目前在欧洲,已经建立了100多个树种的基因保护单位,但其中90%以上仅针对6个树种进行保护,例如挪威云杉或山毛榉。通常最脆弱的次要树种却几乎得不到任何关注。这主要是由于国家主管部门在确定树种保护优先级别时往往主要考虑市场需求而不是生态因素。
为了应对这些挑战,美国科学家和自然资源管理人员制定并实施了一个确定树种遗传资源保护优先级别的框架,根据树种受到的威胁及其生活史特征,对需要进行遗传保护、监测和管理的森林树种和种群划分优先级别。由美国林务局资助的项目“濒临灭绝树种保护的评估和优先级别”(CAPTURE)是通过数据支持,以遗传学原理为基础,并以专家意见为指导而开展的。
北卡罗莱纳州立大学森林保护遗传学家Kevin Potter参与了该框架的制定和应用,他说:“不幸的现实是,完全保护每个树种的基因多样性是不可能的”。“保护工作者需要运用理性、系统和合理的方法来确定树种保护的优先级别,并据此对稀缺的资源和预算进行合理的分配。”
CAPTURE项目可以对树种脆弱性进行定量分析,根据其脆弱性程度划分等级,并确定需要采取的管理和保护策略。这在一定程度上是因为,树种在生命史策略和种群动态等重要特征上存在差异,从而导致树种对潜在威胁的反应大不相同。该脆弱性等级划分基于以下3个方面:1)树种面临威胁的严重程度,2)树种对这些威胁的敏感性,3)树种适应这些威胁的能力。
CAPTURE项目框架的灵活性使其可以在存在相关数据的任何区域以及多种规模应用。该框架是一个级别划分方法,将树木的品种特征分为几个类别的属性(如再生能力或遗传变异性),然后将所有属性指定一个脆弱性维度。脆弱性维度包括威胁严重性、敏感性及适应能力3个。树木品种特征的分类和标引由专家通过研讨会或调研的方式指导完成。然后,采用统计学中的聚类算法根据物种的脆弱性维度得分对其进行分组。具有相似脆弱性特征的组别可能需要采取相似的保护和管理措施,例如立即进行基因保护、辅助迁移或常规监测。
CAPTURE项目最初应用集中在419种原产于美国和阿拉斯加的森林树种的分类和优先级别排序。在2019年发表的一篇论文中,对美国本土树种的病虫害威胁脆弱性进行了评估,确定了15种最需要紧急保护的树种。在2017年的一篇论文中,将35个树种列为气候变化脆弱性等级最高的树种,这意味着它们可能是受气候变化影响最大、对威胁最敏感、适应能力最差的树种。目前CAPTURE项目正在进行的工作重点是确定夏威夷(304种)和波多黎各以及美属维尔京群岛(561种)本土树种保护的优先级别。
Potter说:“优先等级划分框架最明显的好处是可以识别出正处于困境中的物种,同时,它也有助于帮助我们识别出目前尚不十分脆弱但有可能变得非常脆弱的其他物种”“那些是我们需要密切跟踪监测的物种。”
此外,针对高度脆弱的物种,科学家们正致力于确定其中最亟须开展保护和监测的种群。在2017年发表的一篇论文中,描述了东方铁杉(Tsuga canadensis)和卡罗莱纳铁杉(Tsuga caroliniana)在基因保护中种子收集方面的优先区域。
美国采用的树种保护优先等级划分框架可以作为欧洲各国开发类似工具的基础,有助于各国在制定森林遗传资源保护和气候变化适应计划时可以选择优先需要保护的树种。
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