от естественной среды обитания. Здесь содержатся ценные экземпляры, которые используются для разведения и реинтродукции в дикую природу. Данные учреждения не только заботятся о сохранении редких видов, но и выполняют образовательную функцию. Они рассказывают людям о том, какие виды находятся под угрозой исчезновения и что угрожает их существованию, стремясь привлечь внимание общественности и заставить людей задуматься о том, как остановить или обратить вспять факторы, которые ставят под угрозу выживание этих видов[4].

Ботанические сады, зоопарки и аквариумы являются наиболее посещаемыми людьми объектами, где животные содержатся в искусственной среде обитания. По оценкам Всемирной стратегии сохранения зоопарков, более 600 миллионов человек ежегодно посещают около 1100 организованных зоопарков по всему миру[6].

Всего в мире насчитывается 2 107 аквариумов и зоопарков, расположенных в 125 странах. Кроме того, многие частные лица и некоммерческие организации занимаются содержанием животных, их сохранением и реинтродукцией. Также в 148 странах мира существует около 2 000 ботанических садов, в которых выращивается или хранится примерно 80 000 таксонов растений[7].

Методы сохранения растений[править]

Криоконсервация[править]

Криоконсервация растений заключается в хранении семян, пыльцы, тканей или эмбрионов в жидком азоте. Данный метод позволяет сохранить материал практически без потерь качества в течение очень долгого времени. Криоконсервация также применяется для сохранения генетического материала домашних животных[8]. Однако технические ограничения пока не позволяют криоконсервировать все виды животных. Тем не менее, криобиология активно развивается, и многие исследования, связанные с растениями, находятся в процессе проведения.[8]

Банки семян[править]

Метод хранения семян в среде с контролируемой температурой и влажностью используется для таксонов с ортодоксальными семенами. Он особенно актуален для тех таксонов, семена которых сохраняют способность к прорастанию даже после высыхания. Для хранения семян могут использоваться различные ёмкости, включая герметичные контейнеры, морозильные камеры и помещения с регулируемым микроклиматом. Таксоны, семена которых не переносят высыхания, обычно не хранятся в банках семян в течение длительного времени[9].

Полевой генный банк[править]

Полевым генным банком являются обширные посадки под открытым небом, используемые для поддержания генетического разнообразия диких, сельскохозяйственных или лесных видов. Обычно в полевых генных банках содержатся виды, которые трудно или невозможно сохранить в банках семян. Полевые генные банки также могут использоваться для выращивания и отбора потомства видов, сохранённых с помощью других методов в неволе[9].

Коллекции для выращивания[править]

В созданных ландшафтах, таких как ботанические сады или дендрарии, растения обычно находятся под тщательным садоводческим уходом. Данный подход можно сравнить с полевым банком генов, поскольку растения выращиваются в естественных условиях. Однако с точки зрения генетики коллекции, как правило, не настолько разнообразны и обширны.

Такие коллекции подвержены гибридизации, искусственному отбору, генетическому дрейфу и передаче болезней. Виды, которые невозможно сохранить с помощью других методов в неволе, часто становятся частью культивируемых коллекций[9].

Культура тканей (хранение и размножение)[править]

В искусственных условиях соматическая ткань может храниться в течение ограниченного времени. Для этого используется среда, в которой поддерживается определённая температура и освещённость, что способствует росту клеток. Один из методов сохранения тканей вне организма — это создание культуры тканей. Такой метод применяется для размножения вегетативных тканей или незрелых семян.

Методы сохранения животных[править]

Резервуар с жидким азотом, используемый в качестве питания криогенного морозильника (для хранения лабораторных образцов при температуре около -150 °C)

Для сохранения видов животных, находящихся под угрозой исчезновения, используются аналогичные методы[10].

Одним из таких методов является создание генных банков — криогенных установок, используемых для хранения живых сперматозоидов, яйцеклеток или эмбрионов. Например, в Зоологическом обществе Сан-Диего есть «замороженный зоопарк». В нём хранятся образцы более 355 видов животных: млекопитающих, рептилий и птиц. Для хранения используется метод криоконсервации.

Другим методом содействия воспроизводству исчезающих видов является межвидовая беременность — пересадка эмбрионов исчезающего вида в матку самки родственного вида и вынашивание[11]. Такой метод был успешно применён для сохранения пиренейского козла[12].

