关键词:
人类活动
景观破碎化
物种分布
种群遗传学
偏性扩散
摘要:
生境破碎化与丧失是如今野生动物正持续面临的严峻考验。破碎化生境阻碍野生动物种群间基因交流,影响种群遗传多样性,进而影响种群适应环境变化的能力和发展能力。因此开展珍稀濒危野生动物种群生态学、遗传学相关研究是对其种群进行针对性保护的关键。獐(Hydropotes inermis)曾经在我国的分布范围十分广泛。由于人类活动干扰下的生境丧失等因素,近几十年来其种群数量和分布遭受了严重的缩减。曾经认为东北地区可能已经没有獐的分布,而后研究者于2017年发现了獐在吉林省的重新分布,进而开展了更多相关研究并发现其更多的分布区域。但这一重新发现的物种分布状况、适应能力等都属于空白。本研究于2021年6至2023年7月在东北地区沿鸭绿江流域和图们江流域开展,以期通过样线调查和红外相机监测,基本摸清獐在东北地区的分布格局;探究其食性特征,从季节间食性变化解释其对东北地区气候的适应;通过种群遗传学研究方法,利用线粒体和微卫星标记,探索其遗传多样性和遗传结构,评估其种群适应能力和适应状况;最后利用种群遗传学方法探究其扩散模式,为其种群保护与管理提供科学参考。本研究获得的主要结果如下:
1.獐的分布:东北地区獐种群主要分布于丹东东港市沿鸭绿江流域向东北方向延伸至图们江流域的珲春市一带。物种分布模型中各模型的AUC值均不低于0.84,各环境因子中归一化植被指数(NDVI)的相对变量重要性最高(29.00%),研究区域内獐总潜在分布面积为20 732.25 km2(28.29%)。其中宽甸县的潜在分布面积最大,达3 672.24km2(59.29%),同时在龙井市、和龙市和延吉市区域有成片的獐潜在分布区,总面积达3 003.10 km2。东北地区獐种群分布范围较广,同时具有巨大的潜在分布面积,可以为其种群发展提供良好的生境条件。
2.獐的食性:深度学习模型对植物细胞识别的准确率为99.83%。獐全年取食42科86属110种植物,其中豆科(Fabaceae,10.38%)、菊科(Asteraceae,8.76%)、禾本科(Poaceae,7.72%)、蓼科(Polygonaceae,6.88%)和杨柳科(Salicaceae,6.16%)植物占比最高。从植物生长形态来看,獐全年取食最多的植物为木本植物(47.6%),其次为非禾本科草本植物(42%)。獐取食植物种类多样性在暖季和冷季之间存在显著差异,不同季节的植物组成结构也存在明显差异。东北地区獐食物多样性较高,与我国南方以及韩国獐种群食性具有一定的相似性,其冷季与暖季对不同科属植物的取食比例存在一定的差异,表明其能够通过改变食性较好地适应东北地区的气候条件。
3.獐的种群遗传学:从采集的363堆新鲜獐粪便中共成功提取Cyt b序列136份(34.47%),D-loop序列158份(43.53%),微卫星序列336份(93.56%)。共识别出286只獐个体,其中雌性238只,雄性48只,雌雄比为4.958:1。基于Cyt b序列共定义8个单倍型,单倍型多样性Hd=0.155±0.042,核苷酸多样性Pi=0.02554±0.01060;基于D-loop序列共定义42个单倍型,Hd=0.864±0.016,Pi=为0.02803±0.00373。11对微卫星位点的平均多态信息含量PIC=0.6827,平均等位基因数Na=6.617,平均有效等位基因数Ne=4.036,平均观测杂合度H_o=0.584;平均期望杂合度He=0.661。多数地理种群内的近交系数Fis为正值,表明各种群内存在一定的近交现象。基于Cyt b和D-loop序列构建的系统进化树和单倍型网络图,以及基于微卫星序列的主坐标分析、系统发育树、最小时空网络图、主成分判别分析均显示,獐各种群间没有形成明显的种群遗传结构,STRUCTURE分析显示獐种群大致可以分为两大聚类群。基于Cyt b和D-loop序列的遗传分化分析表明多数种群间存在着基因交流,仅少数种群的遗传分化Fst值达到显著水平(Cyt b:7.69%,D-loop:26.37%);微卫星序列中85.71%的地理种群间Fst值达到显著水平,但仅36.26%的Fst值达到中等水平。基于线粒体和微卫星的分子方差分析均显示,獐种群的遗传分化主要来源于地理种群内。Mantel检验表明造成獐种群遗传分化的原因并不是受地理距离的限制,说明各地理群之间存在连通性。
错配分析表明Cyt b序列的错配分布图呈单峰状态,D-loop序列的错配分布图呈明显的多峰状态;中性检验表明,两种序列中Tajima’s D值为显著的负值,表明东北地区獐种群可能经历过历史扩张事件。基于微卫星的种群瓶颈效应分析显示,各地理种群中共检测到4次显著的杂合度过剩(P<0.05)情况,表明东北地区獐种群近期可能没有出现过种群下