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La conservación ex situ ( lit. ' conservación fuera del sitio ' ) es el proceso de proteger una especie , variedad o raza de planta o animal en peligro de extinción fuera de su hábitat natural. Por ejemplo, retirando parte de la población de un hábitat amenazado y colocándola en una nueva ubicación, un entorno artificial que sea similar al hábitat natural del animal respectivo y dentro del cuidado de los humanos, como un parque zoológico o un santuario de vida silvestre . [1] [2] El grado en que los humanos controlan o modifican la dinámica natural de la población gestionada varía ampliamente, y esto puede incluir la alteración de los entornos de vida, los patrones reproductivos, el acceso a los recursos y la protección contra la depredación y la mortalidad.
La gestión ex situ puede ocurrir dentro o fuera del área geográfica natural de una especie. Los individuos mantenidos ex situ existen fuera de un nicho ecológico . Esto significa que no están sujetos a las mismas presiones de selección que las poblaciones silvestres y pueden sufrir selección artificial si se mantienen ex situ durante varias generaciones. [3]
La biodiversidad agrícola también se conserva en colecciones ex situ , principalmente en forma de bancos de genes , donde se almacenan muestras para conservar los recursos genéticos de las principales plantas cultivadas y sus parientes silvestres .
Los jardines botánicos , zoológicos y acuarios son los métodos más convencionales de conservación ex situ . También en la conservación ex situ , todos los cuales albergan especímenes enteros y protegidos para la cría y reintroducción en la naturaleza cuando sea necesario y posible. Estas instalaciones no sólo proporcionan alojamiento y cuidado para especímenes de especies en peligro de extinción, sino que también tienen un valor educativo. Informan al público sobre el estado de amenaza de las especies en peligro de extinción y de los factores que causan la amenaza, con la esperanza de crear interés público en detener y revertir aquellos factores que ponen en peligro la supervivencia de una especie en primer lugar. Son los sitios de conservación ex situ más visitados por el público , y la WZCS (World Zoo Conservation Strategy) estima que los 1.100 zoológicos organizados en el mundo reciben más de 600 millones de visitantes al año. A nivel mundial, se estima que hay un total de 2.107 acuarios y zoológicos en 125 países. Además, muchos coleccionistas privados u otros grupos sin fines de lucro tienen animales y participan en esfuerzos de conservación o reintroducción. [4] De manera similar, hay aproximadamente 2.000 jardines botánicos en 148 condados que cultivan o almacenan aproximadamente 80.000 taxones de plantas. [5]
La criopreservación de plantas consiste en el almacenamiento de semillas, polen, tejido o embriones en nitrógeno líquido. Este método se puede utilizar para el almacenamiento prácticamente indefinido de material sin deterioro durante un período de tiempo mucho mayor en relación con todos los demás métodos de conservación ex situ . La criopreservación también se utiliza para la conservación de la genética del ganado mediante la crioconservación de recursos genéticos animales . Las limitaciones técnicas impiden la criopreservación de muchas especies, pero la criobiología es un campo de investigación activa y se están realizando muchos estudios relacionados con las plantas.
El almacenamiento de semillas en un ambiente con temperatura y humedad controladas. Esta técnica se utiliza para taxones con semillas ortodoxas que toleran la desecación . Las instalaciones de los bancos de semillas varían desde cajas selladas hasta congeladores o bóvedas con clima controlado. Los taxones con semillas recalcitrantes que no toleran la desecación normalmente no se conservan en bancos de semillas durante períodos prolongados.
Una plantación extensiva al aire libre se utiliza para mantener la diversidad genética de especies silvestres, agrícolas o forestales. Por lo general, las especies que son difíciles o imposibles de conservar en bancos de semillas se conservan en bancos de genes de campo. Los bancos de genes de campo también se pueden utilizar para cultivar y seleccionar la progenie de especies almacenadas mediante otras técnicas ex situ .
Plantas bajo cuidado hortícola en un paisaje construido, típicamente un jardín botánico o arboreto. Esta técnica es similar a un banco de genes de campo en el que las plantas se mantienen en el ambiente, pero las colecciones normalmente no son tan diversas genéticamente ni tan extensas. Estas colecciones son susceptibles a la hibridación, la selección artificial, la deriva genética y la transmisión de enfermedades. Las especies que no se pueden conservar mediante otras técnicas ex situ a menudo se incluyen en colecciones cultivadas.
Las plantas se encuentran bajo cuidados hortícolas, pero el entorno se gestiona en condiciones cercanas a las naturales. Esto ocurre tanto en entornos restaurados como seminaturales. Esta técnica se utiliza principalmente para taxones que son raros o en áreas donde el hábitat se ha degradado gravemente.
El tejido somático se puede almacenar in vitro durante períodos cortos de tiempo. Esto se hace en un entorno con luz y temperatura controladas que regulan el crecimiento de las células. Como técnica de conservación ex situ , el cultivo de tejidos se utiliza principalmente para la propagación clonal de tejido vegetativo o semillas inmaduras. Esto permite la proliferación de plantas clonales a partir de una cantidad relativamente pequeña de tejido parental.
