Стратегия и План действий в области сохранения, использования и управления лесными генетическими ресурсами

Стратегия и План действий в области сохранения, использования и управления лесными генетическими ресурсами (проект)

Стратегия - документ стратегического планирования^[1], в наибольшей степени детализирующий цели, результаты и способы их достижения в конкретной сфере. Таким образом, разработка Стратегии сохранения, использования и управления лесными генетическими ресурсами подразумевает обоснование стратегических приоритетных направлений (СП) в области сохранения, использования и управления лесными генетическими ресурсами Российской Федерации и разработку рекомендуемых действий по каждому из них.

Проект Стратегии и Плана действий или рекомендуемые действия в области лесных генетических ресурсов для Российской Федерации сформулированы в соответствии со структурой Глобального плана действий по сохранению, устойчивому использованию и развитию лесных генетических ресурсов, который был утвержден на 38-й сессии Конференции ФАО (июнь 2013 г.). Разработка рекомендуемых действий базировалась на материалах, собранных в рамках подготовки 1-го доклада «Состояние лесных генетических ресурсов мира»^[2] ФАО (2014) и национальных докладов «Состояние лесных генетических ресурсов Российской Федерации» (2013, 2020) и были основаны на следующих принципах:

• генетическое разнообразие насаждений древесно-кустарниковых растений является основой биологической стабильности лесных экосистем, оно позволяет видам и лесным экосистемам адаптироваться к меняющимся условиям, в том числе к последствиям изменения климата, возникающим заболеваниям и пр.;
• лесные генетические ресурсы имеют важное значение для обеспечения промышленности, продовольственной и экологической безопасности страны, удовлетворения бытовых, а также культурных и религиозных потребностей населения страны;
• генетическое разнообразие древесно-кустарниковых растений имеет фактическую или потенциальную экономическую ценность, является основой для настоящих и будущих программ селекции и выведения новых сортов деревьев, спонтанных и искусственных межвидовых гибридов и пр.;
• инвентаризация и мониторинг генетического разнообразия нужны для формирования знаний, необходимых для правильного понимания состояния и тенденций изменения лесных экосисистем, достоверные знания позволяют принимать адекватные, научно обоснованные решения в области сохранения, устойчивого управления и рационального использования генетических ресурсов;
• сохранение in situ является наиболее распространенной и перспективной практикой сохранения лесных генетических ресурсов, потому что большинство лесообразующих видов деревьев растут в условиях дикой природы и не подвергаются одомашниванию, их генетическое разнообразие остается под воздействием природных эволюционных процессов: их популяции управляются в природных экосистемах или находятся на очень примитивном этапе отбора или одомашнивания по сравнению с сельскохозяйственными культурами;
• лесная селекция и методическое сопровождение управления лесными генетическими ресурсами является наукоемким направлением деятельности;
• распределение видов на территории России и природные границы их популяций не привязаны к административным границам: эффективное управление лесными генетическими ресурсами на всех уровнях зависит от готовности к диалогу всех заинтересованных сторон.

Ключевые идеи рекомендуемых в данном проекте действий были сформулированы на основе Проекта программы «Изучение, сохранение и рациональное использование лесных генетических ресурсов России» (2015) и решений конференций «Сохранение лесных генетических ресурсов Сибири» (2015) и «Сохранение лесных генетических ресурсов» (2017, 2019). Перечень рекомендуемых действий, по сути, является набором магистральных исследований, требующих вложения значительных финансовых, организационных, временных, интеллектуальных ресурсов, научных и производственных заделов. Выполнение рекомендуемых действий по каждому направлению предполагает взаимодействие отраслевой и академической науки.

Авторы проекта заинтересованы в критической оценке и дополнении данного краткого текста Стратегии и Плана действий. Итоговой задачей коллективного обсуждения является подготовка расширенного проекта документа для рассмотрения в качестве основы:

• для формирования отдельного стратегического документа Минэкономразвития России или
• для формирования отдельных, но взаимосвязанных и унифицированных в подходах, готовых элементов/подпрограмм, рекомендованных для включения в соответствующие отраслевые стратегические документы, планы деятельности федеральных/региональных органов исполнительной власти, государственные программы.

^[1] Документы стратегического планирования разрабатываются в рамках целеполагания, прогнозирования, планирования и программирования на федеральном уровне, на уровне субъектов Российской Федерации и на уровне муниципальных образований (Федеральный закон от 28.06.2014 № 172-ФЗ «О стратегическом планировании в Российской Федерации»).

