Розділ 1. Сучасний стан лісових генетичних ресурсів та стратегій їх збереження

ВСТУП

Ліси є найважливішими скарбницями біологічного різноманіття на суходолі. Вони забезпечують широкий асортимент продукції та послуг для людей усього світу. Дерева та інші лісові рослини допомагають виживати багатьом іншим організмам і мають розвинутий комплекс механізмів для підтримання високих рівнів генетичного різноманіття. Ця генетична мінливість (як міжвидова, так і внутрішньовидова), виконує ряд важливих функцій. Вона дозволяє деревам і кущам реагувати на зміни довкілля, в тому числі й ті, що спричинені шкідниками, хворобами та зміною кліматичних умов.

Актуальність теми: На сучасному етапі розвитку людства здійснюеться великий антропогенний вплив на природні лісові насадження, що призводить до зниження їх якості, продуктивності. Переведення лісрвирощування на генетико-селекційну основу дозволяє підвищити продуктивність лісів на 10-15% (в деяких випадках на 20-30%), а також забезпечити адаптаційну здатність лісових деревних видів до умов навколишнього середовища.

В проблемі охорони навколішнього середовища важливе місце займає охорона та раціональне вікористання генофонду деревніх порід як бази для лісової генетики, селекції, підвищення продуктивності та покращення якості складу лісів, інтродукції дердрофлори.

В природних лісах виділяють так звані генетичні резервати, котрі являються сосновною формою охорони тап підтримання наслідкового потенціала найбильш важлівих видів, підвидів, екотипів та окремих популяцій. Призначення генетичних резерватів – отримання високоякісного шенетичного матеріалу для підвищення продуктивності лісів майбутнього.

Одним із найважливіших завдань збереження генетичної мінливості є забезпечення адаптаційної здатності лісових деревних видів до умов навколишнього середовища. Вважається, що адаптаційний потенціал популяцій та видів залежить від їхнього алельного різноманіття. При цьому цінність для збереження мають як поширені, так і рідкісні алелі, як гени, що кодують адаптивні ознаки, так і ті, що визначають нейтральні для теперішніх умов фенотипічні характеристики. Ефективність методів генозбереження характеризується рівнем запобігання втрати алелей і великою мірою залежить від величини (чисельності) природної чи синтетичної популяції, в якій відбувається збереження генетичного різноманіття [18, 19].

Мета роботи: дослідити сучасні підходи до охорони та раціонального використання лісових генетичних ресурсів (дендрофлори) та систематизувати стратегії їх збереження.

Обєкт дослідження: формування підходів до збереження та еволюційного розвітку систем лісових генетичних ресурсів в різних стратегіях їх охорони.

Предмет дослідження: Лісові генетичні ресурси (дедрофлора), та підходи до їх охорони і раціонального викорисання.

Завдання:

1. Охарактеризувати сучасний стан лісових генетичних ресурсів.  

2. Визначитити, та описати основні стратегії збереження генетичної мінливості лісової дендрофлори.

3. Визначити основні генетичні процеси при еволюційних і статичних стратегіях збереження.

4.  Розглянути лісові природньо заповідні території як осередок еволюційного збереження лісового дендрофіторізноманіття.

5. Проаналізувати охорону рідкісних і зникаючих видів дендрофлори України ex situ в контексті реалізації глобальної та європейськоїстратегій збереження рослин.

 

 

РОЗДІЛ 1. Сучасний стан лісових генетичних ресурсів та стратегій їх збереження

Лісові генетичні ресурси – генетичне різноманіття, представлене тисячами видів лісових дерев на Землі – є ресурсами соціального, економічного та екологічного значення для багатьох поколінь. Збереження лісових генетичних ресурсів мається тут на увазі як заходи та політики, що забезпечують постійність існування, еволюції та наявності цих ресурсів для сучасних і майбутніх поколінь. І генетичні ресурси, і діяльність з їх збереження є значним чином динамічними. Відповідно, збереження цих ресурсів буде розглядатись як спроба зберегти окремі групи генотипів або популяцій, та комбінації їх генів. Тому мета управління генетичними ресурсами – підтримувати умови, в яких генетичні властивості видів можуть продовжувати еволюціонувати відповідно до змін довкілля. В той же час, менеджмент з метою збереження має на меті зменшення генетичної ерозії, генетичного руйнування.

