Konsevasi ex situ

Konservasi ex situ (secara harfiah berarti "konservasi di luar habitat") adalah proses melindungi spesies, varietas, atau jenis tumbuhan atau hewan yang terancam punah di luar habitat aslinya. Misalnya, dengan memindahkan sebagian populasi dari habitat yang terancam dan menempatkannya di lokasi baru, sebuah lingkungan buatan yang mirip dengan habitat alami hewan tersebut dan dalam pengawasan manusia, seperti taman zoologi atau suaka margasatwa. Sejauh mana manusia mengendalikan atau memodifikasi dinamika alami dari populasi yang dikelola sangat bervariasi, dan hal ini dapat mencakup perubahan lingkungan hidup, pola reproduksi, akses terhadap sumber daya, dan perlindungan dari pemangsaan dan kematian.

Pengelolaan ex situ dapat dilakukan di dalam atau di luar wilayah geografis alami suatu spesies. Individu yang dipelihara secara ex situ berada di luar ceruk ekologi. Ini berarti bahwa mereka tidak berada di bawah tekanan seleksi yang sama dengan populasi liar, dan mereka dapat mengalami seleksi buatan jika dipelihara secara ex situ selama beberapa generasi.

Keanekaragaman hayati pertanian juga dilestarikan dalam koleksi ex situ. Hal ini terutama dalam bentuk bank gen di mana sampel disimpan untuk melestarikan sumber daya genetik tanaman pangan utama dan kerabat liarnya.

Fasilitas

Kebun raya, kebun binatang, dan akuarium

Kebun raya, kebun binatang, dan akuarium adalah metode konservasi ex situ yang paling konvensional. Selain itu, konservasi ex situ juga merupakan konservasi yang menampung seluruh spesimen yang dilindungi untuk dikembangbiakkan dan dilepaskan kembali ke alam liar jika diperlukan dan memungkinkan. Fasilitas-fasilitas ini tidak hanya menyediakan tempat tinggal dan perawatan bagi spesimen spesies yang terancam punah, tetapi juga memiliki nilai pendidikan. Mereka menginformasikan kepada publik tentang status terancamnya spesies yang terancam punah dan faktor-faktor yang menyebabkan ancaman tersebut, dengan harapan dapat menciptakan ketertarikan publik untuk menghentikan dan membalikkan faktor-faktor yang membahayakan kelangsungan hidup suatu spesies. Kebun binatang merupakan lokasi konservasi ex situ yang paling banyak dikunjungi oleh publik, dengan WZCS (World Zoo Conservation Strategy) memperkirakan bahwa 1.100 kebun binatang yang terorganisir di dunia menerima lebih dari 600 juta pengunjung setiap tahunnya. Secara global, diperkirakan terdapat 2.107 akuarium dan kebun binatang di 125 negara. Selain itu, banyak kolektor pribadi atau kelompok nirlaba lainnya yang memiliki hewan dan mereka terlibat dalam upaya konservasi atau reintroduksi.[4] Demikian pula, terdapat sekitar 2.000 kebun raya di 148 negara yang membudidayakan atau menyimpan sekitar 80.000 taksa tanaman.[5]

Teknik untuk tanaman

Kriopreservasi

Kriopreservasi tanaman terdiri dari penyimpanan benih, serbuk sari, jaringan, atau embrio dalam nitrogen cair. Metode ini dapat digunakan untuk penyimpanan bahan yang hampir tak terbatas tanpa kerusakan selama periode waktu yang jauh lebih lama dibandingkan dengan metode konservasi ex situ lainnya. Kriopreservasi juga digunakan untuk konservasi genetika ternak melalui kriokonservasi sumber daya genetik hewan. Keterbatasan teknis menghalangi kriopreservasi banyak spesies, tetapi kriobiologi adalah bidang penelitian yang aktif, dan banyak penelitian mengenai tanaman yang sedang dilakukan.

Bank benih

Penyimpanan benih dalam lingkungan yang terkendali suhu dan kelembabannya. Teknik ini digunakan untuk taksa dengan benih ortodoks yang tahan terhadap pengeringan. Fasilitas bank benih bervariasi mulai dari kotak tertutup hingga lemari pendingin atau lemari besi yang dikontrol suhu. Taksa dengan biji yang bandel dan tidak tahan terhadap kekeringan biasanya tidak disimpan di bank benih dalam jangka waktu yang lama.

Bank gen lapangan

Penanaman di ruang terbuka yang luas yang digunakan untuk menjaga keanekaragaman genetik spesies liar, pertanian, atau kehutanan. Biasanya spesies yang sulit atau tidak mungkin dilestarikan di bank benih dilestarikan di bank gen lapangan. Bank gen lapangan juga dapat digunakan untuk menumbuhkan dan memilih keturunan spesies yang disimpan dengan teknik ex situ lainnya.

