Проекты

Краткое описание

Проект посвящен оценке угрозы состоянию популяционных генофондов кедра сибирского на западной границе ареала и разработке мер по возобновлению вида на основе результатов популяционно-генетического анализа.
Кедр сибирский это ключевой компонент темнохвойной тайги - дерево первой величины и ценный орехоплодный вид, который в настоящее время значительно сократил и сокращает свой ареал на западной границе распространения (статус 2 Красной книги Республики Коми). Очевидно, что требуется немедленное вмешательство человека, который и явился основным источником возникшей проблемы.
Ареал кедра на западе значительно сокращен и фрагментирован с потенциальными неблагоприятными генетическими последствиями для популяций: снижение генетического разнообразия, высокий инбридинг, увеличение доли генетического груза популяции, что способно привести вид к локальному вымиранию. Недостаточно придать виду охранный статус, чтобы предовратить эти неблагоприятные процессы. Весьма вероятно, что ограниченные по численности и изолированные западные группы кедра в ООПТ уже не являются генетически устойчивыми. Необходимо исследовать состояние популяционных генофондов кедра сибирского, чтобы оценить с точки зрения популяционной генетики уязвимость этих краевых малочисленных групп и разработать схемы по созданию искусственных генетических потоков из популяций доноров. Донорские популяции должны быть выбраны с учетом родства популяциям-реципиентам, чтобы избежать проявлений аутбридинга для сохранения комплексов генов, составляющих основу адаптивной генетической структуры вида. Оценка негативных генетических изменений в популяциях требует принять понятие «нормального состояния» генофонда. Таковыми генофондами у кедра сибирского могут выступить рефугиумные генофонды Урала, Кузнецкого Алатау, Горного Алтая и Прибайкалья, где в течение плейстоцена поддерживались максимальная численность и генетическое разнообразие вида.
Таким образом, генофонды кедра сибирского из западной границы ареала и рефугиумов будут исследованы с помощью набора из 20 ядерных микросателлитных маркеров ДНК. Данные маркеры высокоизменчивы и чувствительны к изменениям популяционной численности, что позволяет использовать их в генетическом мониторинге. Проект предполагает получение оценок генетического разнообразия и уровней подразделенности для краевых западных популяций (15 выборок из ООПТ Республики Коми и Пермского края) и рефугиумных популяций (20-25 выборок из Урала, Горного Алтая, Прибайкалья и Кузнецкого Алатау).
Результатом проекта станет популяционно-генетическая база данных кедра сибирского, которая станет основой для:
1) оценки угрозы генофонду кедра на западной границе ареала;
2) геногеографического обоснования выбора семян для лесовосстановления, чтобы сохранить нативный статус генофондов краевых западных популяций;
3) база данных будет востребована ФБУ «Рослесозащита» и ЭКЦ МВД России для контроля за оборотом незаконной древесины, генетической паспортизации, отслеживания семян.

Цель

1. Создание базы данных генетической информации кедра сибирского по объектам ООПТ Республики Коми и Пермского края на основе панели из 20 ядерных микросателлитных маркеров ДНК для оценки угрозы генофонду вида на западной границе ареала и разработке мер по возобновлению вида на основе результатов популяционно-генетического анализа.

Задачи

1. Собрать материал (хвоя) кедра сибирского с ООПТ Пермского края, ООПТ Республики Коми, Горного Алтая, Кузнецкого Алатау, Прибайкалья и Урала.
2. Экстрагировать ДНК из собранных образцов хвои кедра сибирского.
3. Получить таблицы с данными генотипов кедра сибирского по 20 локусам ядерной микросателлитной ДНК.
4. Проанализировать индексы межпопуляционного и внутрипопуляционного генного разнообразия, гетерозиготности, аллельного разнообразия, коэффициентов инбридинга и подразделенности, генетических дистанций, мощности маркерной панели и идентификации генотипов. Провести кластеризацию по алгоритму Structure.
5. Подготовить рекомендации по сохранению генофонда кедра сибирского на западной границе ареала.

