MINISTERUL EDUCAŢIEI AL REPUBLICII MOLDOVAUNIVERSITATEA ACADEMIEI DE ȘTIINȚE A MOLDOVEI

REFERATTema: Conservarea resurselor forestiere

A elaborat: Goncearencu Aliona

CHIŞINĂU 2014

Conservarea germoplasmei forestiere

Conservarea resurselor genetice forestiere constituie mijlocul cel mai eficient de a garanta disponibilitatea acestora pentru generaţiile prezente şi, mai ales, viitoare. În această sferă este inclus un mare număr de activităţi specializate cum ar fi prospectarea, colectarea, gestiunea şi schimbul de germoplasmă. În situaţia în care nimeni nu poate prevedea necesităţile viitoare privind mediul înconjurător şi ale omului, este foarte important de a se conserva o cât mai largă variabilitate genetică în cadrul fiecărei specii. Cu cât este conservată mai multă variabilitate, cu atât există şanse mai mari de a se găsi, de către utilizatori, caracterele (trăsăturile) necesare dezvoltării unor programe eficiente de ameliorare genetică.

Resursele genetice forestiere se pot conserva în cadrul habitatului lor natural – conservare in situ – sau în afara acestuia – conservare ex situ. Ambele metode de conservare au avantaje dar şi inconveniente. De aceea, pentru o sporire a eficienţei activităţii de conservare a resurselor genetice forestiere este necesar de a se asocia metode in situ cu alte metode ex situ.

Conservarea “in situ” a resurselor genetice forestiere

Modalităţile de conservare in situ implică menţinerea arborilor şi plantelor, în general, în habitatul original sau în sisteme agricole tradiţionale. Conservarea in situ este metoda preferată în cazul mai multor esenţe forestiere, cu deosebire a celor din zona tropicală.

Comparativ cu speciile agricole care cresc în medii destul de bine controlate, majoritatea arborilor se dezvoltă în medii “sălbatice” şi au cicluri lungi de viaţă. În consecinţă, arborii trebuie conservaţi ca parte integrantă a ecosistemului stabilit, medii în care se pot adapta şi evolua.

Cele mai importante măsuri ce pot lua pe linia unei conservări in situ sigure şi eficiente a celor mai valoroase surse de germoplasmă forestieră constau în crearea de parcuri şi rezervaţii naturale, rezervaţii semincere, interzicerea accesului total neîngrădit sau exploatare preferenţială de arbori valoroşi din punct de vedere fenotipic şi genotipic.

Crearea de parcuri şi rezervaţii naturale

Această modalitate de conservare in situ reprezintă, în mod cert, acţiunea de cea mai mare responsabilitate civică pe linia păstrării patrimoniului genetic al unor populaţii natural deosebit de valoroase, acţiune care solicită eforturi economice şi administrative mari şi un imens volum de muncă privind documentarea, cercetarea şi evaluarea fondului de germoplasmă existent în cadrul acestor arii protejate.

Rezervaţiile de seminţe

Interesul constant manifestat de către specialiştii din silvicultură în obţinerea unor cantităţi însemnate de seminţe ameliorate (capacitate de germinaţie de peste 60%), necesită 71luarea unor măsuri de protejare şi conservare a arborilor remarcabili, dincolo de vârsta de exploatabilitate economică, până la vârsta de exploatabilitate fiziologică, stadiu apropiat de deperisarea fizică a arborilor. Conservarea acestor arbori deosebit de valoroşi se face în cadrul rezervaţiilor de seminţe – populaţii superioare a căror conservare în generaţia următoare se poate face prin regenerare naturală sau chiar prin crearea de plantaţii conservatoare in situ.

Rezervaţiile de seminţe sunt arborete pure sau de amestec, preponderent naturale şi care, în cadrul aceleaşi regiuni de provenienţă, se deosebesc distinct de celelalte arborete cu aceeaşi compoziţie specifică (Enescu et al, 1997). Lucrările de bază desfăşurate în aceste populaţii sunt cele de igienizare şi de curăţire, lucrări specifice selecţiei negative al criteriului valorii relative a arborilor, prin care sunt eliminaţi arborii mai slab dotaţi, cei mai buni fiind păstraţi şi îngrijiţi pentru a produce cantităţi cât mari de seminţe de calitate superioară.