^[2] The State of the World’s Forest Genetic Resourcesю FAO. 2014. URL http://www.fao.org/3/a-i3825e.pdf

Просьба комментарии и дополнения направлять в письменном виде на почту conference2022@vniilm.ru 7-го Международного совещания по сохранению лесных генетических ресурсов не позднее 22 сентября 2022 г. для совместного обсуждения 22 сентября 2022 г. в рамках совещания.

• Приоритетная область 1

  Мониторинг и доступность информации о лесных генетических ресурсах

  Уникальной особенностью лесов Российской Федерации является сохранение достаточно обширных участков бореальных лесов с нативной или малонарушенной популяционно-генетической и экосистемной структурой. Российские леса имеют общемировое значение как один из последних сохранившихся полигонов для изучения факторов формирования генетического разнообразия лесов на всех иерархических уровнях организации живой природы. Резервные, защитные и эксплуатационные леса, которые выделяют согласно Лесному кодексу Российской Федерации, произрастают в пределах естественно-исторически сложившихся взаимосвязанных генными потоками систем популяций разного уровня. В пределы естественных ареалов видов вписаны искусственные популяции (лесные культуры) этих же видов, которые могут обладать пониженным генетическим потенциалом. Рекомендуемые действия:

  1. Научно-методическое обеспечение работ по формированию федерального и региональных реестров лесных генетических ресурсов, в том числе:
     • актуального унифицированного списка видов дендрофлоры Российской Федерации;
     • научно обоснованного списка приоритетных видов ^[3] деревьев и кустарников Российской Федерации и отдельных регионов страны.
  2. Уточнить особенности внутривидовой дифференциации приоритетных видов в масштабе их российских ареалов, провести оценку внутривидовых границ с учетом более детального изучения особенностей дифференциации и генетической структуры популяций на физико-географической структуре ареала вида. Для этого:
     • разработать методические вопросы о размещении выборок в пределах ареала вида и о последовательности и этапности/одновременности использования различных методов оценки генетической изменчивости;
     • оптимизировать и унифицировать подходы, применяемые для анализа генетической структуры популяций приоритетных видов, в том числе, - разработать оптимизированные двухэтапные методы оценки генетического разнообразия, включающие недорогие методы популяционной фенетики, в дополнение к методам биохимической и молекулярной генетики, применяемым на последующих этапах исследований.
  3. На основе информации о внутривидовой дифференциации лесообразующих видов в масштабе их российских ареалов сформировать интегральную информационную систему инвентаризации наиболее важных генетических ресурсов с привязкой их к пространственной популяционной структуре видов:
     • создать карты пространственной генетико-популяционной структуры приоритетных видов в масштабе их российских ареалов и внутривидовых таксонов с описанием основных особенностей их генетической структуры (полиморфность, гетерозиготность, степень дифференциации и др.). Особое внимание при этом должно уделяться выявлению: «предковых» популяций, которые обладают повышенным адаптивным потенциалом, центров генетического разнообразия, маргинальных популяций, высоко- и низкополиморфных популяций, идентификации узко- и широко адаптированных генотипов и популяций;
     • собрать информацию о перечне и географии распространения генов и их комплексов, контролирующих наиболее важные адаптивные и хозяйственно ценные признаки;
     • разработать научную основу формирования генетического паспорта популяций приоритетных видов деревьев.
  4. Для получения параметров генетической структуры в эксплуатируемых и неэксплуатируемых насаждениях провести сравнительную оценку популяционно-генетической структуры приоритетных видов:
     • генетических резерватов с целью получения оценок генетической гетерогенности в «фоновых», контрольных популяциях, не испытывающих (или почти не испытывающих) хозяйственного воздействия, в защитных и эксплуатационных лесах, а также с целью создания семенных заказников и объектов популяционной селекции;
