基于微卫星DNA的神农架川金丝猴遗传结构研究

川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)是我国特有珍稀濒危物种,了解其种群遗传结构和关键影响因素,对该物种的保护具有重要意义。以我国分布最东端的湖北神农架川金丝猴种群为研究对象,基于非损伤性DNA技术和微卫星DNA遗传标记等分子生物学方法及景观遗传参数,探讨了神农架川金丝猴的遗传多样性和遗传结构,旨在为川金丝猴的研究及川金丝猴种群的可持续发展提供理论基础。利用12个多态性微卫星位点,在455份川金丝猴粪便样品中,共检测到62个微卫星等位基因;共鉴定出316个不同川金丝猴个体;种群的平均期望杂合度、平均观察杂合度和多态性信息含量分别为0.626、0.559和0.650;群体间的Nei's遗传距离为0.046—0.139,分化系数为0.015—0.046。结果表明与其他地区川金丝猴种群相比,神农架川金丝猴种群具有较低的遗传多样性水平,种群内部存在遗传分化趋势;结合景观参数分析表明地理距离不是影响神农架川金丝猴群体间遗传距离的主要因素,而生境中的灌丛和草地以及人类活动干扰可能是影响川金丝猴遗传交流的主要因素。     

气候变化背景下湖北川金丝猴种群生存力分析

气候变化预计将改变野生动物的潜在适宜生境面积、分布与格局,从而加剧濒危物种的灭绝风险。湖北川金丝猴种群(Rhinopithecus roxellana)相对较低的遗传多样性、孤立的遗传状态和较小的种群数量,使得该种群面对环境变化具有更高的脆弱性。研究该种群在气候变化下的生境变化及种群动态,可为今后制定气候变化下的适应性对策提供参考。本文基于湖北川金丝猴分布点、生物气候变量及环境变量,建立川金丝猴物种分布模型,评估气候变化对川金丝猴未来(2050s)生境及环境容纳量的影响;结合川金丝猴种群参数,利用漩涡模型预测100年内,川金丝猴受到气候变化及极端天气灾害影响下的种群生存力状况。结果显示,在气候变化下,2050s川金丝猴适宜生境相比当前减少64.45%,大龙潭亚群、金猴岭亚群和千家坪亚群的环境容纳量相比当前分别下降93.48%、72.86%和13.96%;当前情景下,湖北川金丝猴在100年内种群数量能够保持逐渐增长,说明该种群是一个具有一定繁殖力的种群;极端天气灾害和气候变化均能造成湖北川金丝猴种群数量不同程度下降,二者共同作用时影响最大;不同亚群对极端天气灾害和气候变化的敏感性不同。因此,保护适宜生境、保证生境间连通性及提供极端天气灾害的干预保护是湖北川金丝猴种群保护的重要途径。     

基于斑块尺度的神农架川金丝猴生境适宜性评价

基于斑块尺度的生境适宜性研究,可以通过物种分布的景观格局特征,推导出研究区的景观适宜性,有利于景观规划决策。研究首先分析农业用地对神农架川金丝干扰的阈值,其次采用泊松回归构建基于斑块尺度的包含植被类型、斑块特征和人为干扰特征的猴群分布模型,依据模型结果叠加道路适宜性分级图对川金丝猴适宜生境进行评价。结果显示:(1)农业用地干扰阈值为2000 m;(2)最优模型显示猴群偏好面积大、形状简单的寒温性针叶林、寒温性针叶-落叶阔叶混交林、温性针叶-落叶阔叶混交林斑块,对农业用地具有回避性;(3)道路干扰已成为川金丝猴迁移的主要障碍,川金丝猴分布区受到的农业干扰较小,但其成为阻碍川金丝猴扩张分布区的屏障。建议神农架保护区全面开展道路与旅游景点对野生动物干扰的监测。     

川金丝猴遗传多样性研究进展

川金丝猴目前处于生境破碎、种群隔离的濒危境地,对其进行遗传多样性研究是有效保护这一物种的必要前提.结合文献,比较了川金丝猴遗传研究中常用样品采集方法、标记方法等,总结了其遗传多样性的研究现状,并建议通过建立遗传谱系来避免或减少近交,建立生态走廊促进群间基因交流,以提高其遗传变异能力.     

