Проекты

Краткое описание

Стерх и японский журавль - одни из самых редких и уязвимых видов журавлей в России и мире, при этом стерх гнездится исключительно в нашей стране и является ее эндемиком. Согласно Красной книге РФ (2021), оба вида требуют приоритетных природоохранных мер. Для их сохранения в России реализуется программа по разведению и реинтродукции, однако размножение небольшого количества особей в течение долгого времени сталкивается с проблемой поддержания генетического разнообразия и баланса полового состава, угрозами инбридинга, снижением адаптивных возможностей и патологиями индивидуального развития потомства, обеднением генофонда и необходимостью его обновления для выращивания и выпуска в природу генетически здоровых особей, которые не только увеличат численность популяций, но и повысят их адаптивный потенциал. В мировой практике разведения редких видов животных эти проблемы решаются с помощью молекулярно-генетических методов, опираясь на данные о генетическом разнообразии видов в природе. Популяционно-генетическая структура самых харизматичных и, без сомнения, флаговых видов журавлей нашей страны изучена недостаточно (для стерха) или не изучена вовсе (в отношении японского журавля), при этом у каждого есть пространственно разобщенные популяции, вызывающие интерес с точки зрения их генетической дифференциации. Разработанный нами проект направлен на оценку аллельного, генотипического, нуклеотидного и гаплотипического разнообразия стерха и японского журавля в природных и искусственных популяциях с использованием ядерных микросателлитных локусов и митохондриальной ДНК для более эффективного разведения, реинтродукции и сохранения этих редких видов птиц в России. Результатом проекта будет получение информации об уровнях генетической изменчивости природных популяций стерха и японского журавля как основы их адаптивного потенциала; анализ степени генетических различий между пространственно разобщенными континентальной и островной популяциями японского журавля и восточной и западной популяциями стерха; оценка генетических рисков для генофондов двух самых редких и угрожаемых видов журавлей России путем сравнения их генетического разнообразия по унифицированным панелям микросателлитных локусов; анализ генетической изменчивости, родства и накопленного инбридинга в искусственных популяциях стерха и японского журавля как таковых и относительно природных популяций; передача информации о состоянии генофондов и генетических процессах в природных и искусственных популяциях стерха и японского журавля специалистам по разведению и сохранению редких видов журавлей и других животных. Полученные результаты будут способствовать увеличению численности стерха и японского журавля в природе с сохранением их естественных генофондов и эволюционно сложившегося уровня адаптивного потенциала, а также разработке генетически обоснованных мер охраны этих редких видов птиц.

Цель

1. Способствовать сохранению генофондов стерха и японского журавля в центрах разведения и природных популяциях.

Задачи

1. Проанализировать генетическую структуру пространственно разобщенных природных популяций и внутривидовую генетическую дифференциацию стерха и японского журавля в России.
2. Впервые сравнить генофонды двух самых редких видов журавлей России по унифицированному набору молекулярно-генетических маркеров с оценкой генетических рисков для каждого.
3. Проанализировать генофонды искусственных популяций стерха и японского журавля относительно природных популяций и оценить их состояние, включая изменения генетической структуры искусственной популяции стерха после обновления поголовья.
4. Информировать научную и природоохранную общественность о генетических процессах в природных и искусственных популяциях стерха и японского журавля на территории России.
5. Информировать сотрудников центров разведения о состоянии генофондов стерха и японского журавля в искусственно созданных условиях и дать рекомендации по оптимизации процессов размножения и реинтродукции этих видов птиц.