     • естественных лесов различного целевого назначения (резервных, защитных и эксплуатационных лесов);
     • лесных культур, в том числе:
       • созданных из обычных, «нормальных» семян местных насаждений;
       • созданных из семян, полученных на лесосеменных участках и плантациях в результате «популяционной» селекции,
     • молодняков, возникших на землях сельскохозяйственного назначения, вышедших из оборота, и техногенных ландшафтах (например, в зоне деятельности нефтегазового комплекса). Эти объекты представляют интерес для изучения закономерностей динамики генофондов при расширении ареалов лесообразующих видов, а также для поиска ценных быстрорастущих и рано вступающих в семеношение генотипов. Кроме того, в связи с большими площадями таких лесов на территории Российской Федерации их влияние на генетическую структуру и устойчивость лесообразующих видов может оказаться очень существенным. Изучение генетической структуры и динамики таких популяций крайне актуально.
  5. Продолжить исследования и анализ изменчивости количественных признаков различной природы (габитуальных, морфологических, анатомических, физиологических, фенологических, биохимических, эпигенетических), фенов, аллозимных и различных ДНК-маркеров в опытных популяциях генетико-селекционных объектов (географических культурах, испытательных культурах, клоновых и семейственных плантациях плюсовых деревьев) для выявления адаптивно и селекционно важных генетических и эпигенетических маркеров лесообразующих видов. Важное значение имеет анализ роли взаимодействий «генотип–среда» в поддержании устойчивости популяций в варьирующих условиях среды обитания, в условиях изменения климата и пр. Продолжить изучение геномной и эпигеномной изменчивости, связанной с адаптацией древесных растений приоритетных видов деревьев к гетерогенной среде. Провести изучение связи уровня гетерозиготности с динамикой роста и устойчивостью деревьев и насаждений приоритетных видов, в том числе, изучить генетическую структуру популяций видов деревьев в экологически экстремальных, например, высокогорных экотопах.
  6. Провести изучение естественных механизмов поддержания оптимального (адекватного лесорастительным условиям) генотипического состава популяций и влияния на него различных естественных и антропогенных факторов. Для этого:
     • провести натурные эксперименты и разработать математические модели с целью оптимизации программ сохранения/консервации приоритетных видов деревьев методами in situ и ex situ, а также для разработки принципов сохранения/воспроизводства лесных генетических ресурсов при использовании и возобновлении лесов;
     • провести компьютерное моделирование рисков эрозии генофондов популяций с целью разработки критериев разделения лесов на «оптимально-высокополиморфные естественные» и «генетически обедненные плантационные»;
     • провести натурные /экспериментальные, аналитические исследования и имитационные/ компьютерные эксперименты по обоснованию предельно допустимых объѐмов и правил размещения плантационных лесов, гарантирующих сохранение популяционной структуры и генетического потенциала лесообразующих видов.
  7. Разработать методы экономической оценки последствий эрозии генофондов популяций приоритетных видов, мероприятий по их улучшению, достижению и поддержанию оптимального уровня генетического разнообразия с учетом природного и хозяйственного разнообразия земельных ресурсов России.
  8. Сформировать программу изучения реакции экосистем бореальных лесов на изменение климата: изучение смещения границ ареалов, лесорастительных зон, изменение породного/видового состава, продуктивности и пр. с позиции динамики структуры популяций и скорости генетико-эволюционных процессов.
  9. Решить проблему эколого-географической дифференциации видов с огромными трансконтинентальными ареалами на примере типичного в этом отношении (модельного) вида: исследовать характер и природу климатически обусловленного разнообразия внутри единой генетической системы – группы близкородственных видов (например, кедровых сосен и их ближайших родственников).