景观空间格局对滇金丝猴猴群分布的影响

结合景观生态学,建立研究区域景观格局分析与内部生物之间的联系,能够为生物多样性保护和自然保护区的管理提供更加真实准确及可实践操作的指导。借助遥感和地理信息系统软件,将滇金丝猴分布区内景观划分为适宜生境、次适宜生境、连接生境、天然阻碍及人为干扰5种类型,通过计算得到5种类型斑块的景观指数,并将其与滇金丝猴猴群出现概率及种群密度进行相关性分析。结果表明:(1)滇金丝猴猴群出现概率受人为干扰斑块影响较大,与人为干扰斑块面积所占比例呈负相关,与人为干扰斑块的权重边界密度呈正相关;(2)影响猴群分布密度的景观指数较多,其中除适宜生境斑块所占面积比及其权重边界密度与猴群密度呈正相关之外,其他指数均与猴群密度呈负相关;(3)现阶段对滇金丝猴生境保护最为直接的方法应该是增加适宜生境和次适宜生境斑块间的连通性,即增强这两类斑块的自然增扩潜力,同时减少人为干扰对猴群的影响;(4)对于自然保护的管理应当更加重视边界效应的作用,尽量保持适宜生境与其性质相近类型斑块的连通性,以提高景观质量。     

利用非损伤性方法评估神农架保护区川金丝猴种群遗传多样性

湖北神农架国家级自然保护区是中国川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)的重要分布区之一,为了更好地了解神农架川金丝猴种群遗传结构,并制定有效的保护对策,采集了该保护区2个川金丝猴种群126份样品,其中分布在大龙潭的人工补食种群粪便样品60份,分布在千家坪的一个小种群粪便样品63份、肌肉样品3份。通过应用线粒体DNA(mtDNA)引物和筛选出的9对近缘微卫星位点成功地进行了川金丝猴种群的遗传多样性和遗传结构分析,同时使用Y染色体相关标记方法进行性别鉴定。结果显示:在24份川金丝猴mtDNA D-loop区401bp序列中,共检测出27个变异位点,定义了20个单倍型,单倍型多样性(h)为0.9820,核苷酸多样性(π)为0.0129;其中有9对微卫星位点能够在117份粪便样品DNA中稳定扩增,2对位点可能偏离Hardy-Weinberg平衡,平均有效等位基因数(Ne)为3.85,遗传杂合度(Ho)为0.7450;多态信息含量(PIC)为0.5950。使用Y染色体标记方法,在58个特有的基因型中检测到18个雄性和40个雌性川金丝猴。微卫星标记和mtDNA D-loop区基因序列均表明神农架川金丝猴存在较丰富的遗传多样性,同时2个取样点川金丝猴种群间出现了明显的遗传分化。     

气候变化和人为干扰对中国三种金丝猴地理分布的未来影响

气候变化和人为干扰正成为物种多样性丧失的重要驱动力。本文基于MaxEnt模型,探讨气候变化和人为干扰对中国3种金丝猴（川金丝猴Rhinopithecus roxellana、滇金丝猴R.bieti和黔金丝猴R.brelichi）地理分布变迁的影响：（1）气候变化和人为干扰导致3种金丝猴在2000年和未来（2050年）的适宜栖息地面积减少,分布海拔升高,其中黔金丝猴适宜栖息地面积减少最大,川金丝猴在四川东北部、陕西西南部和湖北西北部的适宜栖息地,滇金丝猴在云南西部的适宜栖息地面积收缩;（2）人为干扰指数是导致金丝猴适宜栖息地面积减少的重要因素,最暖季度平均温度、降水量变异系数、最冷季度平均温度是分别影响川金丝猴、滇金丝猴、黔金丝猴适宜栖息地的最重要气候因子;（3）川金丝猴栖息地的西南部,滇金丝猴栖息地的中部具备高连通性,适合亚群之间的交流。基于上述结果,我们建议减少低海拔地区的人类活动,并加强在受气候变化和人类干扰影响严重的栖息地进行预见性保护,比如提前规划、扩大保护地范围,在栖息地连通性低的地区修建生态廊道。我们的结果为濒危动物的保护和生态廊道的修建提供了理论依据和技术支持。     