Проблема вирощування високопродуктивних, біологічно стійких лісових насаджень в умовах зростаючих антропогенних навантажень набуває особливої актуальності. Для її вирішення пропонуються різні підходи. Одним з них є переведення лісовирощування на генетико-селекційну основу. За літературними даними, впровадження генетики і селекції у практику лісового господарства дозволяє підвищити продуктивність лісів на 10-15 % (в окремих випадках до 20-30 %), відібрати високостійкі та ефективні в Екологічному відношенні форми дерев. [4,5,9].

Україна належить до малолісних і лісодефіцитних країн. За даними державного обліку лісів станом на 2000 p., площа земель лісового фонду України становила 10,8 млн га, із них укритих лісовою рослинністю — 9,4 млн га. Лише з 1880 до 1924 р. в Україні було розкорчовано 2 млн га лісів, її лісистість зменшилася за цей час на 5 %. Нині частка вкритих лісовою рослинністю земель у загальній площі території країни становить 15,6 % за оптимальної 25—30 %, а в більшості степових районів не перевищує 1,9—4,8 %. Це значно менше, ніж лісистість більшості розвинених країн світу (Угорщина - 18%, Франція — 27,8, Румунія — 28,1, Польща — 28,7, Німеччина — 29, США — 32,7, Болгарія — 34,4 %). Оптимальною вважається така лісистість, коли ліси, як найскладніше і найпотужніше рослинне угруповання, найбільш позитивно впливають на клімат, ґрунти, ерозійні процеси, а також дають господарству необхідну кількість деревини. За сучасними оцінками, з метою досягнення оптимальних показників лісистості потрібно збільшити розміри площі лісів в Україні щонайменше на 2—2,5 млн. га.

Ліси в Україні розміщені дуже нерівномірно. Наприклад, у межах Українських Карпат вони займають 40,5 % від їх площі, в Кримських горах — 32 %, на Поліссі — 26,1 %. У лісостеповій зоні цей показник дорівнює в середньому 12,2 %, а в степовій — лише 3,8 %. До найбільш лісистих областей належать: Закарпатська, Івано-Франківська, Рівненська, Житомирська, Волинська та Чернівецька.

Основними об'єктами цінного генофонду в Україні є генетичні резервати, загальна кількість яких становить близько 500 одиниць 30 лісових деревних порід на площі понад 27 000 га[10].

Майже всюди лісовим генетичним ресурсам загрожує небезпека, обумовлена численними причинами. Головні загрози включають знеліснення та зміни у використанні земель, невідповідне використання лісів і неправильне управління лісовими ресурсами, забруднення та зміни клімату, а також недокументований та неконтрольований рух репродуктивного матеріалу.

Також можна виділити 2 основні загрози генетичним ресурсам:

Знеліснення: Щорічно зникає 13 млн. га лісів, головним чином, за рахунок перенаправлення використання земель в інших цілях. Ця втрата компенсуетяся в деякій мірі за рахунок нових лісонасаджень та відновлення лісів на площі 5,7 млн. га, проте щодня на Землі втрачається близько 200 км2 лісів. Неможливо з достатньою точністю оцінити генетичні втрати, викликані процесами вирубки і деградації лісів, враховуючи загальний дефіціт знань про лісові генетичні ресурси. Разом з тим, немає сумнівів у тому, що процеси вирубки і деградації лісів в багатьох випадках призводять до ерозії генетичних ресурсів.

Зміна клімату: Мінливі погодні умови змінюють умови для зростання лісових деревних рослин, також динаміку популяції шкідників і форм хвороб, які загрожують їм. У Канаді холодні зими перешкоджали та зменшували масштаби поширення личинок деревоточця. В даний час, у зв'язку з більш теплими зимами, ця комаха поширюється на нові райони і нападає на хвойні дерева, які не володіють потенціалом до опору, і тим самим ставить під загрозу генетичну різноманітність лісової популяції. Підвищення рівня знань про лісову генетичну різноманітнысть, у тому числі про стійкості в зв’язку з впливом шкідників, набуватиме зростаюче значення в управлінні лісовим господарством, про що свідчить цей приклад.[7]