  ---

  ^[3] Приоритетными считают те виды деревьев и кустарников, которые имеют важное значение для обеспечения промышленности, продовольственной и экологической безопасности страны или удовлетворения бытовых, а также культурных и религиозных потребностей населения страны (The State of the World’s Forest Genetic Resources. FAO. 2014. URL http://www.fao.org/3/a-i3825e.pdf).

• Приоритетная область 2

  Сохранение лесных генетических ресурсов

  Леса России представляют ценность в качестве «резервного хранилища» генетического разнообразия, необходимого для полноценного воспроизводства генофонда лесов не только России, но и сопредельных государств, где большая часть лесов имеет искусственное происхождение с обедненным генетическим разнообразием. Мероприятия по сохранению лесных генетических ресурсов должны осуществляться на основе глубоких научных знаний и с позиций целостности видов как интегрированных иерархических популяционных систем. Рекомендуемые действия:

  1. Оптимизировать пространственное размещение объектов сохранения in situ для каждого приоритетного вида деревьев и кустарников с учетом структуры их внутривидовой дифференциации и физико-географических особенностей ареала. Для этого в том числе следует провести соответствующие натурные и компьютерные эксперименты. Выполнить научный анализ рациональности выделения лесных генетических резерватов и плюсовых насаждений на территории ООПТ, различных категорий защитных лесов и ОЗУ лесов, разработать научное обоснование выделения новых лесных генетических резерватов, плюсовых деревьев и насаждений, ПЛСУ с учетом особенностей популяционно-генетической дифференциации на ареале каждого вида.
  2. Провести Gap-анализ размещения видов деревьев и кустарников Красной книги на территории ООПТ разных категорий Российской Федерации. Разработать программы по восстановлению и реинтродукции редких и находящихся под угрозой исчезновения видов деревьев и кустарников Российской Федерации/субъектов Российской Федерации.
  3. Обосновать предельно допустимые объѐмы и правила размещения лесных культур в различных лесорастительных условиях, при которых обеспечивается сохранение естественно-исторически сложившейся популяционной структуры и генетического потенциала близлежащих лесообразующих видов и экологическая устойчивость лесных экосистем в целом.
  4. Продвигать разработку и внедрение методов непрерывного «динамического сохранения» генетических ресурсов лесообразующих видов деревьев, которые необходимо интегрировать в процесс использования и восстановления лесов.
  5. Современным подходом сохранения ex situ представителей ценного генофонда лесных древесных растений с помощью биотехнологий является создание коллекций микрорастений в культуре in vitro. Помимо сохранения биоразнообразия, эти коллекции также могут использоваться в качестве источника ценных генотипов для массового выращивания посадочного материала с целью создания плантационных культур методом клонального микроразмножения. Подготовить научное обоснование программ финансирования сохранения и расширения коллекций ex situ ценных генотипов древесных растений, их инвентаризации и расширения соответствующих информационных баз.
  6. Провести соответствующие натурные и компьютерные эксперименты с целью научного обоснования формирования программ сохранения лесных генетических ресурсов методами in situ и ex situ, а также для разработки принципов сохранения и воспроизводства оптимального уровня популяционно-генетического разнообразия при использовании и возобновлении лесов для отдельных приоритетных видов деревьев.
• Приоритетная область 3

  Использование, развитие и управление лесными генетическими ресурсами

  Международная лесная политика XXI в. направлена на сохранение естественных лесов и создание лесных плантаций целевых пород для промышленных нужд. Поэтому организация программ по созданию объектов лесного семеноводства основных лесообразующих пород, повышению эффективности лесокультурного процесса на всех этапах их выращивания входит в число актуальных задач лесной генетики и селекции. Очевидна необходимость перехода к новой эффективной селекции, целью которой будет не абстрактное «генетическое улучшение лесов», а выведение высокопродуктивных и обладающих другими ценными свойствами сортов-популяций, сортов-гибридов, сортов-линий и сортов-клонов, предназначенных для выращивания искусственных высокотехнологичных насаждений в контролируемой среде. Использование, развитие и управление лесными генетическими ресурсами в Российской Федерации должно учитывать сложную иерархическую относительно устойчивую хорологическую структуру видов и опираться на адаптивные преимущества этих взаимосвязанных многопопуляционных систем древесных видов. Рекомендуемые действия:

