Новый инструмент для реинтродукции американского каштана
Гибель американского каштана из-за азиатского грибка-возбудителя корневой гнили, случайно занесённого в США, имела серьёзные экологические и экономические последствия. Дерево высоко ценилось за прочную древесину, а его плоды служили пищей для множества диких животных.
Текущие усилия по реинтродукции американского каштана трудоёмки и дороги, так как основаны на генетическом скрещивании для получения дерева, которое в основном является американским каштаном, но обладает генами устойчивости к болезни от китайского каштана. Например, один недавний устойчивый штамм, готовый к реинтродукции, генетически на 94% является американским каштаном и на 6% — китайским.
Поскольку производство таких гибридов для реинтродукции очень сложно, студенты-биологи Университета Цинциннати (UC) протестировали новое программное обеспечение NEWGARDEN, чтобы понять, как оно может помочь менеджерам заповедников создавать оптимальные условия для высадки американских каштанов.
Результаты тестирования, озаглавленные «Влияние размещения растений-основателей и распространения генов на рост популяции и генетическое разнообразие при восстановительной посадке американского каштана», будут представлены на конференции Midwest Ecology and Evolution Conference (23–25 марта).
Программа NEWGARDEN была разработана ранее профессорами UC Стивеном Рогстадом и Стефаном Пеликаном для отслеживания и прогнозирования долгосрочных результатов (размера популяции и генетического разнообразия) для вновь создаваемых популяций растений.
Прогнозирование лучших практик посадки
Студенты UC Ямини Кашимшетти и Мелани Симкинс с помощью NEWGARDEN смоделировали различные сценарии первоначальной посадки, чтобы определить, какой из них лучше всего будет способствовать процветанию реинтродуцированной популяции американских каштанов в течение следующих 101 года.
Исходные условия:
- Теоретический заповедник площадью ~25 км².
- Моделировалось различное размещение 169 деревьев-основателей.
- Цель — найти схему, ведущую к максимальному росту популяции и сохранению генетического разнообразия за 101 год.
- Число 169 было выбрано на основе предыдущих исследований как минимальное для сохранения высокого уровня долгосрочного генетического разнообразия при минимальных затратах.
Ключевые выводы моделирования:
- Оптимальное размещение: Для обеспечения наибольшей скорости роста популяции и сохранения генетического разнообразия первоначальную посадку 169 деревьев следует производить в 1500 метрах от границ заповедника. Посадка у края приводит к более медленному росту и большей потере генетической вариативности из-за рассеивания потомства за пределы территории.
- Результат при оптимальной схеме: Посадка деревьев-основателей в 1500 м от границы сеткой с шагом 16 футов (около 4,9 м) друг от друга должна дать через 101 год около 7000 деревьев.
- Влияние рассеивания: Умеренное ручное рассеивание семян или саженцев на большее расстояние от основателей, чем при естественном распространении, может увеличить результат до 9000 деревьев за тот же срок.
- Сравнение с посадкой на краю: Если первоначальную рощу высадить на границе заповедника, через 101 год ожидается лишь около 2000 деревьев. Таким образом, оптимальная посадка (1500 м от границы) теоретически увеличивает результат на 247%.
- Компромиссный вариант: Даже посадка основателей всего в 500 метрах от границы (вместо самого края) увеличит размер популяции через 101 год на 148% и позволит сохранить 97% их генетического разнообразия. Если цель — в первую очередь сохранение генетического разнообразия, а не максимальный размер популяции, достаточно посадки в 500 м от границы.
Цель такого сравнительного компьютерного моделирования — предоставить улучшенные рекомендации по расстоянию и геометрическому расположению деревьев-основателей при восстановительных посадках американского каштана для более успешного возвращения этого важного аборигенного вида в леса востока Северной Америки.