Selecţia şi delimitarea principalelor arborete ca rezervaţii de seminţe se bazeaza pe respectarea câtorva principii clare, spre exemplu cel privind evitarea de la reproducere a arboretelor slabe ca

2

productivitate şi cu seminţe de calitate inferioară, acordarea unei priorităţi absolute provenienţelor locale în iniţierea de experimente cu limitarea drastică a transferărilor de material biologic de reproducere şi, nu în ultimul rând, prezervarea arboretelor deosebit de valoroase până la limita longevităţii fiziologice.

Îndepărtarea exemplarelor de slabă calitate, prin efectuarea de răriri adecvate, conduce la realizarea unei consistenţe optime a rezervaţiei (obişnuit 0,7-0.6), consistenţă care se atinge treptat prin mai multe cicluri de selecţie. Aceste populaţii de arbori reprezintă baza populaţiilor de ameliorare, ca arbori seminceri alegându-se exemplarele din categoria arborilor “plus”, exemplare situate întotdeauna în plafonul dominant şi considerate drept adevărate „centre de gene” ale speciilor lemnoase (Stănescu, 1984).

Interzicerea accesului şi a exploatării preferenţiale a arborilorvaloroşi

Aceste măsuri constituie măsuri clasice ce trebuie luate urgent şi aplicate imediat, pot avea caracter temporar sau permanent şi se aplică în vederea opririi pierderilor genetice, precum şi a evitării perturbării unor lucrări extrem de importante cum ar fi, de exemplu, răriturile sau tăierile de regenerare (Lucău, 1998).

Eficacitatea selecţiei este mult mărită prin aplicarea acestor măsuri şi, drept urmare, are loc o reinstalare progresivă a unui patrimoniu genetic valoros, perturbat iniţial prin extrageri masive, necontrolate, de arbori valoroşi. Tot pe această linie, este recomandabil a se cunoaşte pe cât posibil, limitele eritabilităţii celor mai importante caractere (calitative şi cantitative) şi expresia câştigului genetic pe fondul lucrărilor legate de ciclurile de selecţie.

Mai este de reţinut şi faptul că, spre deosebire de măsurile menţionate anterior, această metodă este mult mai uşor de aplicat, are un caracter imediat, este mult mai puţin costisitoare şi contribuie din plin la salvarea integrală a fondului de germoplasmă deţinut de rezervaţia respectivă.

Conservarea “ex situ”, arhitectura genetică a caracterelor şi valoarea QTLa resurselor genetice forestiere

În cadrul acestui concept sunt reunite modalităţile de conservare a fondurilor valoroase de germoplasmă forestieră în afara locului de unde provin, respectiv în afara arealului lor natural. Prin aplicarea acestei metode, de multe ori se încearcă şi se reuşeşte reproducerea la o scară redusă a unor populaţii originale ce conţin o largă variabilitate genetică intraspecifică datorată unei ample panmixii.

În cadrul acestor plantaţii grupate, producerea controlată de sămânţă este relativ uşor de realizat, aceasta facilitând producerea de puieţi în masă. Această modalitate s-a dovedit extrem de utilă la unele plantaţii de molid în afara arealului natural, exemplarele din aceste culturi dovedindu-şi din plin valoarea genetică şi adaptativă. Tot în categoria de resurse genetice forestiere valoroase conservate ex situ se includ şi unele culturi comparative de provenienţe, hibrizi sau clone cu certă semnificaţie biologică, ştiinţifică şi practică.

Spre deosebire de conservarea resurselor genetice forestiere in situ, conservarea ex situ preconizează abordarea mult mai multor modalităţi privind prezervarea celor mai valoroase fonduri de germoplasmă forestieră, pornind de la crearea de arboretum-uri, parcuri dendrologice, colecţii de clone sau grădini botanice şi terminând cu băncile de gene ce include colecţii de seminţe, polen, culturi in vitro şi chiar secvenţe ADN.