面向生境保护与连通性维护的鄂温克族自治旗生态空间划定

在人类活动及气候变化影响下,自然生境萎缩与破碎化现象严重,生境保护与生境间连通性维护增强对生物多样性保护具有重要的作用与意义。以鄂温克族自治旗为例,基于MaxEnt模型对物种分布数据与环境因子变量进行训练,支持物种基质阻力面构建和生境斑块识别,为最小成本路径模型(Least Cost Path Model, LCM)生境网络建模提供基础数据,并在模拟路径有效性筛选、廊道宽度生成等方面改进LCM,通过物种生境网络集成与验证,为面向生境保护与连通性维护的生态空间划定提供新的方法与思路。结果表明：(1)生态空间发挥重要的栖息地保护作用,对重点表征物种栖息地保护率为100%,对其他物种栖息地保护率均值达到88%;(2)根据关联长度指数评价,生态空间对各物种的生境连通性维护作用明显,对凤头鸊鷉、大山雀、大斑啄木鸟、天鹅、赤狐、雀鹰等物种生境连通性的提升作用显著,最高可提升626%;(3)生态空间面积仅为鄂温克旗总面积的25.1%,为农牧业等人类活动留有较大发展空间;(4)伊敏河既是鄂温克旗重要生态主轴,也是社会经济发展主轴,应注意协调生态保护与社会经济发展的关系;(5)鄂温克旗东南部生境间连通性...     

秦岭大坪峪川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)种群生存力分析

小种群的保护已成为保护生物学中一个重要的问题,鉴于小种群极易灭绝的特性,寻找制约小种群存活的关键因子,形成快速拯救的措施,是目前对于小种群进行保护十分迫切的任务。根据秦岭大坪峪地区2个川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)种群连续5a的观察数据,参照群体大小、配偶体制、迁移扩散、环境容纳量、死亡率、灾害的发生频率等种群参数,并结合川金丝猴其他种群的研究结果,利用旋涡模型(Vortex 10.0),对猴群未来100a内的数量动态进行了模拟分析。结果表明,在没有个体迁移的情况下,大坪峪种群种群100a间灭绝概率为95.8%和93%;当存在个体迁移和扩散的情况,灭绝概率为2%和0.4%。因此种群间个体迁移是秦岭大坪峪川金丝猴种群数量动态的限制因子。鉴于此,增加川金丝猴大坪峪种群间的个体交流,能够保证本群川金丝猴长期生存所需的遗传多样性。同时,增加秦岭川金丝猴各种群间的个体交流,建立群间的生境走廊对这一世界性濒危物种的长期存活具有重要的现实意义。     

基于MaxEnt模型的九寨沟国家级自然保护区川金丝猴适宜生境研究

川金丝猴Rhinopithecus roxellana是我国特有的灵长类重点保护物种,九寨沟国家级自然保护区是其分布区之一。利用MaxEnt模型对九寨沟国家级自然保护区川金丝猴生境进行研究,结果显示:(1) MaxEnt模型的预测准确度极高,训练集受试者工作特征曲线下面积达到0. 981±0. 011;(2)保护区内川金丝猴的适宜生境面积为7 519. 68 hm2,占保护区总面积的11. 7%,主要分布在北部的林地中;(3)根据贡献率、置换重要值和Jackknife检验,影响川金丝猴分布的最主要环境因子是海拔和距公路距离,植被型、坡向和距步道距离的影响次之,其他环境因子的影响较小;(4)川金丝猴适宜生境的海拔为2 100~3 500 m,距公路和步道距离分别为700~5 000 m和150~3 500 m,位于南坡、西南坡、西坡和西北坡的寒温性针叶林、温性针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林中。根据分析结果,建议减少人类活动对川金丝猴的干扰,加强对保护区边缘地域的生境保护,确保川金丝猴适宜生境与周边地区的连通性。     

