研究提出遗传“预警信号”:或可在栖息地破碎化引发崩溃前提示保护行动

一项新研究指出,栖息地破碎化可能使野生动物种群的遗传健康在较长时间内保持表面稳定,但在达到某一阈值后出现快速下滑的“临界点”。研究人员表示,通过在遗传数据中识别可检测的“预警信号”,保护工作者或可在遗传崩溃变得不可逆之前采取干预措施。

该研究由希伯来大学的 Ohad Peled、Gili Greenbaum 教授与康奈尔大学的 Jaehee Kim 教授共同完成,论文发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。研究提出一个基于网络的框架,用于评估自然景观被分割后,何时可能触发种群遗传健康的突然恶化。

研究团队指出,种群遗传状况可能在一段时期内看似良好,直至突然崩溃;而传统预警信号往往在问题已相当严重时才显现。研究人员称,新方法旨在把可行动的时间窗口前移。

随着道路、城市与农田等人类活动扩张,野生动物栖息地被切割为更小且彼此隔离的斑块。研究称,这种景观破碎化会限制动物迁徙与繁殖,增加近亲繁殖风险并削弱遗传多样性;而遗传多样性被认为与物种应对环境变化或疾病的能力相关。

研究认为,既有模型在追踪遗传衰退方面存在局限,原因之一是常依赖简化结构,难以反映自然种群迁徙模式的复杂性。为此,研究团队将网络理论与数学群体遗传学结合,模拟了八类更贴近现实的情景,例如铁路建设或城市逐步扩张等导致的栖息地分割过程。

模拟结果显示,遗传健康并不总是以稳定速率下降,而是可能经历“虚假平静”与“突然转变”:在随机或空间相关干扰等情况下,即便栖息地持续丧失,早期遗传变化也可能不明显;但当破碎化达到某一阈值后,遗传多样性可能迅速下降,同时群体间差异显著扩大。

研究进一步提出,可通过追踪整个网络遗传数据的统计特性(例如标准差)来捕捉临界点前的预警信号。研究强调,仅监测单一群体往往不足以识别这些变化,建议在整个景观范围内对多个群体进行同步监测,以观察遗传健康的整体变化趋势。

为检验模型适用性,研究团队还使用真实数据评估不同物种在破碎化影响下的表现。研究称,仙人掌、渔猫和蟾蜍的种群网络在破碎化条件下呈现出与模型预期相近的行为。

研究人员表示,该框架的潜在适用对象包括依赖广阔迁徙通道的大型哺乳动物(如狼和大象),以及在破碎化栖息地中更易形成孤立种群的两栖动物和沙漠爬行动物等。


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