Metode recente ale geneticii moleculare au pus în evidenţă în genomul plantelor, zone determinante pentru caracterele de tip cantitativ (creştere, productivitate, conţinut în anumiţi componenţi, precocitate, durata înfloririi, etc.). Prin realizarea de hărţi genetice din ce în ce mai fine ale genomului plantelor, au fost puse în evidenţă zone numite QTL sau QTS (Quantitative Trait Loci or Segments) identificate prin tehnicile de marcare moleculară; se pare că aceste zone ar putea releva variabilitatea caracterelor celor mai importante pentru selecţie.

3

Construirea de hărţi genetice în cazul coniferelor este facilitată de prezenţa ţesutului haploid în cantitate suficientă pentru extracţia de ADN, în endospermul seminţelor (ţesut identic din punct de vedere genetic cu gametul femel). Accesul la ţesutul haploid permite construirea hărţii genetice atât cu ajutorul marcherilor izoenzimatici, cât mai ales cu ajutorul marcherilor moleculari, prin tehnica RAPD sau RFLP. La pinul maritim au fost realizate deja hărţi genetice plecând de la proteinele totale (cu densitatea genelor de 9 cM entimorgan) (Gerber, 1993) şi plecând de la marcherii moleculari identificaţi prin RAPD (cu densitatea genelor de 5 cM) (Plomion, 1994 cit. de Kremer, 1994).

Pe termen lung, aceste realizări vor lua în calcul şi variabilitatea spaţială a expresiei genelor (interacţiunea genotip-mediu). Descompunerea acestei variaţii de expresie se numeşte arhitectură genetică de caractere. Au fost deja obţinute o serie de rezultate care pun în evidenţă această variaţie de expresie graţie electroforezei bidimensionale a proteinelor totale. Compararea profilurilor benzilor electroforetice de la trei ţesuturi diferite (polen, muguri, ace) la pinul maritim, a arătat că majoritatea proteinelor sunt comune celor trei ţesuturi, iar proteinele "ţesut - specifice" prezintă un grad foarte ridicat de polimorfism (Bahrman, 1944). Acelaşi demers se foloseşte şi pentru compararea proteinelor într-un acelaşi ţesut (de exemplu, mugure apical), la două vârste diferite.

Dezvoltarea tehnicilor de marcare moleculară permit, pe lângă dezvoltarea cercetării în plan fundamental, posibilitatea de a formula noi perspective de gestiune a resurselor genetice forestiere şi de creare de varietăţi. Direcţiile prioritare la ora actuală sunt:

pentru conifere - studierea polimorfismului ADN în fază diploidă şi haploidă ceea ce va permite reconstituirea genotipului fiecărui gamet; de asemenea, este vizată utilizarea amprentelor genetice în genomurile citoplasmatice, cunoscută fiind transmiterea pe linie maternă a mitocondriilor şi pe linie paternă a cloroplastelor, ceea ce va facilita studiul detaliat al fluxului genic prin seminţe şi polen.

pentru foioase - studierea ciclurilor de selecţie şi urmărirea biodiversităţii în cursul operaţiilor de regenerare (Kremer, 1994). Noile tehnologii moleculare nu-şi propun să înlocuiască selecţia clasică a arborilor care are

poziţia sa bine precizată în tehnicile de ameliorare forestieră şi care s-a dovedit foarte utilă pentru obţinerea unui câştig genetic important şi implicit a unei productivităţi sporite a ecosistemelor forestiere, în schimb îi vor mări foarte mult eficacitatea şi-i vor deschide un larg câmp de acţiune. Colaborarea între selecţia tradiţională şi biologia moleculară vor conduce într-un viitor foarte apropiat la un progres spectaculos al ameliorării cantitative şi calitative a producţiei forestiere.

Majoritatea acestor activităţi constituie, în fapt, obiectul a numeroase şi complexe programe de ameliorare genetic forestieră, iar faptul că unele se bazează pe durata lungă a vieţii arborilor (arboretum-urile sau parcuri dendrologice), aceasta nu face decât să permită şi o conservare eficientă a resurselor existente, unele provenind de la populaţii naturale (aşa numitele populaţii de plecare) cu o foarte largă bază genetică.