Las especies y razas animales en peligro de extinción se conservan utilizando técnicas similares. [6] Las especies animales pueden conservarse en bancos de genes , que consisten en instalaciones criogénicas que se utilizan para almacenar esperma , óvulos o embriones vivos . Por ejemplo, la Sociedad Zoológica de San Diego ha establecido un " zoológico congelado " para almacenar dichas muestras utilizando técnicas de criopreservación de más de 355 especies, incluidos mamíferos, reptiles y aves.
Una técnica potencial para ayudar a la reproducción de especies en peligro de extinción es el embarazo interespecífico , implantando embriones de una especie en peligro de extinción en el útero de una hembra de una especie relacionada, llevándolo a término. [7] Se ha llevado a cabo para la cabra montés . [8]
Las poblaciones cautivas están sujetas a problemas como la depresión endogámica , la pérdida de diversidad genética y las adaptaciones al cautiverio. Es importante gestionar las poblaciones cautivas de una manera que minimice estos problemas para que los individuos que se introduzcan se parezcan lo más posible a los fundadores originales, lo que aumentará las posibilidades de reintroducciones exitosas . [9] Durante la fase de crecimiento inicial, el tamaño de la población se expande rápidamente hasta que se alcanza un tamaño de población objetivo. [10] El tamaño de la población objetivo es el número de individuos que se requieren para mantener niveles apropiados de diversidad genética, que generalmente se considera que es el 90% de la diversidad genética actual después de 100 años. [10] El número de individuos necesarios para cumplir con este objetivo varía según la tasa de crecimiento potencial, el tamaño efectivo, la diversidad genética actual y el tiempo de generación. [9] Una vez que se alcanza el tamaño de la población objetivo, el enfoque cambia a mantener la población y evitar problemas genéticos dentro de la población cautiva. [10]
La gestión de poblaciones basada en la minimización de los valores medios de parentesco es a menudo una forma eficaz de aumentar la diversidad genética y evitar la endogamia dentro de las poblaciones cautivas. [10] El parentesco es la probabilidad de que dos alelos sean idénticos por descendencia cuando se toma un alelo al azar de cada individuo que se aparea. El valor medio de parentesco es el valor medio de parentesco entre un individuo determinado y todos los demás miembros de la población. Los valores medios de parentesco pueden ayudar a determinar qué individuos deben aparearse. Al elegir individuos para la cría, es importante elegir individuos con los valores medios de parentesco más bajos porque estos individuos son los menos relacionados con el resto de la población y tienen los alelos menos comunes. [10] Esto garantiza que se transmitan los alelos más raros , lo que ayuda a aumentar la diversidad genética. También es importante evitar el apareamiento de dos individuos con valores medios de parentesco muy diferentes porque tales emparejamientos propagan tanto los alelos raros que están presentes en el individuo con el valor medio de parentesco bajo como los alelos comunes que están presentes en el individuo con el valor medio de parentesco alto. [10] Esta técnica de gestión genética requiere que se conozca la ascendencia, por lo que en circunstancias en las que se desconoce la ascendencia, podría ser necesario utilizar la genética molecular, como datos de microsatélites, para ayudar a resolver las incógnitas. [9]
La diversidad genética a menudo se pierde dentro de las poblaciones cautivas debido al efecto fundador y los tamaños de población subsiguientes pequeños. [10] Minimizar la pérdida de diversidad genética dentro de la población cautiva es un componente importante de la conservación ex situ y es fundamental para reintroducciones exitosas y el éxito a largo plazo de la especie, ya que las poblaciones más diversas tienen un mayor potencial de adaptación . [9] La pérdida de diversidad genética debido al efecto fundador se puede minimizar asegurando que la población fundadora sea lo suficientemente grande y genéticamente representativa de la población silvestre. [10] Esto a menudo es difícil porque eliminar grandes cantidades de individuos de las poblaciones silvestres puede reducir aún más la diversidad genética de una especie que ya es motivo de preocupación para la conservación. Una alternativa a esto es recolectar esperma de individuos silvestres y usarlo a través de inseminación artificial para traer material genético fresco. [11] Maximizar el tamaño de la población cautiva y el tamaño efectivo de la población puede disminuir la pérdida de diversidad genética al minimizar la pérdida aleatoria de alelos debido a la deriva genética . [10] Minimizar el número de generaciones en cautiverio es otro método eficaz para reducir la pérdida de diversidad genética en las poblaciones cautivas. [10]