  1. Разработать методику разделения лесов на категории, различающиеся по способу воспроизводства и генетическому потенциалу популяций лесообразующих видов, т.е. критерии отнесения лесов к категориям лесные культуры/искусственные леса^[4] и естественные леса^[5], подготовить научное обоснование предельно допустимых объѐмов и правил размещения генетически обедненных лесных культур. Разработать критерии и индикаторы оптимальности соотношения площадей естественных и искусственных лесов для разных регионов.
  2. Модернизировать методологии оценки и технологий инвентаризации испытательных культур и других объектов лесного семеноводства, в том числе на основе дистанционного зондирования, цифровой картографии, биоинформационной и метагеномной индикации.
  3. В целях ускорения развития лесной селекции и методов идентификации генов, отвечающих за селектируемые и адаптивно важные признаки, быстрого выявления ценных генов и генотипов (на испытательных культурах и клоновых плантациях плюсовых деревьев) сформировать программу развития методов «marker-assistant-selection», идентификации генотипов по фенотипам с помощью «фоновых признаков», селекции на взаимодействие «генотип-среда», селекции на гетерозис, микроклонального размножения, «реювенилизации» и клонового отбора, изучения и использования механизмов регуляции работы эпигенов, геномной селекции и др.
  4. Разработать популяционно-генетические принципы сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов при ведении хозяйства как в эксплуатационных, так и, в особенности, в защитных лесах, в которых разрешены только рубки ухода и санитарные рубки. Для чего:
     • провести соответствующие натурные и компьютерные эксперименты с целью влияния на сохранение/воспроизводство лесных генетических ресурсов разных технологий использования и возобновления лесов;
     • разработать усовершенствованные правила заготовки древесины и лесовосстановления, рубок ухода и санитарных рубок, гарантирующие сохранение генетического потенциала и устойчивости лесов;
     • усовершенствовать с позиции снижения генетической эрозии насаждений нормативные документы, регламентирующие правила ведения лесного хозяйства, включая правила рубок и лесовосстановления.
  5. Осуществить оценку генетических эффектов новых и разрабатываемых методов и технологий лесовосстановительных мероприятий и устойчивости селекционно улучшенных искусственных насаждений, в том числе:
     • технологии создания культур комбинацией сеянцев, выращенных из семян, собранных в нескольких соседних популяциях для сохранения и повышения генетической гетерогенности популяций;
     • метода «плантационно-обсеменительных культур», закладываемых из небольшого числа высокоурожайных привитых деревьев, способных быстро обсеменить участки крупных гарей, лишенных естественных источников семян главной породы;
     • методов популяционной селекции;
     • создания «многолинейных» и «многосортовых» искусственных популяций;
     • выращивания генетически мономорфных сортов и гибридов в смеси с деревьями из генетически полиморфных местных популяций;
     • одновременной селекции из одного генетического пула на различные целевые признаки (Multiple Poulation Breeding System).
  6. Модернизировать/разработать программы лесного селекционного семеноводства и интегрировать их с программами искусственного лесовосстановления, разработать региональные программы.
     • Изучить вопрос повышения рентабельности селекционных программ за счет изменения приоритетов (направлений) селекции с учетом рыночного спроса; например, одного из наиболее быстро окупаемых направлений – отбора на декоративность и семенную продуктивность.
     • В связи с перспективой повсеместного использования селекционно улучшенного крупномерного посадочного материала с закрытой корневой системой для целевых плантаций и применения специальных технологий (невысокая густота насаждений, высокое плодородие почв на уровне не ниже II класса бонитета, сокращенный на 30–50% оборот рубки и др.) пересмотреть «модели сортов», методы и возраста отбора плюсовых деревьев, а также методы их ускоренной генетической оценки в испытательных культурах.
     • Разработать алгоритмы селекции на интенсивность роста, устойчивость к лимитирующим факторам, декоративность и другие признаки для различных видов.
     • Разработать сорта, линии и гибриды для создания целевых плантаций древесных растений по признакам декоративности, семенной продуктивности и интенсивности роста в начальный период онтогенеза.
  7. Продолжить разработку и совершенствования технологий клеточной селекции и микроклонального размножения элитного посадочного материала для создания быстрорастущих генетически маркированных лесных плантаций.

  ---

  ^[4] Искусственно воспроизводимые леса плантационного типа, отличающиеся обедненным генетическим составом.

  ^[5] Леса, способные к полноценному естественному воспроизводству природные и близкие к ним по генетическому потенциалу искусственные леса, отличающиеся оптимальными и близкими к ним характеристиками генетической структуры популяций лесообразующих видов.

• Приоритетная область 4

  Политика, институты и наращивание потенциала

  Адаптивная генетическая изменчивость, играющая роль «мобилизационного генетического резерва», аккумулированного видами деревьев и кустарников в российских лесах в течение их длительной естественной истории, должна рассматриваться в качестве стратегически важного государственного ресурса, тщательно оберегаться и рачительно использоваться. Рекомендуемые действия:

  1. Формирование действующего механизма межведомственного сотрудничества и координации работ в области лесных генетических ресурсов.
  2. Актуализация и совершенствование нормативно-правового сопровождения объектов и процессов сохранения, развития и использования лесных генетических ресурсов Российской Федерации, как важнейшего фактора обеспечения эффективности реализации стратегических планов в этой сфере.
  3. Разработка стратегии в области сохранения, развития и устойчивого управления лесными генетическими ресурсами, национальной и региональных программ, плана перспективных научных исследований и разработок, в том числе– программ лесного сортового семеноводства и плантационного лесовыращивания на основе систематизации достижений отечественного и мирового опыта в области лесной генетики, геномики, селекции и биотехнологии.
  4. Разработка специальных курсов, подготовка специалистов и формирование современной лабораторной базы для решения задач изучения молекулярно-генетических и популяционных механизмов формирования генотипической и фенотипической изменчивости древесных растений, развитие молекулярно-генетического картирования геномов, расшифровки геномов приоритетных видов деревьев, разработка эффективных методов селекции и генетической инженерии на базе геномных и постгеномных технологий, использование методов метагеномики для решения задач экологии, биотехнологии и медицины.
  5. Расширение международного сотрудничества по обмену информацией, технологиями и генетическим материалом с целью обучения и усилению потенциала, развития актуальных направлений в изучении, использовании, сохранении генетического фонда лесных генетических ресурсов Российской Федерации.
  6. Продолжить разработку и совершенствования технологий клеточной селекции и микроклонального размножения элитного посадочного материала для создания быстрорастущих генетически маркированных лесных плантаций.