Koleksi budidaya

Tanaman di bawah perawatan hortikultura dalam lanskap yang dibangun, biasanya kebun raya atau arboreta. Teknik ini mirip dengan bank gen lapangan di mana tanaman dipelihara di lingkungan sekitar, tetapi koleksinya biasanya tidak begitu beragam secara genetik atau luas. Koleksi-koleksi ini rentan terhadap hibridisasi, seleksi buatan, pergeseran genetik, dan penularan penyakit. Spesies yang tidak dapat dikonservasi dengan teknik ex situ lainnya seringkali dimasukkan ke dalam koleksi yang dibudidayakan.

Inter situ

Tanaman berada di bawah perawatan hortikultura, tetapi lingkungannya dikelola mendekati kondisi alami. Hal ini terjadi pada lingkungan yang telah dipulihkan atau lingkungan semi-alami. Teknik ini terutama digunakan untuk taksa yang langka atau di daerah yang habitatnya telah terdegradasi parah.

Kultur jaringan (penyimpanan dan perbanyakan)

Jaringan somatik dapat disimpan secara in vitro untuk jangka waktu yang singkat. Hal ini dilakukan dalam lingkungan yang terkendali cahaya dan suhu yang mengatur pertumbuhan sel. Sebagai teknik konservasi ex situ, kultur jaringan merupakan teknik utama yang digunakan untuk perbanyakan klonal jaringan vegetatif atau benih yang belum matang. Hal ini memungkinkan proliferasi tanaman klonal dari jaringan induk yang relatif sedikit.

Teknik untuk hewan

Spesies dan ras hewan yang terancam punah diawetkan dengan menggunakan teknik yang sama. Spesies hewan dapat diawetkan di bank gen, yang terdiri dari fasilitas kriogenik yang digunakan untuk menyimpan sperma, sel telur, atau embrio yang masih hidup. Sebagai contoh, Zoological Society of San Diego telah mendirikan "kebun binatang beku" untuk menyimpan sampel-sampel tersebut dengan menggunakan teknik kriopreservasi dari lebih dari 355 spesies, termasuk mamalia, reptil, dan burung.

Teknik potensial untuk membantu reproduksi spesies yang terancam punah adalah kehamilan interspesifik, yaitu menanamkan embrio dari spesies yang terancam punah ke dalam rahim betina dari spesies terkait, dan membawanya hingga lahir. Hal ini telah dilakukan untuk ibex Spanyol.

Manajemen genetik dari populasi penangkaran

Populasi penangkaran mengalami masalah seperti depresi perkawinan sedarah, hilangnya keragaman genetik dan adaptasi terhadap penangkaran. Penting untuk mengelola populasi penangkaran dengan cara meminimalkan masalah-masalah ini sehingga individu yang akan diintroduksi akan semirip mungkin dengan pendiri aslinya, yang akan meningkatkan peluang keberhasilan reintroduksi. Selama fase pertumbuhan awal, ukuran populasi diperluas dengan cepat sampai ukuran populasi target tercapai. [Ukuran populasi target adalah jumlah individu yang dibutuhkan untuk mempertahankan tingkat keragaman genetik yang sesuai, yang umumnya dianggap 90% dari keragaman genetik saat ini setelah 100 tahun. Jumlah individu yang dibutuhkan untuk memenuhi tujuan ini bervariasi berdasarkan tingkat pertumbuhan potensial, ukuran efektif, keragaman genetik saat ini, dan waktu generasi. Setelah ukuran populasi target tercapai, fokusnya bergeser ke pemeliharaan populasi dan menghindari masalah genetik dalam populasi yang ditangkarkan.

