ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ХРОМОСОМНОЙ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ХРОМОСОМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ В БОРЬБЕ С ИНЖЕНЕРИИ В БОРЬБЕ С

ЧУЖЕРОДНЫМИ ВИДАМИ РЫБЧУЖЕРОДНЫМИ ВИДАМИ РЫБ

ДокладчикДокладчик

Карабанов Д.П.Карабанов Д.П.Кандидат биологических наук, научный сотрудник Кандидат биологических наук, научный сотрудник

Институт биологии внутренних вод РАНИнститут биологии внутренних вод РАН

Научный руководительНаучный руководитель

Дгебуадзе Ю.Ю.Дгебуадзе Ю.Ю.Доктор биологических наук, профессор, чл.-корр. РАНДоктор биологических наук, профессор, чл.-корр. РАН

Институт проблем экологии и эволюции РАНИнститут проблем экологии и эволюции РАН

За последние полвека крайне актуальной стала За последние полвека крайне актуальной стала проблема проникновения и натурализации живых проблема проникновения и натурализации живых организмов за пределы их исторических ареалов. организмов за пределы их исторических ареалов.

Конвенция о биологическом разнообразииКонвенция о биологическом разнообразии (Рио-де-Жанейро, 1992), ратифицирована (Рио-де-Жанейро, 1992), ратифицирована Российской Федерацией в 1995г.Российской Федерацией в 1995г.

п.8(п.8(hh) «страны-участники обязаны ) «страны-участники обязаны предотвращатьпредотвращать интродукции, интродукции, контролироватьконтролировать или или уничтожатьуничтожать те те чужеродные виды, которые угрожают чужеродные виды, которые угрожают экосистемам, местам обитания или видам»экосистемам, местам обитания или видам»

http://www.cbd.int/ http://www.cbd.int/

Ущерб от чужеродных видов:Ущерб от чужеродных видов:

на территории США: на территории США: 50 тысяч адвентивных видов животных и растений экономический 50 тысяч адвентивных видов животных и растений экономический

ущерб от составляет ущерб от составляет более более 120 миллиардов120 миллиардов долларов в год прямого и косвенного долларов в год прямого и косвенного

ущербаущербаболее 40% нативных видов находятся под неблагоприятным более 40% нативных видов находятся под неблагоприятным

воздействием интродуцентов воздействием интродуцентов (Pimentel et al., 2005)(Pimentel et al., 2005)

в Австралии:в Австралии: 50% ихтиофауны – чужеродные виды50% ихтиофауны – чужеродные виды

более более 20 миллиардов20 миллиардов долларов в год долларов в год прямого и косвенного ущербапрямого и косвенного ущерба

((LintermansLintermans, 2004), 2004)

в Российской Федерации:в Российской Федерации: порядка 14% видов – чужеродные порядка 14% видов – чужеродные

ущерб – ущерб – миллиардымиллиарды долларов в год долларов в год (Виноградова и др., 2009(Виноградова и др., 2009 )

Цель работыЦель работыОпределить перспективные методы борьбы с Определить перспективные методы борьбы с

чужеродными видамичужеродными видами

ЗадачиЗадачиАнализ и оценка традиционных способов контроля Анализ и оценка традиционных способов контроля

численности интродуцентов: химические, численности интродуцентов: химические, физические, биологическиефизические, биологические

Разработка теоретических основ современных Разработка теоретических основ современных генетических методов (хромосомная инженерия) генетических методов (хромосомная инженерия) контроля численности интродуцентовконтроля численности интродуцентов

Подавление и искоренение уже успешно натурализовавшихся вселенцев - Подавление и искоренение уже успешно натурализовавшихся вселенцев - самый технически сложный и наиболее затратный метод. Эффективное самый технически сложный и наиболее затратный метод. Эффективное влияние на вселенцев, как правило, достигается за счет использования влияние на вселенцев, как правило, достигается за счет использования целого ряда комплексных методов, а именно: механические, химические и целого ряда комплексных методов, а именно: механические, химические и биологические средства контроля, а также контроль и регулирование мест биологические средства контроля, а также контроль и регулирование мест обитания (Invasive…, 2001). обитания (Invasive…, 2001).

CCледует отметить, что каждые из предлагаемых методов имеют разную ледует отметить, что каждые из предлагаемых методов имеют разную стоимость и ограничениястоимость и ограничения в применении. Крайне затруднена борьба с в применении. Крайне затруднена борьба с инвадерами в случае, когда вселенец наносит прямой либо инвадерами в случае, когда вселенец наносит прямой либо опосредованный ущерб редким либо особо охраняемым видам. В случае опосредованный ущерб редким либо особо охраняемым видам. В случае же подавления вселенцев в коммерческих хозяйствах возможно же подавления вселенцев в коммерческих хозяйствах возможно использование более массовых и дешевых методов, например, изъятие использование более массовых и дешевых методов, например, изъятие рыб при тотальном осушении прудов (Lammens, 1999). рыб при тотальном осушении прудов (Lammens, 1999).