Обоснование социальной значимости

Западная (обская) популяция стерха практически исчезла в природе, но и относительно стабильная восточная (якутская) популяция, являющаяся донорской для восстановления западной, также сталкивается с комплексом неблагоприятных факторов. Японский журавль, он же уссурийский, гнездится на юго-востоке России (континентальная популяция) и Южных Курильских островах (островная популяция) и так же, как стерх, находится под угрозой исчезновения. В программу по разведению и реинтродукции обоих видов вовлечены ряд зоопарков и питомников, в которых содержится около 60 стерхов и 80 японских журавлей, но лидирующие роли по как количеству размножающихся птиц, так и по функциям принадлежат Питомнику редких видов журавлей Окского заповедника в Рязанской обл., где целенаправленно получают потомство стерхов для пополнения западной популяции и координируют программу по разведению журавлей Евразии, и Станции реинтродукции редких видов птиц Хинганского заповедника в Амурской обл., где выращивают потомство от собственных пар японских журавлей, а также из яиц, привезенных из других зоопарков, с последующим выпуском молодых птенцов в природу. Более 15 лет сотрудники лаборатории популяционной генетики Института общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук (ИОГен РАН) сотрудничают с Окским и Хинганским заповедниками и другими центрами разведения, определяя пол журавлят на ранних этапах индивидуального развития и отцовство при множественном искусственном осеменении стерхов, а также решая другие практические задачи (Мудрик и др., 2024). В период 2010-2020 гг. мы проанализировали генофонд искусственной популяции стерха и установили потерю генетического разнообразия в первом и втором поколениях производителей относительно маточного поголовья природного происхождения (Мудрик и др., 2014, 2022). Эти работы были проведены с использованием гетерологичных (разработанных для других видов журавлей) микросателлитных локусов. К настоящему времени на основе собственных данных полногеномного секвенирования мы осуществили дизайн и тестирование новых панелей микросателлитных локусов непосредственно для стерха, которые также применимы для сравнительного анализа разных видов журавлей. В 2021-2025 гг. состав искусственной популяции стерха в Окском заповеднике был обогащен птенцами из природы северо-восточной Якутии, но генетическая структура обновленной популяции не была охарактеризована. Анализ генофонда и генетических процессов в искусственной популяции японского журавля в России ранее никогда не проводился.
Для оценки состояния генофондов и эффективного разведения искусственных популяций необходима информация об уровнях генетического разнообразия этих видов в природе, к настоящему времени скудная. Малочисленные имеющиеся результаты получены на стерхах из Питомника Окского заповедника, японский журавль в России не изучен вовсе. Главная сложность этой работы заключается в сборе репрезентативного биологического материала в природе. Стерхи восточной популяции гнездятся в удаленных арктических районах; наиболее крупные очаги гнездования - хромский и индигирский - находятся в границах Национального парка "Кыталык" Аллаиховского района Республики Саха (Якутия). Стерхов западной популяции не встречали в местах гнездования уже более 20 лет, но в нашем распоряжении есть биологический материал от пяти западных птиц из Окского заповедника. Японские журавли также строят гнезда в труднодоступной для человека болотистой местности Амурской обл., Приморья, Еврейской АО и Сахалинской обл., включая Южно-Курильские острова (преимущественно о. Кунашир).
Таким образом, решение проблемного состояния отсутствия или недостаточности данных о генетической структуре природных и искусственных популяций стерха и японского журавля и удовлетворение потребностей в получении таких данных для специалистов, занимающихся разведением и реинтродукцией журавлей, а также изучением их в естественной среде обитания, взаимосвязано и направлено на увеличение численности этих редких видов птиц в природе с сохранением их эволюционно сложившегося генетического разнообразия. Результаты проекта будут важны не только тем, кто занимается журавлями, но и ученым в области популяционной и природоохранной генетики и специалистам по разведению и реинтродукции других редких видов животных для обмена опытом и продвижения подобных проектов, пока еще очень малочисленных в нашей стране, что будет способствовать развитию практически ориентированной природоохранной генетики в России.
Имеющийся у команды опыт научно-исследовательской работы, самостоятельно разработанный инструментарий (мультиплексные панели микросателлитных локусов) и отработанные ранее для стерха и японского журавля методики секвенирования митохондриальной ДНК, большая коллекция биологического материала из природы и искусственных популяций, которую предполагается дополнить в ходе выполнения проекта, а также тесные профессиональные связи делают реализацию поставленных задач достижимой.

География проекта

Амурская область (Благовещенский, Тамбовский, Константиновский, Михайловский районы; Хинганский заповедник и Станция реинтродукции редких видов птиц в Архаринском районе), остров Кунашир (Курильский заповедник), Аллаиховский район Республики Саха (Якутия) (Национальный парк "Кыталык"), Рязанская область (Питомник редких видов журавлей Окского заповедника), г. Москва (Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН)

Объекты природы и (или) люди,
для которых будет реализован проект

1. Объекты природы: природные популяции стерха (восточная и западная) и японского журавля (континентальная и островная) в России
2. Целевая группа людей: специалисты, занимающееся изучением и сохранением стерха и японского журавля в природе
3. Объекты природы: искусственные популяции стерха и японского журавля в российских центрах разведения
4. Целевая группа людей: сотрудники центров разведения стерха и японского журавля
5. Целевая группа: ученые в области популяционной и природоохранной генетики, специалисты по разведению и реинтродукции редких видов животных