Генетическое управление популяциями в неволе[править]

В условиях неволи у популяций возникают определённые трудности, такие как инбредная депрессия, потеря генетического разнообразия и адаптация к неволе. Чтобы минимизировать данные проблемы, необходимо тщательно следить за популяциями в неволе. Важно, чтобы особи, которые будут интродуцированы, были максимально похожи на представителей вида в естественных условиях, что повысит вероятность успешной реинтродукции[13]. На начальном этапе численность популяции будет стремительно расти, пока не достигнет целевого размера популяции[14].

Целевой размер популяции — это количество особей, которое требуется для сохранения соответствующего уровня генетического разнообразия. Обычно этот показатель составляет 90% от текущего генетического разнообразия через 100 лет[14]. Количество особей, необходимое для достижения целевого размера, зависит от потенциального темпа роста популяции, её эффективного размера, текущего генетического разнообразия и продолжительности жизни особей[13]. После достижения целевого размера популяции основное внимание уделяется поддержанию её численности и предотвращению генетических проблем в условиях неволи[14].

Минимизация среднего показателя родства[править]

Управление популяциями на основе минимизации среднего уровня родства часто является эффективным способом повышения генетического разнообразия и предотвращения инбридинга в популяциях, содержащихся в неволе[14]. Родство — это вероятность того, что два аллеля будут иметь общее происхождение, когда каждый аллель берется случайным образом от каждой спаривающейся особи. Средний показатель родства — это среднее значение родства между конкретной особью и всеми остальными представителями популяции.

Средний показатель родства помогает определить, каких особей нужно выбрать для спаривания. При выборе особей для разведения необходимо выбирать особей с наименьшими средним показателем родства, поскольку такие особи наименее близки к другим членам популяции и имеют наименьшее количество общих аллелей. Так, редкие аллели будут передаваться по наследству, что поспособствует увеличению генетического разнообразия[14].

Также важно не допускать скрещивания двух особей, у которых средние показатели родства различаются чересчур сильно. В таких случаях происходит передача как редких аллелей, характерных для особи с низким средним показателем родства, так и общих аллелей, присущих особи с высоким средним показателем родства. Такой метод генетического управления требует знание происхождение особей[14]. В случаях, когда происхождение неизвестно, можно использовать молекулярную генетику, например, данные микросателлитов, чтобы прояснить ситуацию[13].

Предотвращение потери генетического разнообразия[править]

В популяциях, содержащихся в неволе, часто происходит утрата генетического разнообразия из-за эффекта основателя и уменьшения численности особей[14].

Для того чтобы предотвратить потерю генетического разнообразия, необходимо принимать меры по сохранению видов в искусственных условиях — это имеет решающее значение для успешной реинтродукции и долгосрочного выживания вида, поскольку более разнообразные популяции обладают большей способностью к адаптации[13].

Для того чтобы минимизировать утрату генетического разнообразия из-за эффекта основателя, необходимо обеспечить достаточную численность и генетическую репрезентативность дикой популяции[14]. Однако это может вызвать определённые сложности, поскольку изъятие большого количества особей из дикой популяции может ещё больше снизить генетическое разнообразие вида, который и так находится под угрозой исчезновения.

В качестве альтернативы можно собирать семенную жидкость у диких животных и использовать её для искусственного оплодотворения, чтобы внести новые гены в популяцию. Ограничение численности популяции в неволе и поддержание её оптимального размера помогают предотвратить случайную потерю аллелей из-за дрейфа генов[14].

Другим эффективным методом снижения потери генетического разнообразия является сокращение числа поколений, содержащихся в неволе[14].

Адаптация к неволе[править]

В популяциях, которые содержатся в неволе, естественный отбор способствует развитию определённых признаков, отличных от тех, которые формируются в дикой природе и могут привести к появлению адаптаций, полезных в условиях неволи, но вредных в дикой среде. Такие адаптации снижают вероятность успешной реинтродукции в дикую природу, поэтому необходимо контролировать приспособленность популяции к условиям содержания в неволе. Например, адаптацию к неволе можно снизить, если свести к минимуму количество поколений, содержащихся в неволе, и увеличить число особей, переселённых из диких популяций[14].

Один из способов уменьшить адаптацию животных к жизни в неволе — создать условия, максимально приближенные к естественным. Однако при этом важно найти баланс между созданием такой среды и обеспечением условий для нормального размножения[14].

Снизить адаптацию к неволе также можно, если рассматривать популяцию в неволе как совокупность отдельных частей. В этом случае популяция делится на несколько субпопуляций, которые содержатся изолированно друг от друга.