Обоснование социальной значимости

1. Проблема касается сохранения генофонда популяций ценного орехоплодного вида - кедра сибирского, произрастающего на самых западных границах ареала в ООПТ Республики Коми и Пермского края. Кедр сибирский некогда был распространен на Русской равнине вплоть до Архангельской области и впоследствии практически истреблен во всех европейских районах кроме Приуралья, где ареал также сократился и фрагментировался (Непомилуева, 1974). Вид внесен в Красную книгу Республики Коми и имеет статус 2. Часть кедровых ООПТ в Республике Коми уже практически утрачена: Кедръель (ликвидирован), Лунвожский, Войвожский, Кедр на острове Медвежий, Куломъю. Рекогносцировочные обследования не выявили присутствие кедра сибирского в древостоях перечисленных ООПТ. Фактически в Р. Коми осталось всего 9 ООПТ - изолированных местонахождений кедра. Общая площадь отмеченных местообитаний вида составляет всего 500 га. Максимальный возраст деревьев значительно варьирует между ООПТ и составляет от 40 лет при высоте 5 м и диаметре 14 см (ООПТ Потводельежд) до 230 лет при высоте 20 м и диаметре 42 см (ООПТ Кедровка). В целом отмечено неудовлетворительное возобновление кедра. Дизруптивное распространение кедра наблюдается и на юго-западной границе ареала, проходящей по территории Пермского края. Кедровых ООПТ в Пермском крае всего 6. Отдельный учет площадей, занятых кедром в паспортах ООПТ не приведен, как и данные о состоянии древостоев и их возобновлении.
2. Общая площадь кедровых лесов России составляет 38,9 млн га. Полная площадь изолированных местонахождений кедра в ООПТ западной границы ареала занимает менее 0,05% от суммарной площади всех кедровых лесов. Причиной этому послужили варварские рубки насаждений кедра ради добычи «орехов», о которой писали многие авторы XIX-XX веков (например, Латкин, 1840, 1853; Григоровский, 1882; Дунин-Горкавич, 1904). В настоящее время наблюдается прогрессирующее исчезновение кедра не только на самой западной границе ареала, но и в лесах западной границы его сплошного распространения (Алейников и др., 2024). Исчезновение этого ценнейшего вида из таежного комплекса востока Русской равнины будет означать потерю биоразнообразия популяций сопутствующих видов с дальнейшими экологическими последствиями. Вполне вероятно, что кедровые леса на западной границе ареала уже вышли из режима, в котором была бы возможна естественная саморегуляция и восстановление. Изолированные популяции с низкой эффективной численностью и плотностью часто демонстрируют повышенный инбридинг, что приводит к снижению уровня генетического разнообразия и приспособленности. Согласно Монреальскому процессу (1995) генетическое разнообразие является одним из индикаторов критерия устойчивости бореальных лесов. Эталонные критерии будут получены при сборе материала и изучении рефугиумных генофондов кедра Прибайкалья, Кузнецкого Алатау, Горного Алтая и Урала (Shuvaev et al., 2023).
3. Совокупность биологических особенностей характеризует медленную динамику естественного возобновления кедра (Tantsyrev&Sannikov, 2008; Efimenko&Aleinikov, 2019), что в сочетании с изолированным характером местонахождений на западной окраине ареала указывает на высокую вероятность его исчезновения на востоке Русской равнины. Данные 85-летнего мониторинга модельного полигона из верховий р. Колвы показали сокращение площади лесов с участием кедра в 2,5 раза (Алейников и др., 2024). Параметры генетического разнообразия по изоферментам кедра из западной части ареала (Сускаель-Локчимский) оказались ниже, чем в центральной части. Также был отмечен повышенный уровень инбридинга (Петрова и др., 2025). Закономерно ожидать признаки неблагоприятных генетических процессов и в других изолированных популяциях кедра западной границы ареала, которые до сих пор не изучены генетически. Для лесовосстановления важно правильно отбирать семенной материал с учетом популяционно-генетической структуры, чтобы избежать проблем снижения приспособленности, потери генетической идентичности и аутбридинговой депрессии. Исследование состояния генофонда кедра позволит обосновать меры по лесовосстановлению с позиций геногеографии, предоставит инструменты для генетического мониторинга уязвимых популяций.
4. Ссылки «Общественники бьют тревогу: в Коми вырубают кедры...» - https://clck.ru/3Mo2cC;
«Долой «царя деревьев»?! В Коми...» - https://clck.ru/3Mo2js;
«...уголовное дело о незаконной рубке краснокнижных кедров...» - https://clck.ru/3Mo2uM;
«...спилил три кедра..., чтобы собрать и потом продать шишки...» - https://clck.ru/3Mo4CK;
«...материал посвящен сохранению кедров в республике...» - https://clck.ru/3Mo4QG;
«СБЕРЕЧЬ ДЛЯ ПОТОМКОВ» - https://clck.ru/3Mo4kU.
5. Изучение генофонда кедра даст генетическую базу данных, которая станет основой для лесовосстановления, мониторинга угроз локальным генофондам, пресечения незаконных рубок. База данных генетической информации будет востребована ФБУ "Рослесозащита" и ЭКЦ МВД России.

География проекта

Планируется сбор материала (хвоя) со взрослых деревьев кедра сибирского из следующих мест: ООПТ Республики Коми 1. Вадчарты 2. Вочь-Вольский 3. Габшорский 4. Кедровка 5. Кочмасский 6. Порожский 7. Потводельежд 8. Сускаель-Локчимский 9. Сускин-ель ООПТ Пермского края 1. Онолвинский кедровник 2. Маратовский кедровник 3. За Гранью (Кедровое) болото 4. Челвинское болото 5. Чермозское болото 6. Малополомкский кедровник Эталонная база генофондов: ООПТ Республики Алтай (Горный Алтай) 1. Алтайский биосферный заповедник 2. Природный парк «Уч Энмек» 3. Природный парк «Ая» ООПТ и нп. Иркутской области, Республики Бурятия (Прибайкалье) 1. Байкало-Ленский заповедник 2. с. Малое Голоустное 3. г. Слюдянка 4. г. Северобайкальск ООПТ Урала 1. Висимский заповедник 2. Заповедник «Денежкин Камень» 3. Печоро-Илычский заповедник 4. Национальный парк «Югыд Ва» ООПТ Кемеровской области 1. Заповедник «Кузнецкий Алатау» 2. Шорский национальный парк ООПТ Алтайского края 1. Национальный парк «Салаир»