Arboretum-urile şi parcurile dendrologice

Acestea reprezintă plantaţii grupate care cuprind anumite specii, iar fiecare specie este reprezentată de un număr limitat de indivizi. De regulă, provin dintr-o singură sursă geografică şi constituie mijlocul de bază prin care se face selecţia unor specii privind capacitatea acestora de a se adapta şi de a creşte în condiţii noi. Este foarte important ca fiecare specie să aibă la bază din cel puţin două provenienţe, cu origine cunoscută şi structură ereditară aproape intactă, iar instalarea unei reţele de subarboretum-uri mai mici, perfect adaptate ecologic în nişele respective, ar fi mult mai utilă ca în cazul creării de plantaţii mari (Bauvarel citat de Enescu, 1997). Aceste subansambluri forestiere, în care o genă rară şi valoroasă poate avea o frecvenţă mai mare decât la specie pe ansamblu, constituie, de fapt, puncte de plecare ale celei mai eficiente metode de selecţie în cadrul ameliorării arborilor, respectiv varianta selecţiei reciproce recurente. Aceasta face posibilă valorificarea efectelor combinaţiilor de gene legate de manifestarea diferitelor caractere (creşterea câştigului genetic), precum şi gruparea acestor combinaţii de gene şi asociaţii de caractere într-un genotip (individ) selecţionat.

4

Pe de altă parte, longevitatea vieţii exemplarelor din aceste plantaţii permite şi o conservare genetică eficientă a zestrei genetice dobândite şi totul ia alura unui proces dinamic, specific ameliorării pe termen lung, dar care, din păcate, necesită şi costuri ridicate. Cu toate acestea, arboretum-urile şi parcurile dendrologice constituie o formă extrem de eficientă şi utilă în cadrul activităţii de conservare ex situ a fondurilor valoroase de germoplasmă forestieră, iar interesul ştiinţific, didactic, cultural şi chiar estetic din partea specialiştilor şi a publicului larg, în această privinţă, se manifestă tot mai intens.

Culturile comparative de provenienţe şi hibrizi

Aceste culturi au un caracter deosebit şi o semnificaţie biologică şi ştiinţifică multilaterală şi se înfiinţează în scopul estimării influenţei geografice asupra capacităţii de creştere, asupra calităţii lemnului şi asupra rezistenţei la acţiunea nocivă a factorilor biotici şi abiotici. Pe de altă parte, aceste plantaţii permit testarea diferitelor combinaţii hibride intra şi interspecifice, comparativ cu genitorii.

Pornind de la aceste considerente, cât şi pentru faptul că sunt înfiinţate pentru un timp relativ îndelungat, aceste culturi permit conservarea unui material genetic foarte diversificat, creând totodată condiţii de conservare şi a unor provenienţe rare, pe cale de dispariţie sau chiar unicat.

Parcurile de clone

Parcurile de clone sunt cultivare ce conţin genotipuri valoroase provenite din material vegetativ, cel mai adesea butaşi (plop, salcie) sau prin altoire (răşinoase şi foioase). În cadrul acestor colecţii s-au creat numeroase varietăţi multiclonale, de mare productivitate şi cu o mare viteză de creştere.

Capacitatea celulei vegetale de a “reconstitui” o nouă plantă, copie fidelă din punct de vedere genetic cu planta mamă (totipotenţa celulei vegetale) a făcut posibilă includerea în cadrul acestor colecţii şi a exemplarelor multiplicate in vitro, prin micropropagare intensivă (cireş sălbatic).

Sursa principală de material biologic vegetativ o constituie arborii plus, exemplare din etajul dominant care se deosebesc de vecinii lor prin creşteri excepţionale, vigoare deosebită şi, nu în ultimul rând, prin fructificaţie abundentă şi seminţe cu capacitate de germinaţie superioară.

În ceea ce priveşte conservarea genetică, plantajele de clone deţin un fond valoros de germoplasmă prin exemplarele care le alcătuiesc şi care sunt copii vegetative, sistemul clonal păstrând intactă zestrea ereditară iniţială a populaţiei de origine.