Метод: Метод: изменение и регулированиеизменение и регулирование мест обитаниямест обитания

Наиболее применимы эти методы на

объектах аквакультуры и рекреационных

участках. Сюда можно отнести процедуры

по регулярному осушению прудовых

хозяйств, своевременная замена

фильтров водоподачи, устройство и

поддержание в рабочем состоянии

рыбозаградителей на водоподаче и

водосбросе, изъятие рыб при тотальном

осушении прудов.

Метод: химическая борьбаМетод: химическая борьба

В небольших прудах, водохранилищах и озерах возможно применение различных ихтиоцидов, чаще всего – ротенона (Shapiro, Wright, 1984), умеренно токсичного для теплокровных, с последующим зарыблением водоема местными либо коммерчески ценным видами рыб (Бурмакиин, 1960). Наиболее эффективные хлорорганические пестициды (токсафен, эндрин, эндосульфан) в настоящий момент практически не используют в связи с их высокой токсичностью и устойчивостью к разложению в природных условиях (Мельников, 1987). Химический способ борьбы с интродуцентами очень дорог, опасен для природы и к тому же применим только на некрупных водоемах.

Сюда относится применение Сюда относится применение активных орудий ловаактивных орудий лова (тралы, невода), при этом необходимо изымать (тралы, невода), при этом необходимо изымать чужеродных рыб, а аборигенные виды отпускать чужеродных рыб, а аборигенные виды отпускать обратно в водоем. обратно в водоем.

Также возможен отлов вселенцев с применением Также возможен отлов вселенцев с применением электролова, мелкоячеистых жаберных сетей, ловушек, электролова, мелкоячеистых жаберных сетей, ловушек, удочек (Teufel удочек (Teufel etet al., 2002). al., 2002).

Метод: физическое изъятие чужеродных видов Метод: физическое изъятие чужеродных видов

В случае, когда вселенец может В случае, когда вселенец может представлять промысловую представлять промысловую ценность либо интерес для ценность либо интерес для спортивного рыболовства есть спортивного рыболовства есть возможность возможность полностьюполностью изъять интродуцента усилиями изъять интродуцента усилиями рыболовов-любителейрыболовов-любителей (Jackson et (Jackson et alal., 2004) ., 2004)

Самым известным и наиболее разработанным можно считать Самым известным и наиболее разработанным можно считать метод регуляции численности и популяционной структуры метод регуляции численности и популяционной структуры адвентивных видов за счет популяции адвентивных видов за счет популяции хищных рыбхищных рыб (аборигенов либо вселенцев). (аборигенов либо вселенцев).

Однако, возможна и отрицательная избираемость (избегание) Однако, возможна и отрицательная избираемость (избегание) хищника на интродуцентов в условиях доступности более хищника на интродуцентов в условиях доступности более пивычного корма - аборигенных видов (Adamek et al., 1999). пивычного корма - аборигенных видов (Adamek et al., 1999).

Метод: хищник-жертва Метод: хищник-жертва

С особой осторожностью следует С особой осторожностью следует подходить к подходить к дополнительнойдополнительной интродукции хищников, так как в целом интродукции хищников, так как в целом трофические сети европейских трофические сети европейских водоемов за последнее время и так водоемов за последнее время и так значительно трансформировались под значительно трансформировались под воздействием чужеродных видов (воздействием чужеродных видов (AmoriAmori, , BattistiBattisti, 2008), из-за чего привнесение , 2008), из-за чего привнесение дополнительных консументов-хищников дополнительных консументов-хищников может может отрицательноотрицательно сказаться на сказаться на устойчивости водных экосистем.устойчивости водных экосистем.

Метод: паразитарный контрольМетод: паразитарный контрольВозможно подавление вселенца привнесенными паразитами или болезнями. Образцом этому служит ставшим уже классическим пример борьбы с диким кроликом в Австралии и Новой Зеландии, завезенным из Бразилии вирусным миксоматозом (Элтон, 1960).

Однако, большинство паразитов карповых рыб имеют низкую специфичность и способны поражать большой круг хозяев, в связи с чем вселенец может выступать как очаг заражения для аборигенных видов.

Также следует отметить, что привнесение в водные экосистемы чужеродных видов рыб и сопутствующих паразитов может привести к существенным изменениям генетического разнообразия аборигенных видов (Артамонова и др., 2011), что особенно важно в аквакультуре лососевых и для сохранения редких видов.

Метод: хромосомная инженерияМетод: хромосомная инженерияПолучение триплоидных рыбПолучение триплоидных рыб

Схема получения триплоидных рыб. Схема получения триплоидных рыб. Т1 – термошок, блокирует второе деление мейоза в икринке.Т1 – термошок, блокирует второе деление мейоза в икринке.

Технология массового получения триплоидов позволяет создавать значительные экспериментальные партии стерильных рыб, которые можно без опасения выпускать в естественные водоемы с целью повышения внутривидовой конкуренции и ослабления популяции вселенцев.