Малочисленные популяции обладают меньшей способностью к адаптации, поэтому они с меньшей вероятностью накапливают навыки, необходимые для жизни в неволе. Субпопуляции содержатся отдельно до тех пор, пока не возникает проблема инбридинга. Затем, чтобы снизить уровень инбридинга, между ними происходит обмен особями. После субпопуляции снова содержатся отдельно[14].

Генные заболевания[править]

У организмов, содержащихся в неволе, часто возникают генные болезни, поскольку популяции формируются из ограниченного числа особей[14]. В крупных популяциях с аудбридингом большинство вредных аллелей встречаются относительно редко. Однако, когда популяция проходит через «бутылочное горлышко» при содержании в неволе, ранее редкие аллели могут сохраниться и увеличиться в численности[13].

В дальнейшем инбридинг в условиях неволи может привести к увеличению вероятности проявления вредных аллелей из-за повышения уровня гомозиготности в популяции[13]. Высокая распространённость генетических заболеваний в популяции в неволе может угрожать как выживанию популяции в неволе, так и ее реинтродукции в дикую природу[15].

Если генетическое заболевание является доминантным, то его можно полностью устранить за одно поколение, не допуская размножения поражённых особей. Однако если генетическое заболевание является рецессивным, полностью устранить аллель может оказаться невозможным из-за его присутствия у незатронутых гетерозигот.[14].

В такой ситуации наиболее эффективным решением будет снижение частоты аллеля путём селективного подбора пар для спаривания.

При исключении определённых особей из процесса размножения аллели и, соответственно, генетическое разнообразие исчезают из популяции. Если какие-то аллели не встречаются у других особей, они могут быть полностью утрачены[15].

Исключение определённых особей из размножения приводит к уменьшению эффективного размера популяции, что может привести к таким проблемам, как потеря генетического разнообразия и увеличение инбридинга[14].

Недостатки[править]

Сохранение в неволе сохранить и защитить окружающую среду, однако обычно этого недостаточно для предотвращения вымирания вида. Данный метод следует применять лишь в исключительных случаях или как дополнение к методам сохранения в естественных условиях, поскольку он не может полностью воссоздать среду обитания — всё генетическое разнообразие вида, его симбиотических партнёров и те элементы, которые со временем могут помочь виду адаптироваться к изменениям в среде обитания[16].

Вместо этого при сохранении в неволе вид изымается из естественной экологической среды и помещается в условия, которые лишь частично изолированы от внешнего мира. В таких условиях естественные процессы эволюции и адаптации либо приостанавливаются, либо видоизменяются, поскольку организм оказывается в непривычной для себя среде.

В случае применения криогенных методов, все процессы адаптации в сохраняемом образце останавливаются. При повторном выпуске вида в естественную среду обитания у него могут отсутствовать генетические адаптации и мутации, которые необходимы для выживания в меняющихся условиях[16].

К тому же, методы сохранения в неволе часто требуют значительных финансовых затрат, а криогенное хранение в большинстве случаев оказывается экономически невыгодным. Виды, хранящиеся таким образом, не приносят дохода, а наоборот, постепенно истощают финансовые ресурсы государства или организации, которые их содержат.

Россия[править]

Сохранение биоразнообразия в России включает в себя активное использование методов ex situ — разведение и содержание животных в зоопарках, питомниках, криобанках. Такие меры особенно важны для видов, находящихся на грани исчезновения.

На территории России действуют десятки зоопарков, участвующих в международных программах разведения. Например, Сахалинский зооботанический парк принимает активное участие в программах Евроазиатской региональной ассоциацией зоопарков и аквариумов по сохранению популяции рыбного филина, амурского тигра и белоплечего орлана[17]. Выращенных в неволе животных постепенно адаптируют к дикой природе.

Кроме того, российские ботанические сады поддерживают Конвенцию о биологическом разнообразии[18], приняв «Стратегию ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений»[19].

При охране редких видов всё чаще применяются биотехнологические методы. Методы прорастания семян, вегетативного размножения и акклиматизации in vitro позволяют получать материал для пополнения живых коллекций, реинтродукции и укрепления природных популяций[5].

Кроме того, методы культивирования in vitro используются для изучения морфогенеза растений, а также влияния экологических и морфогенетических факторов на их рост и развитие. Например, изучаются типы жизненных форм и географическое происхождение образцов[20].

Несмотря на существование общепринятых методов размножения в искусственных условиях, для редких видов, находящихся под угрозой исчезновения, требуются особые условия для успешного развития. Кроме того, ограниченное количество доступного растительного материала редких видов может создать дополнительные трудности при применении методов in vitro к исчезающим видам[5].