Мету збереження лісових генетичних ресурсів можна легко сформулювати, її виконання може бути дуже комплексним та дорогим. З тисяч видів дерев, розподілених серед кількох місцевих популяцій (взаємозапильних груп особин), кожний з тисячами мінливих генетичних локусів, пріоритети найперше слід встановлювати на видовому рівні і тільки потім ми визначаємо пріоритетні популяції. Важливо, щоби дані про види, що мають значення для збереження, і рівні загроз для них, порівнювалися з підходами збереження in situ та ex situ [4]. У практичному значенні, національні програми потребують шляхів визначення першочергових об`єктів збереження, які врахувують велику потенційну кількість видів, для яких ці програми можуть бути використані. Інколи увага зосереджується на видах, характеристики яких становлять інтерес. В іншому випадку увага фокусується на передбачуваних загрозах, в результаті від економічної цінності або екологічних властивостей видів: наприклад, види, що мають невисоку щільність популяції, високо спеціалізовані способи запилювання або специфічні механізми проростання насіння. Основна вихідна інформація щодо стану генетичного різноманіття, ступінь потенційної цінності видів, оцінка загроз та потенціалу для охоронного менеджменту, є одними із необхідних кроків для визначення першочергових об`єктів збереження. Результатом можуть бути рангування пріоритетів для менеджменту або класифікації видів у пріоритетні групи.

Взагалі, ефективні програми збереження видів потребують врахування повного ареалу географічного поширення видів, так само, як і видової метапопуляційної структури. Без цієї інформації програма не може ставити завдання збереження генетичного різноманіття видів узагалі. Тому більшість національних природоохоронних програм для лісових генетичних ресурсів пов’язані зі збереженням місцево адаптованих популяцій.

В ідеальному випадку географічне поширення видів має бути визначене і закартоване, типи й інтенсивність загроз відомі, а методи збереження і менеджменту добре встановлені. Це дало би можливість оцінити вплив різних загроз, витрати та ефективність різних варіантів ведення господарства для мінімізації впливів цих загроз. Тоді можуть бути встановлені пріоритети, на основі економічної та екологічної цінності цих ресурсів. Однак ми рідко маємо таку повну та детальну інформацію.

Багато видів дерев, про які відомо, що вони перебувають під загрозою зникнення, не включено до природоохоронних програм. У деяких випадках генетичні ресурси можуть добре зберігатися і у межах природоохоронних територій, але в такому випадку вони можуть представляти далеко не повний спектр генетичного видового різноманіття виду. Структура генетичної мінливості часто досить прихована. Тому демографічні дані, якщо вони доступні, є недостатніми. Тим не менше, збір і впорядкування таких даних та дослідження структури генетичної мінливості може забезпечити, принаймні, початкові показники стану генетичних ресурсів.

Заходи зі збереження генетичних ресурсів лісових порід, як правило, викликані інформацією про певні загрози. Ці загрози можуть бути різними – від повного знищення лісового покриву до деградації популяцій нижче за біологічни прийнятний рівень. Зв’язки між причиною та наслідком різні в різних випадках, і розуміння основоположних проблем є надзвичайно важливим для розробки ефективної стратегії.

Таким чином  Україна належить до малолісних і лісодефіцитних країн. За даними державного обліку лісів станом на 2000 p., площа земель лісового фонду України становила 10,8 млн га, із них укритих лісовою рослинністю — 9,4 млн га. Лише з 1880 до 1924 р. в Україні було розкорчовано 2 млн га лісів, її лісистість зменшилася за цей час на 5 %. Нині частка вкритих лісовою рослинністю земель у загальній площі території країни становить 15,6 % за оптимальної 25—30 %, а в більшості степових районів не перевищує 1,9—4,8 %. Ліси в Україні розміщені дуже нерівномірно. Наприклад, у межах Українських Карпат вони займають 40,5 % від їх площі, в Кримських горах — 32 %, на Поліссі — 26,1 %. У лісостеповій зоні цей показник дорівнює в середньому 12,2 %, а в степовій — лише 3,8 %. До найбільш лісистих областей належать: Закарпатська, Івано-Франківська, Рівненська, Житомирська, Волинська та Чернівецька.

Основними об'єктами цінного генофонду в Україні є генетичні резервати, загальна кількість яких становить близько 500 одиниць 30 лісових деревних порід на площі понад 27 000 га.