Целевые группы

1. 1. Вадчарты ‒ островное местонахождение кедра севернее границы распространения. Кедровник с елью и березой тянется узкой полосой вдоль юго-восточной окраины болота Вадчарты. Площадь ООПТ 70 га, расположена на междуречье Кожим-Черная (правые притоки реки Косью), 65°47'26"СШ, 59°35'06"ВД.
2. 2. Вочь-Вольский – изолированное островное местонахождение кедра западнее границы сплошного ареала вида. Старовозрастное низкопродуктивное елово-сосновое с примесью кедра и березы насаждение. Площадь ООПТ 34 га, расположена в междуречье рек Вочь и Воль, 61° 8' 35.67"СШ, 54°17'39.51"ВД.
3. 3. Габшорский – островное местонахождение кедра западнее границы сплошного ареала вида. Кедр в качестве примеси встречается в древостоях ельников. Площадь ООПТ 89,3 га, расположена на левобережье р. Вычегда, 62°11' 46.83"СШ, 54°17' 3.05"ВД.
4. 4. Кедровка – изолированный массив хвойных лесов с участием кедра на западной границе ареала в подзоне северной тайги. Примесь кедра в ельниках до 30 %. Площадь ООПТ 1643 га, расположена на левом берегу р. Печоры, в долине р. Кедровка. 64°46'15''СШ, 57°35'55''ВД 64°44'-64°48'СШ 57°32'-57°40'ВД.
5. 5. Кочмасский – изолированное местонахождение кедра на самой западной границе ареала. Общее количество деревьев кедра составляет порядка 15 экземпляров. Возобновление кедра неудовлетворительное. Площадь ООПТ 35,7 га, расположена в долине р. Кочмес. 62°02'30''СШ, 49°46'07''ВД.
6. 6. Порожский – островное местонахождение группы кедров на крайнем северо-западе ареала данного вида. В составе древостоя преобладает береза. Площадь ООПТ 35,0 га, расположена на правом берегу реки Ижма, в междуречье рек Веръель и Катыдъель, 63°55'31"СШ, 53°46'50"ВД.
7. 7. Потводельежд – островное местонахождение кедра на западной границе ареала. Переувлажненные сосновые и еловые перестойные леса с примесью кедра сибирского до 15 %. Площадь ООПТ 735,0 га, расположена в долине р. Нившера. 62°29'03''СШ, 52°52'22''ВД.
8. 8. Сускаель-Локчимский – крупное островное местонахождение кедра. Кедр сибирский встречается в ельниках как примесь, от единичного участия в составе древостоя до 30 %, на площади 236 га. Расположен в междуречье Нидзъ - Локчим, долина ручья Сусъель. 14 км на восток от пст Собино.
9. 9. Сускин-ель – островное местонахождение кедра на западной границе ареала. Наличие крупных деревьев кедра на участках с избыточным увлажнением (сфагновые и долгомошные типы леса). Площадь ООПТ 2931,0 га, расположена в верховьях рек Сускин-Ёль и Джыктынъёль. 13 км на запад от д. Лайково.
10. 10. Онолвинский кедровник. Расположен на западе Пермского края, в междуречье рек Онолва и Сеполя в границах квартала 269 Кочевского участкового лесничества. Площадь ООПТ 396,0 га.
11. 11. Маратовский кедровник. ООПТ расположена в пределах Косинской низменности Пермского края. Доминанты на отдельных участках: осина, кедр. Площадь ООПТ 4102,0 га. Ближайшим населенным пунктом является дер. Мараты.
12. 12. За Гранью (Кедровое) болото. В пределах ООПТ выделены базовые экосистемы смешанных заболоченных лесов, темнохвойных лесов. Расположение в пределах тыловой части II надпойменной террасы р. Кама. Площадь ООПТ 458,0 га.
13. 13. Челвинское болото. Расположено в центральной части Пермского края, на левом берегу р. Челвы Русской равнины. Выделены базовые экосистемы низовых болот с присутствием бореальных древесных видов на возвышенностях. Площадь ООПТ 33,6 га.
14. 14. Чермозское болото. Растительные группировки представлены заболоченными темнохвойными, смешанными и мелколиственными лесами. Единично встречается кедр. Расположено на территории Ильинского муниципального района Пермского края в 7 км юго-западнее пос. Чермоз. Площадь ООПТ 4001,0 га.
15. 15. Малополомкский кедровник. Расположен на Обво-Иньвенской равнине, у подножия Кондасских увалов. Площадь ООПТ 7,0 га. Описание лесорастительных условий отсутствует.