ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ХРОМОСОМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ В БОРЬБЕ С 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

За последние полвека крайне актуальной стала проблема проникновения и натурализации живых организмов за пределы их исторических ареалов. Конвенция о биологическом разнообразии (Рио-де-Жанейро, 1992), ратифицирована Российской Федерацией в 1995г. п.8(h) «страны-участники обязаны предотвращать интродукции, контролировать или уничтожать те чужеродные виды, которые угрожают экосистемам, местам обитания или видам»

Ущерб от чужеродных видов: на территории США: на территории США: 50 тысяч адвентивных видов животных и растений экономический ущерб от составляет более 120 миллиардов долларов в год прямого и косвенного ущерба более 40% нативных видов находятся под неблагоприятным воздействием интродуцентов (Pimentel et al., 2005) в Австралии: в Австралии: 50% ихтиофауны – чужеродные виды более 20 миллиардов долларов в год прямого и косвенного ущерба (Lintermans, 2004) в Российской Федерации: в Российской Федерации: порядка 14% видов – чужеродные ущерб – миллиарды долларов в год (Виноградова и др., 2009 (Виноградова и др., 2009 )

Цель работы Определить перспективные методы борьбы с чужеродными видами Задачи Анализ и оценка традиционных способов контроля численности интродуцентов: химические, физические, биологические Разработка теоретических основ современных генетических методов (хромосомная инженерия) контроля численности интродуцентов

Подавление и искоренение уже успешно натурализовавшихся вселенцев - самый технически сложный и наиболее затратный метод. Эффективное влияние на вселенцев, как правило, достигается за счет использования целого ряда комплексных методов, а именно: механические, химические и биологические средства контроля, а также контроль и регулирование мест обитания (Invasive…, 2001). Cледует отметить, что каждые из предлагаемых методов имеют разную стоимость и ограничения в применении. Крайне затруднена борьба с инвадерами в случае, когда вселенец наносит прямой либо опосредованный ущерб редким либо особо охраняемым видам. В случае же подавления вселенцев в коммерческих хозяйствах возможно использование более массовых и дешевых методов, например, изъятие рыб при тотальном осушении прудов (Lammens, 1999).

Метод: изменение и регулирование мест 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 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 активных орудий лова (тралы, невода), при этом необходимо изымать чужеродных рыб, а аборигенные виды отпускать обратно в водоем. Также возможен отлов вселенцев с применением электролова, мелкоячеистых жаберных сетей, ловушек, удочек (Teufel et al., 2002). Метод: физическое изъятие чужеродных видов В случае, когда вселенец может представлять промысловую ценность либо интерес для спортивного рыболовства есть возможность полностью изъять интродуцента усилиями рыболовов-любителей (Jackson et al., 2004)

Самым известным и наиболее разработанным можно считать метод регуляции численности и популяционной структуры адвентивных видов за счет популяции хищных рыб (аборигенов либо вселенцев). Однако, возможна и отрицательная избираемость (избегание) хищника на интродуцентов в условиях доступности более пивычного корма - аборигенных видов (Adamek et al., 1999). Метод: хищник-жертва С особой осторожностью следует подходить к дополнительной интродукции хищников, так как в целом трофические сети европейских водоемов за последнее время и так значительно трансформировались под воздействием чужеродных видов (Amori, Battisti, 2008), из-за чего привнесение дополнительных консументов-хищников может отрицательно сказаться на устойчивости водных экосистем.

Метод: паразитарный контроль Возможно 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 инженерия Получение триплоидных рыб Схема получения триплоидных рыб. 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 инженерия Получение триплоидных рыб с «троянской» Y-хромосомой Получение особей, несущих «троянскую» Y-хромосому (по: Gutierrez, Teem, 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 инженерия Получение триплоидных суперсамцов 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 экспериментальных условиях, для определения, какой из предлагаемых подходов получения триплоидных суперсамцов более рентабельно внедрять в практику. В любом случае, по нашему мнению, набольшие перспективы для подрыва популяций чужеродных видов имеет именно выпуск триплоидных суперсамцов. Это обусловлено рядом причин: триплоиды практически стерильны, за счет этого достигают больших размеров и характеризуются высоким темпом роста и большей продолжительностью жизни; триплоиды практически стерильны, за счет этого достигают больших размеров и характеризуются высоким темпом роста и большей продолжительностью жизни; возможно, что триплоидные суперсамцы будут обладать и повышенной агрессивностью. Удвоение числа мужских половых хромосом у триплоидных суперсамцов, вероятно, также приведет к увеличению выработки андрогенов. В свою очередь именно андрогены, и прежде всего тестостерон, отвечает за агрессивное поведение у рыб (Aubin-Horth et al., 2007). возможно, что триплоидные суперсамцы будут обладать и повышенной агрессивностью. Удвоение числа мужских половых хромосом у триплоидных суперсамцов, вероятно, также приведет к увеличению выработки андрогенов. В свою очередь именно андрогены, и прежде всего тестостерон, отвечает за агрессивное поведение у рыб (Aubin-Horth et al., 2007). При вселении триплоидных суперсамцов либо рыб с «троянской» Y-хромосомой в популяции интродуцента создастся крайне неблагоприятный половой баланс, что может привести к депрессии популяции.

В заключение можно отметить, что важным элементом природоохранной политики является не только выявление путей и отдаленных экологических последствий от интродукций, но и установление эффективных стратегий для контроля над вселенцами: разработка методов профилактики, разработка методов профилактики, раннего выявления раннего выявления искоренения инвазивных видов. искоренения инвазивных видов.

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

УВАЖАЕМЫ КОЛЛЕГИ, СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ХРОМОСОМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ В БОРЬБЕ С 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