Meminimalkan kekerabatan rata-rata

Mengelola populasi berdasarkan meminimalkan nilai rata-rata kekerabatan sering kali merupakan cara yang efektif untuk meningkatkan keanekaragaman genetik dan menghindari perkawinan sedarah di dalam populasi penangkaran. Kekerabatan adalah probabilitas bahwa dua alel akan identik secara keturunan ketika satu alel diambil secara acak dari setiap individu yang dikawinkan. Nilai kekerabatan rata-rata adalah nilai kekerabatan rata-rata antara individu tertentu dan setiap anggota populasi lainnya. Nilai kekerabatan rata-rata dapat membantu menentukan individu mana yang harus dikawinkan. Dalam memilih individu untuk dikawinkan, penting untuk memilih individu dengan nilai kekerabatan rata-rata terendah karena individu-individu ini paling tidak memiliki hubungan kekerabatan dengan anggota populasi lainnya dan memiliki alel yang paling sedikit. Hal ini memastikan bahwa alel-alel yang lebih jarang akan diwariskan, sehingga membantu meningkatkan keanekaragaman genetik. Penting juga untuk menghindari perkawinan dua individu dengan nilai kekerabatan rata-rata yang sangat berbeda karena pasangan seperti itu menyebarkan alel langka yang ada pada individu dengan nilai kekerabatan rata-rata yang rendah serta alel umum yang ada pada individu dengan nilai kekerabatan rata-rata yang tinggi. Teknik manajemen genetik ini mensyaratkan bahwa garis keturunan diketahui, sehingga dalam keadaan di mana garis keturunan tidak diketahui, mungkin perlu menggunakan genetika molekuler seperti data mikrosatelit untuk membantu menyelesaikan hal yang tidak diketahui.

Menghindari hilangnya keragaman genetik

Keanekaragaman genetik sering kali hilang dalam populasi penangkaran karena efek pendiri dan ukuran populasi yang kecil. Meminimalkan hilangnya keanekaragaman genetik dalam populasi penangkaran merupakan komponen penting dalam konservasi ex situ dan sangat penting untuk keberhasilan reintroduksi dan kesuksesan jangka panjang spesies, karena populasi yang lebih beragam memiliki potensi adaptasi yang lebih tinggi. Hilangnya keragaman genetik karena efek pendiri dapat diminimalkan dengan memastikan bahwa populasi pendiri cukup besar dan secara genetik mewakili populasi liar. Hal ini sering kali sulit dilakukan karena pemindahan sejumlah besar individu dari populasi liar dapat mengurangi keragaman genetik spesies yang sudah menjadi perhatian konservasi. Alternatifnya adalah dengan mengumpulkan sperma dari individu liar dan menggunakannya melalui inseminasi buatan untuk mendapatkan materi genetik yang baru. Memaksimalkan ukuran populasi penangkaran dan ukuran populasi efektif dapat mengurangi hilangnya keragaman genetik dengan meminimalkan hilangnya alel secara acak akibat penyimpangan genetik. Meminimalkan jumlah generasi dalam penangkaran merupakan metode efektif lainnya untuk mengurangi hilangnya keragaman genetik pada populasi penangkaran.

Menghindari adaptasi terhadap penangkaran

Seleksi lebih menyukai sifat-sifat yang berbeda pada populasi penangkaran dibandingkan dengan populasi liar, sehingga hal ini dapat menghasilkan adaptasi yang menguntungkan di penangkaran tetapi merusak di alam liar. Hal ini mengurangi keberhasilan reintroduksi, sehingga penting untuk mengelola populasi penangkaran untuk mengurangi adaptasi terhadap penangkaran. Adaptasi terhadap penangkaran dapat dikurangi dengan meminimalkan jumlah generasi dalam penangkaran dan dengan memaksimalkan jumlah migran dari populasi liar. Meminimalkan seleksi pada populasi penangkaran dengan menciptakan lingkungan yang mirip dengan lingkungan alaminya merupakan metode lain untuk mengurangi adaptasi terhadap penangkaran, tetapi penting untuk menemukan keseimbangan antara lingkungan yang meminimalkan adaptasi terhadap penangkaran dengan lingkungan yang memungkinkan reproduksi yang memadai. Adaptasi terhadap penangkaran juga dapat dikurangi dengan mengelola populasi penangkaran sebagai serangkaian fragmen populasi. Dalam strategi pengelolaan ini, populasi penangkaran dipecah menjadi beberapa sub-populasi atau fragmen yang dipelihara secara terpisah. Populasi yang lebih kecil memiliki potensi adaptasi yang lebih rendah, sehingga fragmen-fragmen populasi cenderung tidak mengakumulasi adaptasi yang terkait dengan penangkaran. Fragmen-fragmen tersebut dipelihara secara terpisah sampai perkawinan sedarah menjadi perhatian. Imigran kemudian dipertukarkan di antara fragmen-fragmen tersebut untuk mengurangi perkawinan sedarah, dan kemudian fragmen-fragmen tersebut dikelola secara terpisah lagi.