评估不同尺度下农牧地对滇金丝猴景观连接度的影响

基于图论法原理,综合最小费用距离和猴群的最小家域,建立了滇金丝猴栖息地的潜在扩散廊道及廊道缓冲区。在此区域内,根据遗传距离与栖息地连接最小费用距离的相关性,确定了5个不同管理单元间猴群可能扩散的阈值,并根据此阈值计算获得可能连通性指数(PC)去评估不同尺度下农牧地对滇金丝猴栖息地景观连接度的影响。结果表明:在距离为2.15km的廊道缓冲区范围内,5个不同管理单元间猴群可能扩散的最小费用距离阈值为1600,在两个斑块之间的费用距离小于或等于1600时,两个斑块能够连接,猴群可能在这两个斑块进行扩散,超过费用距离1600时,两个斑块不再连接,即猴群在这两个斑块间不会扩散。景观尺度下,PC指数逐渐增加,意味着未来4种不同的农牧地改善情景(C1,C2,C3,C4)都将促进景观连接度的增加;在斑块尺度下,通过确定出的最佳距离阈值,将整个研究区域分成不同的组分,小于或等于阈值的相邻斑块被划分在同一个组分中,大于阈值则不在一个组分中,研究区域中的5个不同管理单元间的猴群被划分在3个不同的组分中,情景C1,C2中组分数量没有变化,意味着连接度没有发生改变,但在情景C3,C4中,组分数量减少,并与相邻的组分融为一个组分,意味着连接度发生改变,滇金丝猴的活动范围扩大,更有利于猴群的基因交流。研究结果将为滇金丝猴栖息地的保护、未来廊道的恢复建设提供科学依据,同时也能为类似的研究提供方法上的参考。     

Assessment of Habitat Fragmentation and Corridors for an Isolated Subspecies of the Sichuan Golden Snub-Nosed Monkey, <Emphasis Type="Italic">Rhinopithecus roxellana hubeiensis</Emphasis>

Understanding habitat quality and landscape connectivity and exploring corridors connecting habitat patches are crucial for conservation, particularly for species distributed among isolated populations. The Sichuan golden snub-nosed monkey, Rhinopithecus roxellana, is an Endangered primate species endemic to mountainous forests in China. Its easternmost distribution lies in the Shennongjia area, which harbors an isolated subspecies, R. roxellana hubeiensis. Unfortunately, it has experienced significant habitat loss, fragmentation, and dramatic population decline in recent decades, primarily due to increased human disturbance. To quantify habitat quality, identify suitable habitat patches, and detect possible linkages among these patches for R. roxellana hubeiensis, we conducted habitat suitability assessments and landscape connectivity analyses in the Shennongjia area based on a set of environmental factors. We created a habitat quality model and a movement cost surface for the Shennongjia area based on a habitat suitability index, graph theory, expert knowledge, field experience, and information from the literature. Our results show that suitable habitat for R. roxellana hubeiensis in Shennongjia is fragmented and limited, and that this is particularly true for highly suitable habitats. We detected six core habitat patches and six least-cost paths and corridors. Our study does not provide accurate distributions of the monkeys and their habitat use. However, it identifies the most feasible and traversable habitats and corridors, which should be conservation priorities for this subspecies, and provides valuable guidance for reevaluating habitat conservation plans.     

基于景观遗传学的滇金丝猴栖息地连接度分析

结合景观遗传学,应用最小费用距离模型对物种栖息地进行连接度分析,能够为生物多样性保护和自然保护区管理提供更加真实准确及可实践操作的指导。选取滇金丝猴这一珍稀濒危物种,结合景观遗传学,应用最小费用距离模型对其栖息地进行了连接度和潜在扩散廊道分析。并且通过连接度的分析和制图绘制出了更为准确的种群间潜在扩散廊道,确定了受人工障碍影响的廊道及敏感区域。结果表明,研究区内的5个亚群中,仅S3亚群内的5个猴群保持着较好的连接度,总体来说,各亚群内的连接度相对于各亚群间连接度保持的较好。除S3亚群中猴群间的潜在扩散廊道较为理想外,其余种群间的潜在扩散廊道均受人工斑块的影响,多数廊道被人工障碍阻断,或面临即将被阻断的情况,对于滇金丝猴的扩散交流影响较大。敏感区域多集中在中南部的3个亚群间,这些敏感区域应作为景观恢复及保护区规划的重要优先区域。     