La selección favorece diferentes rasgos en las poblaciones cautivas que en las poblaciones silvestres, por lo que esto puede dar lugar a adaptaciones que son beneficiosas en cautiverio pero perjudiciales en la naturaleza. [10] Esto reduce el éxito de las reintroducciones, por lo que es importante gestionar las poblaciones cautivas para reducir las adaptaciones al cautiverio. Las adaptaciones al cautiverio se pueden reducir minimizando el número de generaciones en cautiverio y maximizando el número de migrantes de las poblaciones silvestres. [10] Minimizar la selección en las poblaciones cautivas mediante la creación de un entorno similar a su entorno natural es otro método para reducir las adaptaciones al cautiverio, pero es importante encontrar un equilibrio entre un entorno que minimice la adaptación al cautiverio y un entorno que permita una reproducción adecuada. [10] Las adaptaciones al cautiverio también se pueden reducir gestionando la población cautiva como una serie de fragmentos de población. En esta estrategia de gestión, la población cautiva se divide en varias subpoblaciones o fragmentos que se mantienen por separado. Las poblaciones más pequeñas tienen un potencial de adaptación menor, por lo que los fragmentos de población tienen menos probabilidades de acumular adaptaciones asociadas con el cautiverio. Los fragmentos se mantienen separados hasta que la endogamia se convierte en un problema. Luego, se intercambian los inmigrantes entre los fragmentos para reducir la endogamia y luego los fragmentos se gestionan nuevamente por separado. [10]
Los trastornos genéticos son a menudo un problema dentro de las poblaciones cautivas debido al hecho de que las poblaciones suelen establecerse a partir de un pequeño número de fundadores. [10] En poblaciones grandes con reproducción exogámica , las frecuencias de la mayoría de los alelos deletéreos son relativamente bajas, pero cuando una población sufre un cuello de botella durante la fundación de una población cautiva, los alelos previamente raros pueden sobrevivir y aumentar en número. [9] Una mayor endogamia dentro de la población cautiva también puede aumentar la probabilidad de que se expresen alelos deletéreos debido al aumento de la homocigosidad dentro de la población. [9] La alta incidencia de trastornos genéticos dentro de una población cautiva puede amenazar tanto la supervivencia de la población cautiva como su eventual reintroducción en la naturaleza. [12] Si el trastorno genético es dominante , puede ser posible eliminar la enfermedad por completo en una sola generación evitando la reproducción de los individuos afectados. [10] Sin embargo, si el trastorno genético es recesivo , puede que no sea posible eliminar por completo el alelo debido a su presencia en heterocigotos no afectados . [10] En este caso, la mejor opción es intentar minimizar la frecuencia del alelo mediante la elección selectiva de las parejas de apareamiento. En el proceso de eliminación de los trastornos genéticos, es importante considerar que cuando se impide a ciertos individuos reproducirse, se eliminan de la población los alelos y, por lo tanto, la diversidad genética; si estos alelos no están presentes en otros individuos, pueden perderse por completo. [12] Evitar que ciertos individuos se reproduzcan también reduce el tamaño efectivo de la población, lo que se asocia a problemas como la pérdida de diversidad genética y el aumento de la endogamia. [10]
El vistoso trébol indio , Trifolium amoenum , es un ejemplo de una especie que se creía extinta, pero que fue redescubierta en 1993 [13] en forma de una sola planta en un sitio en el oeste del condado de Sonoma . [14] Se recolectaron semillas y las especies se cultivaron en instalaciones ex situ .
El pino Wollemi es otro ejemplo de una planta que se está preservando mediante la conservación ex situ , ya que se cultiva en viveros para venderla al público en general.
El loro ventrinaranja , con una población silvestre de 14 aves a principios de febrero de 2017 [15] , se está criando en un programa de cría en cautiverio. La población cautiva consta de alrededor de 300 aves. [16]
La conservación ex situ , si bien es útil para los esfuerzos de la humanidad por mantener y proteger nuestro medio ambiente, rara vez es suficiente para salvar a una especie de la extinción. Debe utilizarse como último recurso o como complemento de la conservación in situ , porque no puede recrear el hábitat en su totalidad: toda la variación genética de una especie, sus contrapartes simbióticas o aquellos elementos que, con el tiempo, podrían ayudar a una especie a adaptarse a su entorno cambiante. En cambio, la conservación ex situ retira a la especie de su contexto ecológico natural y la preserva en condiciones semiaisladas, en las que los procesos naturales de evolución y adaptación se detienen temporalmente o se alteran al introducir el espécimen en un hábitat no natural. En el caso de los métodos de almacenamiento criogénico , los procesos de adaptación del espécimen preservado se congelan (literalmente) por completo. La desventaja de esto es que, cuando se vuelve a liberar, la especie puede carecer de las adaptaciones y mutaciones genéticas que le permitirían prosperar en su hábitat natural en constante cambio.
Además, las técnicas de conservación ex situ suelen ser costosas, y el almacenamiento criogénico resulta económicamente inviable en la mayoría de los casos, ya que las especies almacenadas de esta manera no pueden generar ganancias, sino que, en cambio, agotan lentamente los recursos financieros del gobierno o la organización que se decide a operarlas. Los bancos de semillas son ineficaces para ciertos géneros de plantas cuyas semillas son recalcitrantes y no permanecen fértiles durante largos períodos de tiempo. Las enfermedades y plagas ajenas a las especies, frente a las cuales éstas no tienen defensa natural, también pueden paralizar los cultivos de plantas protegidas en plantaciones ex situ y a los animales que viven en zonas de reproducción ex situ . Estos factores, combinados con las necesidades ambientales específicas de muchas especies, algunas de las cuales son casi imposibles de reproducir por el hombre, hacen que la conservación ex situ sea imposible para una gran cantidad de la flora y fauna en peligro de extinción del mundo.