Примечания[править]

  1. ↑ Декларации, конвенции, соглашения и другие правовые материалы (RU). www.un.org. Проверено 24 июня 2025.
  2. ↑ IUCN Species Survival Commission Guidelines on the Use of Ex situ Management for Species Conservation. IUCN (2014). Проверено 27 мая 2016.
  3. ↑ Convention on Biological Diversity. United Nations (1992). Проверено 27 мая 2016.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Ramanatha Rao V., Brown A. H. D. Managing plant genetic diversity. — CABI, 2001.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Горбунов Ю.Н., Молканова О.И., Егорова Д.А., Ширнина И.В., Васильева О.Г Сохранение видов растений Красной книги России ex situ в ботанических садах // Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо».
  6. ↑ Guerrant Edward, Havens Kayri Ex situ plant conservation: supporting species survival in the wild. — Island Press, 2004.
  7. ↑ Guerrant Edward, Havens Karyi Ex situ plant conservation: supporting species survival in the wild. — Island Press, 2004. — P. 10–11.
  8. ↑ 8,0 8,1 Benelli, Carla (December 2021). «Plant Cryopreservation: A Look at the Present and the Future» (en). Plants 10 (12): 2744. DOI:10.3390/plants10122744. ISSN 2223-7747. PMID 34961214. Bibcode: 2021Plnts..10.2744B.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Молканова Ольга Ивановна, Коротков Олег Игоревич, Ветчинкина Екатерина Михайловна, Мамаева Наталья Анатольевна, Васильева Ольга Григорьевна Генетические банки растений: проблемы формирования, сохранения и использования // Вестник Удмуртского университета. Серия «Биология. Науки о Земле». — 2010. — № 3.
  10. ↑ FAO. 2012. Cryoconservation of animal genetic resources. FAO Animal Production and Health Guidelines. No. 12. Rome.
  11. ↑ (2009) «Interspecies embryo transfer in camelids: the birth of the first Bactrian camel calves (Camelus bactrianus) from dromedary camels (Camelus dromedarius)». Reproduction, Fertility, and Development 21 (2): 333–337. DOI:10.1071/RD08140. PMID 19210924.
  12. ↑ (1999) «Interspecies pregnancy of Spanish ibex (Capra pyrenaica) fetus in domestic goat (Capra hircus) recipients induces abnormally high plasmatic levels of pregnancy-associated glycoprotein». Theriogenology 51 (8): 1419–1430. DOI:10.1016/S0093-691X(99)00086-2. PMID 10729070.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 13,5 Kleiman Devra, Thompson Katerina Wild Mammals in Captivity: Principles and Techniques for Zoo Management. — University of Chicago Press, 2010.
  14. ↑ 14,00 14,01 14,02 14,03 14,04 14,05 14,06 14,07 14,08 14,09 14,10 14,11 14,12 14,13 14,14 14,15 Frankham Dick, Ballou Jon Introduction to Conservation Genetics. — United Kingdom: Cambridge University Press, 2011. — P. 430–471. — ISBN 978-0-521-70271-3.
  15. ↑ 15,0 15,1 Laikre, Linda (1999). «Hereditary Defects and Conservation Genetic Management of Captive Populations». Zoo Biology 18 (2): 81–99. DOI:<81::aid-zoo1>3.0.co;2-2 10.1002/(sici)1098-2361(1999)18:2<81::aid-zoo1>3.0.co;2-2.
  16. ↑ 16,0 16,1 Рахимов И. И., Ибрагимова К. К. Актуальные проблемы и нормативно-правовое обеспечение сохранения биоразнообразия Республики Татарстан // Вестник Казанского юридического института МВД России. — 2015. — № 3 (21).
  17. ↑ Программы по сохранению животных. Cахалинский зооботанический парк.. sakhalinzoo.ru. Проверено 25 июня 2025.
  18. ↑ Конвенция о биологическом разнообразии. Текст и приложения. UNEP/CBD. – 1995. – 34 с.
  19. ↑ Стратегия ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений. –М.: Красная звезда, 2003. – 32 с
  20. ↑ Горбунов Ю.Н., Соадатова Р.З., Казанцева Е.С. Генофонд растений Красной книги Российской Федерации, сохраняемый в коллекциях ботанических садов и дендрариев. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2012. – 220 с.

Литература[править]

Ссылки[править]

Шаблон:Зоопарки

Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Сохранение в неволе», расположенная по адресу:

—«https://ru.ruwiki.ru/wiki/Сохранение_в_неволе»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Сохранение_в_неволе&oldid=2359552