基于电路理论的滇金丝猴生境景观连通性分析

景观连通性对生态系统服务、动植物基因交流的保护以及景观规划等都具有重要影响作用。以滇金丝猴活动区域为研究对象,基于电路理论建立滇金丝猴栖息地的连接度模型,分析滇金丝猴栖息地间的连通性,对于连通性较好的区域,识别出了重点保护与恢复区域;对于连通性较差的区域,通过电路理论连接度模型确定了影响今后廊道建设的重点保护与恢复区域。结果表明:各区域内部猴群栖息地连通性较好,其中中部地区最优,其次是北部,最差为南部。G3和G4栖息地斑块作为对连接各区域猴群生境斑块起到关键作用的"踏脚石"斑块是今后重点保护与恢复的区域,保护和恢复南部与中部猴群栖息地间"空白区域"的植被对于整个滇金丝猴活动区域的猴群基因交流也尤为重要。方法上,相较于图论得到的单一路径,电路理论得到的多路径更具有现势性。研究方法及研究成果可为濒危物种保护和区域生态廊道设计提供重要参考价值。     

基于MaxEnt模型的人类干扰对滇金丝猴潜在分布的影响

滇金丝猴 (Rhinopithecus bieti) 是我国特有的濒危灵长类动物,预测其栖息地变化,评估人类活动影响,进而识别保护空缺,对该物种的保护具有重要意义。本文使用出行大数据估计人类出行密度,并将这一指标引入栖息地模型的构建;运用MaxEnt模型和空间分析技术分别构建自然环境和人类干扰两种情景下滇金丝猴的适宜栖息地模型,并分析自然环境与人类干扰两类共计11个变量对栖息地的影响。结果显示：(1) MaxEnt模型的预测精度较高,基于出行大数据的人类出行密度这一指标能很好表征人类干扰对栖息地的影响。(2) 模型预测得到滇金丝猴高适宜栖息地面积3 487.28 km²,认为影响滇金丝猴潜在分布的主要环境变量是海拔、年降水量、人类出行密度和距道路距离。(3) 人类干扰对滇金丝猴栖息地有明显的负影响 (使适宜栖息地面积相较于自然环境下减少9.32%),其中人类出行活动对滇金丝猴的栖息地干扰最为明显;同时还发现研究区78.8%的区域均受到一个或多个人类变量的较强干扰。(4) 在现有15个滇金丝猴群的活动斑块中,3个同时具有较高栖息地适宜性和较多人类干扰的斑块,可作为重点保护区域;同时发现栖息地质量在距道路和居民点约2 500 m处均出现明显拐点,可作为开展保护工作的缓冲区参考距离。降低这些区域的人类干扰强度,对滇金丝猴的生存具有更重要的现实保护意义。     

The effect of landscape features on population genetic structure in Yunnan snub-nosed monkeys (Rhinopithecus bieti) implies an anthropogenic genetic discontinuity

The Tibetan Plateau is one of the top 10 biodiversity hotspots in the world and acts as a modern harbour for many rare species because of its relatively pristine state. In this article, we report a landscape genetic study on the Yunnan snub-nosed monkey ( Rhinopithecus bieti ), a primate endemic to the Tibetan Plateau. DNA was extracted from blood, tissue and fecal samples of 135 wild individuals representing 11 out of 15 extant monkey groups. Ten microsatellite loci were used to characterize patterns of genetic diversity. The most striking feature of the population structure is the presence of five subpopulations with distinct genetic backgrounds and unique spatial regions. The population structure of R. bieti appears to be shaped by anthropogenic landscape features as gene flow between subpopulations is strongly impeded by arable land, highways and human habitation. A partial Mantel test showed that 36.23% ( r  =   0.51, P  =   0.01) of the genetic distance was explained by habitat gaps after controlling for the effect of geographical distance. Only 4.92% of the genetic distance was explained by geographical distance in the partial Mantel test, and no significant correlation was found. Estimation of population structure history indicates that environmental change during the last glacial maximum and human impacts since the Holocene, or a combination of both, have shaped the observed population structure of R. bieti . Increasing human activity on the Plateau, especially that resulting in habitat fragmentation, is becoming an important factor in shaping the genetic structure and evolutionary potential of species inhabiting this key ecosystem.