Livezile de seminţeLivezile de seminţe (plantaţii de seminţe sau plantaje) sunt plantaţii speciale de arbori (clone

sau descendenţe selecţionate), cât mai bine izolate pentru reducerea la minimum a polenizărilor exogene nedorite, create în scopul producerii frecvente a unor cantităţi mari de seminţe de calitate superioară şi uşor de recoltat la vârste cât mai mici.

Exemplarele din aceste culturi sunt de provenienţă cunoscută, fiind identificaţi prin descendenţa lor sau prin clona de care aparţin. Chiar dacă aceşti arbori nu ating vârstele exemplarelor din cadrul arboretum-urilor sau parcurilor dendrologice, aceste formaţiuni forestiere pot îndeplini şi funcţia de conservare a unor fonduri valoroase de germoplasmă prin păstrarea unor genotipuri şi clone performante şi bine adaptate.

Băncile de gene

În ultimii 25-30 ani, activitatea de identificare, colectare şi conservare a resurselor genetice vegetale, inclusiv a celor forestiere, a cunoscut o tot mai accentuată preocupare. Din ce în ce mai multe state, organisme guvernamentale şi nonguvernamentale, instituţii şi personalităţi ştiinţifice de prestigiu, etc., se implică tot mai activ în această activitate pentru a se evita sau limita pierderile

5

irecuperabile de material genetic extrem de valoros, pierderi catalogate de către biologul J.R. Harlan ca „genetica dezastrului”.

Crearea unei reţele de bănci de gene la nivel mondial, sub coordonarea Institutului Internaţional de Resurse Genetice Vegetale (I.P.G.R.I.) şi a Comisiei de Resurse Genetice F.A.O., constituie un uriaş succes în ceea ce priveşte asigurarea unei protecţii sigure a surselor de germoplasmă împotriva eroziunii genetice. Aceste instituţii, dotate cu echipament modern de conservare şi bază completă de date, au fost înfiinţate în scopul prospectării, colectării, evaluării şi conservării celor mai valoroase dar şi a celor mai ameninţate categorii de resurse genetice vegetale. Bănca de Resurse Genetice Vegetale înscrie perfect pe coordonatele imperativului major de salvare şi ocrotire a ceea ce a mai rămas valoros din fondul existent de germoplasmă vegetală, prioritate de top având formele rare sau ameninţate cu dispariţia

Metoda cea mai utilizată de conservare a germoplasmei vegetale într-o bancă de gene este cea de prezervare a materialului biologic sub formă de „eşantioane”, mostre de material viu, respectiv probe de seminţe cu conţinut redus de umiditate (max.6%), stocate la temperaturi scăzute (+4, -20oC).

Resursele genetice forestiere naționale

Baza semincieră din Republica Moldova include arborete surse de seminţe, formate în cele mai productive şi stabile arborete naturale: plantaje semincere create din clonele arborilor plus: arbori plus; arhivele de clone: culturi geografice şi ecologice: rezervaţii genetice forestiere. Lucrările de creare a bazei semincere au început la sfârşitul anilor 60 la Staţiunea experimentală pentru silvicultură sub conducerea doc. Iu. Efimov, V. Tişcenco, D. Litvinenco. În anii 70-80 s-au creat plantaţii semincere de clone de stejar pedunculat, stejar pufos, nuc cu o suprafaţă de 53 ha. În anul 1998 au fost evidenţiate 7 rezervaţii genetice de stejar pufos cu o suprafaţă de 104,2 ha, 3 de gorun cu o suprafaţă de 437,5 ha şi o rezervaţie de stejar pedunculat şi gorun cu o suprafaţă de 171,5 ha în ÎSS Tighina şi Străşeni. În anul 1991 au fost elaborate Recomandări temporare privind crearea bazei semincere şi măsurile de îngrijire (doc. D.Gociu), în care în dependenţă de condiţiile staţionale a fost efectuată raionarea seminceră a fondului forestier. Această raionare presupunea crearea unei largi reţele de obiecte a bazei semincere pe bază populaţional-genetică. În următori ani s-au efectuat lucrări în vederea selectării sectoarelor semincere în baza noţiunii de populaţie. Practic în toate zonele fizico-geografice au fost evidenţiate arboretele cele mai reprezentative şi productive şi în anul 1992 au fost create 85 sectoare cu o suprafaţa totală de 925,2 ha. Către anul 1996 baza seminceră includea:- 81 arbori plus de stejar pedunculat şi pufos;- 118 arborete surse de seminţe cu o suprafaţă de 1401,9 ha;- 7 rezervaţii genetice cu o suprafaţă de 713,2 ha;- 12 plantaje semincere cu o suprafaţă de 57,8 ha;- culturi geografice de stejar pedunculat pe o suprafaţă de 17,2 ha;- culturi ecologice de stejar pedunculat pe o suprafaţă de 3,5 ha;- arhive clonate de stejar pufos (1,0 ha) şi nuc comun (4,0 ha).

