Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
8.2. Новая парадигма лесной селекции
Развитие каждой науки происходит по своим законам и появляется новая парадигма, т.е. некоторое сочетание новых закономерностей, теорий, подходов и методов решения научных и практических задач. В недрах традиционного лесоводства ныне появились отличные от него плантационное, пригородное, хроно-лесоводство и даже нетрадиционное лесоводство. То есть вполне в духе Т. Куна (2009) в лесоводстве начался кризис – появились альтернативные теории и противоборствующие научные школы.
Лесная селекция – не исключение. Некоторые ее теории, такие как теория «плюсовой» селекции, испытывают явный кризис, и выше мы показали, что выходом из него является учет действия законов развития древостоев Е. Л. Маслакова и Г. С. Разина и азина селекция на целевые сорта. В частности, ориентация на плантационное выращивание.
Из такой целевой установки вытекает подбор исходного материала, который следует находить среди насаждений, история густоты которых (особенно, начальной густоты в возрасте 10–20 лет), совпадала бы с планируемой густотой выращивания новых лесов. Весьма желательно, чтобы и тип условий местопроизрастания также совпадал. Только одни эти меры способны привести к селекционному сдвигу высоты дочерних культур сразу на 9–10 %. Далее в таких насаждениях-аналогах выбирают несколько сотен материнских деревьев с размерами больше средних, нормальным качеством ствола, хорошим семеношением и осуществляют их индивидуальный отбор по потомству, эффект которого составит уже 15–20 % в зависимости от его интенсивности. Акцент на отбор особенно крупных плюс-деревьев не обязателен, достаточны деревья с превышением на 10–20 %.
Это основные идеи, которые образуют каркас новой парадигмы в лесной селекции хвойных пород; в целом она сформировалось на основе анализа результатов исследований по пяти направлениям:
1. Итоги развития лесной селекции в России.
2. Результаты селекции хвойных пород в Пермском крае и России.
3. Действие законов развития древостоев Е. Л. Маслакова и Г. С. Разина.
4. Управления древостоями (ценопопуляциями) на основе моделей.
5. Результаты коррелятивной селекции.
Итоги развития лесной селекции в России за последние 30 лет сводятся к следующему. Испытания плюс-деревьев в девяти регионах с общим числом семей более 1 тыс. и возрастом 7 лет и старше показали, что эффект плюсовой селекции у хвойных в среднем близок к нулю. Превышения высот потомства плюс-деревьев менялись у сосны обыкновенной от +7 до –13 %, а у ели финской от 0 до +5 %. Эффект отбора плюс-деревьев можно оценить и по доле потомств, превышающих контроль, которая в среднем составила около 15 %, но крайние их значения различались в 10 раз, варьируя от 3 до 34 %. Поэтому для каждой новой популяции плюсовая селекция остается по-прежнему гипотезой.
Но плюсовая селекции только одна из систем селекции, и если ее теория зашла в тупик, то нужна ее ревизия – смена традиций и методик научного поиска, так называемой парадигмы. Прежняя парадигма состояла в том, что отбор среди семей плюс-деревьев дает наибольший эффект – до 20–30 %, а среди популяций он меньше в 2 раза. Поэтому в России все усилия были сконцентрированы на выделении плюс-деревьев. Между тем условием ее успеха являются испытания потомства, не осуществленные в связи с громоздкостью методики закладки испытательных культур (Указания..., 2000). Нужны испытания огромного числа семей, что можно реализовать только при малых выборках, причем на первых этапах нужна оценка скорости роста семей, а не их продуктивности. Сейчас прежняя, и по сути, тупиковая ситуация с методикой изменилась, поскольку была доказана целесообразность минимизации выборок до 20–30 растений на вариант и предложены ступенчатые испытания, где число потомств последовательно сокращают отбором в последующие испытания каждый раз примерно 60 % потомств и оценкой скорости роста происхождений и семей в 4–8 лет.
Результаты селекции хвойных пород в Пермском крае. Здесь объем работ представлен испытаниями потомства 1435 деревьев сосны обыкновенной и ели финской из 16 популяций, результаты которых рассмотрены выше в предыдущих главах. На их основе предложена новая парадигма из 14 пунктов для лесоводства (см. табл. 3.4) и новая парадигма лесной селекции. Общий ее смысл в том, что индивидуальный отбор по потомству дает самый высокий результат, однако браться за него сразу неразумно. Вначале нужен поиск популяций, в которых наследуемость роста
вообще имеет место. Ее может и не быть, и она может быть даже «отрицательной», т.е. высота потомства от плюс-деревьев бывает ниже контроля. Было выяснено, что у потомства есть эпигенетическая «память» об условиях, в которых развивались их родители, и поэтому наилучшее потомство дают родители из популяций-аналогов, в которых эдафические условия точно совпадают с дочерними, а также, что еще более важно, совпадают конкурентные условия, т.е. история густоты. Это сохраняет прежнее соотношение правых и левых форм деревьев в потомстве, обеспечивая гомеостаз дочерних популяций.
Законы и модели развития древостоев Е. Л. Маслакова и Г. С. Разина были детально рассмотрены и показана их высокая значимость. Из этих законов следует, что конкуренция между деревьями сильнейшим образом определяет тип развития как отдельных деревьев, так и древостоев в целом. По ранговому закону роста Е. Л. Маслакова размеры дерева уже в 8–10 лет детерминируют их развитие на многие годы вперед. Для совокупностей деревьев (потомств) была доказана возможность оценить успешность их развития еще раньше по началу траектории их роста. Для потомства происхождений это возраст 4–5 лет, а для семей 6–8 лет. В редких культурах этот закон усиливается, и ранняя диагностика там будет наиболее точной.
Управление древостоями сводится для лесной селекции к тому, что проблема типов роста потомства решается не увеличением срока испытаний до 1/2 возраста рубки, а управлением тест-культурами методом регуляции их густоты и полноты в фазе прогресса. Регуляцию густоты начинают разреживаниями в возрасте 10–15 и заканчивают в 40 лет. Управление их развитием эффективно только в этой фазе, в период еще до кульминации прироста и почти бесполезно в период регресса прироста после 40–45 лет.
Результаты коррелятивной селекции показали, что отбор плюс-деревьев по малому и среднему сбегу ствола в популяциях-аналогах увеличивает частоту лучших семей в 2,5–4 раза по сравнению с потомством из обычных естественных популяций. Выяснено также, что частота быстрорастущих семей может быть увеличена еще в такое же число раз использованием химических маркеров хвои; работы в этом направлении только начинаются и перспективы самые обнадеживающие.
На основе итогов исследований по пяти указанным направлениям и их синтеза предложена новая парадигма для лесной селекции, в кратком виде состоящая из 8 положений (табл. 8.1).
Таблица 8.1
Положения новой и старой парадигмы лесной селекции при выведении целевых сортов хвойных для плантационного выращивания