Mengelola kelainan genetik

Kelainan genetik sering menjadi masalah di dalam populasi penangkaran karena populasi biasanya dibentuk dari sejumlah kecil pendiri. Pada populasi besar yang berkembang biak, frekuensi sebagian besar alel yang merusak relatif rendah, tetapi ketika suatu populasi mengalami hambatan selama pembentukan populasi penangkaran, alel yang tadinya langka dapat bertahan dan bertambah banyak. Perkawinan sedarah lebih lanjut di dalam populasi penangkaran juga dapat meningkatkan kemungkinan alel yang merusak akan diekspresikan karena meningkatnya homozigositas di dalam populasi. Tingginya kejadian kelainan genetik dalam populasi penangkaran dapat mengancam kelangsungan hidup populasi penangkaran dan pada akhirnya reintroduksi kembali ke alam liar. Jika kelainan genetiknya dominan, maka dimungkinkan untuk mengeliminasi penyakit ini secara keseluruhan dalam satu generasi dengan menghindari perkawinan individu yang terkena dampak. Namun, jika kelainan genetik bersifat resesif, mungkin tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan alel karena keberadaannya pada heterozigot yang tidak terpengaruh. Dalam hal ini, pilihan terbaik adalah mencoba meminimalkan frekuensi alel dengan memilih pasangan kawin secara selektif. Dalam proses menghilangkan kelainan genetik, penting untuk dipertimbangkan bahwa ketika individu tertentu dicegah untuk berkembang biak, alel dan oleh karena itu keanekaragaman genetik dihilangkan dari populasi; jika alel ini tidak ada pada individu lain, alel tersebut dapat hilang sama sekali. Mencegah individu tertentu berkembang biak juga mengurangi ukuran populasi efektif, yang terkait dengan masalah seperti hilangnya keanekaragaman genetik dan peningkatan perkawinan sedarah.

Contoh

Semanggi India yang mencolok, Trifolium amoenum, adalah contoh spesies yang diperkirakan telah punah, tetapi ditemukan kembali pada tahun 1993 dalam bentuk satu tanaman di sebuah lokasi di Sonoma County bagian barat. Benih dipanen dan spesies tersebut ditanam di fasilitas ex situ.

Pinus Wollemi adalah contoh lain dari tanaman yang dilestarikan melalui konservasi ex situ, karena ditanam di pembibitan untuk dijual kepada masyarakat umum.

Burung Nuri Perut Oranye, dengan populasi liar sebanyak 14 ekor pada awal Februari 2017, sedang dikembangbiakkan dalam program penangkaran. Populasi di penangkaran terdiri dari sekitar 300 ekor.

Kelemahan

Konservasi ex situ, meskipun sangat membantu dalam upaya manusia untuk mempertahankan dan melindungi lingkungan kita, jarang sekali cukup untuk menyelamatkan suatu spesies dari kepunahan. Konservasi ex situ digunakan sebagai upaya terakhir, atau sebagai pelengkap konservasi in situ karena tidak dapat menciptakan kembali habitat secara keseluruhan: seluruh variasi genetik suatu spesies, simbiosis mutualisme, atau elemen-elemen yang, dari waktu ke waktu, dapat membantu suatu spesies untuk beradaptasi terhadap lingkungannya yang terus berubah. Sebaliknya, konservasi ex situ memindahkan spesies dari konteks ekologi alaminya, melestarikannya dalam kondisi semi-terisolasi di mana evolusi alami dan proses adaptasi dihentikan untuk sementara atau diubah dengan memasukkan spesimen ke habitat yang tidak alami. Dalam kasus metode penyimpanan kriogenik, proses adaptasi spesimen yang diawetkan (secara harfiah) dibekukan sama sekali. Kelemahan dari metode ini adalah ketika dilepaskan kembali, spesies tersebut mungkin tidak memiliki adaptasi genetik dan mutasi yang memungkinkannya untuk berkembang di habitat alaminya yang selalu berubah.

Selain itu, teknik konservasi ex situ sering kali mahal, dengan penyimpanan kriogenik yang tidak layak secara ekonomi dalam banyak kasus karena spesies yang disimpan dengan cara ini tidak dapat memberikan keuntungan, tetapi secara perlahan-lahan menguras sumber daya keuangan pemerintah atau organisasi yang bertekad untuk mengoperasikannya. Bank benih tidak efektif untuk genera tanaman tertentu yang memiliki benih yang tidak dapat bertahan lama dalam keadaan subur. Penyakit dan hama yang asing bagi spesies tersebut, dimana spesies tersebut tidak memiliki pertahanan alami, juga dapat melumpuhkan tanaman tanaman yang dilindungi di perkebunan ex situ dan hewan yang hidup di tempat penangkaran ex situ. Faktor-faktor ini, dikombinasikan dengan kebutuhan lingkungan spesifik dari banyak spesies, beberapa di antaranya hampir tidak mungkin diciptakan oleh manusia, membuat konservasi ex situ menjadi tidak mungkin dilakukan untuk sejumlah besar flora dan fauna yang terancam punah di dunia.