În anii 1999-2000 Institutul de Cercetări şi Proiectări Silvice în ÎSS Cahul a evidenţiat un sector de stejar pedunculat (112 ha), 2 sectoare de stejar pufos (85,0 ha), un sector de salcâm alb 16 ha şi în ÎSS Iargara 3 plantaţii mamă de alun (sorturile Ata-Baba, Cercheskii, Adîgeiskii) pe o suprafaţă de 3,3 ha.

Anual din fondul forestier se recoltează de la 33,7 până la 200,9 t de seminţe. În anii 1998-2000 cantitatea de seminţe recoltate s-s micşorat simţitor. Din totalul de seminţe forestiere recoltate 69,2 – 93,8% constituie seminţele de specii principale, 2,8 – 14,8% seminţele de specii însoţitoare şi 3,2-17,1% seminţe de arbuşti.

6

Tabelul nr.1Baza semincieră din fondul forestier național

DenumireaTotalUnităţi ha

1. Arbori plus total 81Inclusiv: stejar pedunculat 32Stejar pufos 492. Arborete surse de seminţe – total 118 1401,9Inclusiv_ stejar pedunculat 52 467,2Gorun 22 355,2Stejar pufos 7 179,3Stejar roşu 2 31,6Salcâm alb 12 162,5Fag silvatic 7 54,1Nuc comun 4 68,3Carpen 3 40,8Tei 1 2,6Jugastru 1 15,0Alte specii 7 25,33. Rezervaţii genetice forestier – total 7 713,2Inclusiv: gorun şi stejar pedunculat 1 175,5Gorun 3 433,5Stejar pufos 3 104,24. Plantaje semincere de prima generaţie – total 12 5708Inclusiv: stejar pedunculat 6 30,1Stejar pufos 1 1,0Nuc comun 5 36,75. Culturi geografice de stejar pedunculat 2 17,26. Culturi ecologice de stejar pedunculat 1 3,57. Arhive clonale – total 2 5,0Inclusiv: stejar pufos 1 1,0Nuc comun 1 4,0

7

Tabelul nr.2

Recoltarea seminţelor forestiere din obiectele bazei semincere (kg)

SpeciaAnul1992 1993 1994 1995 1997 1999 2000

Stejar pedunculat 117550 1730 220 17930 9738 406 2299Stejar pufos 2100 510 688Gorun 200 3500Nuc 300 488 11270 970 2060 100Salcâm 300Stejar roşu 750Fag 25 25Alun 700 118Sorb 2Total 20000 3470 13470 23100 12388 549 3112În % dincantitatea deseminţe recoltate

13,1 7,4 22,4 12,9 5,6 1,9 6,4

Seminţele recoltate din obiectele bazei semincere constituie în medie pe anii 1992-2000 / 1,9-22,4%, ponderea seminţelor genetic ameliorate, mai ales de specii principale, este foarte mică. Cantitatea mică de seminţe recoltate din obiectele bazei semincere poate fi explicată prin îngrijirea şi conducerea necorespunzătoare a arboretelor, precum şi prin neglijarea importanţei acestor lucrări.

8