Метод: хромосомная инженерияМетод: хромосомная инженерияПолучение триплоидных рыб с «троянской» Получение триплоидных рыб с «троянской» Y-Y-хромосомой хромосомой

Получение особей, несущих «троянскую» Y-хромосому (по: Получение особей, несущих «троянскую» Y-хромосому (по: GutierrezGutierrez, , TeemTeem, 2006). DES – синтетический эстроген диэтилстильбэстрол., 2006). DES – синтетический эстроген диэтилстильбэстрол.

Как показывают расчеты авторов исследования (Gutierrez, Teem, 2006) в потомстве рыб, несущих «троянскую» Y-хромосому, должны появляться только диплоидные самцы и суперсамцы, в результате чего сильный дисбаланс в соотношении полов должен привести к падению численности популяции.

Метод: хромосомная инженерияМетод: хромосомная инженерияПолучение триплоидных суперсамцов Получение триплоидных суперсамцов XYY XYY

Различные методы получения триплоидных суперсамцов. UV – воздействие коротковолнового излучения для разрушения ядра ооцита. Т – шоковое воздействие, блокирует первое митотическое деление зиготы. Т1 – термошок, блокирует второе деление мейоза в икринке. DES – синтетический эстроген диэтилстильбэстрол.

Предлагаемые технологии еще следует опробовать в Предлагаемые технологии еще следует опробовать в экспериментальных условиях, для определения, какой из экспериментальных условиях, для определения, какой из предлагаемых подходов получения триплоидных суперсамцов предлагаемых подходов получения триплоидных суперсамцов более рентабельноболее рентабельно внедрять в практику. внедрять в практику.

В любом случае, по нашему мнению, набольшие перспективы для В любом случае, по нашему мнению, набольшие перспективы для подрыва популяций чужеродных видов имеет именно выпуск подрыва популяций чужеродных видов имеет именно выпуск триплоидных суперсамцовтриплоидных суперсамцов. Это обусловлено рядом причин. Это обусловлено рядом причин::

триплоиды практически триплоиды практически стерильныстерильны, за счет этого достигают , за счет этого достигают больших размеров и характеризуются высоким темпом роста и больших размеров и характеризуются высоким темпом роста и большей продолжительностью жизни; большей продолжительностью жизни;

возможно, что триплоидные суперсамцы будут обладать и возможно, что триплоидные суперсамцы будут обладать и повышенной агрессивностьюповышенной агрессивностью. Удвоение числа мужских . Удвоение числа мужских половых хромосом у триплоидных суперсамцов, вероятно, половых хромосом у триплоидных суперсамцов, вероятно, также приведет к увеличению выработки андрогенов. В свою также приведет к увеличению выработки андрогенов. В свою очередь именно андрогены, и прежде всего тестостерон, очередь именно андрогены, и прежде всего тестостерон, отвечает за агрессивное поведение у рыб (отвечает за агрессивное поведение у рыб (AubinAubin--Horth et alHorth et al., ., 2007). 2007).

При вселении триплоидных суперсамцов либо рыб с «троянской» При вселении триплоидных суперсамцов либо рыб с «троянской» Y-Y-хромосомой в популяции интродуцента создастся крайне хромосомой в популяции интродуцента создастся крайне неблагоприятный неблагоприятный половой балансполовой баланс, что может привести к , что может привести к депрессии популяции. депрессии популяции.

В заключение можно отметить, что важным В заключение можно отметить, что важным элементом природоохранной политики является не элементом природоохранной политики является не только выявление только выявление путей и отдаленных путей и отдаленных экологических последствийэкологических последствий от интродукций, но и от интродукций, но и установление установление эффективных стратегий для эффективных стратегий для контроляконтроля над вселенцами: над вселенцами:

разработка методов профилактики, разработка методов профилактики, раннего выявления раннего выявления

искоренения инвазивных видов.искоренения инвазивных видов.

Вероятно, во многих случаях именно Вероятно, во многих случаях именно локализациялокализация вселенцев наиболее вселенцев наиболее экономически оправдана, но при этом крайне экономически оправдана, но при этом крайне важно осуществлять регулярные работы по важно осуществлять регулярные работы по контролю над их количеством с целью контролю над их количеством с целью предотвращения возможных вспышек предотвращения возможных вспышек численности, для чего наиболее численности, для чего наиболее эффективным, на наш взгляд, будет эффективным, на наш взгляд, будет использование использование биологических методов биологических методов контроля и борьбыконтроля и борьбы с чужеродными видами. с чужеродными видами.

УВАЖАЕМЫ КОЛЛЕГИ,УВАЖАЕМЫ КОЛЛЕГИ,

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ХРОМОСОМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ В БОРЬБЕ ХРОМОСОМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ В БОРЬБЕ

С ЧУЖЕРОДНЫМИ ВИДАМИ РЫБС ЧУЖЕРОДНЫМИ ВИДАМИ РЫБ

Докладчик

Карабанов Д.П.Кандидат биологических наук, научный сотрудник

Институт биологии внутренних вод РАН

Научный руководитель

Дгебуадзе Ю.Ю.Доктор биологических наук, профессор, чл.-корр. РАН

Институт проблем экологии и эволюции РАН