山地景观遗传学研究文献综述

山地生态系统是生物多样性分布与保护的热点。山地景观遗传学（Mountain Landscape Genetics）研究在山地景观尺度上野生生物的种群遗传格局及其驱动机制和影响因素,是景观遗传学（Landscape Genetics）的重要分支。山地景观遗传学研究对于深入理解物种的空间遗传结构、形成过程、物种形成与分化机制具有重要意义与价值,同时可以为珍稀濒危物种和山地生物多样性的有效保护与管理提供科学指导。为了更好地掌握目前山地景观遗传学的发展趋势与重点研究问题,为未来生物多样性与山地生态系统的保护管理提供科学参考,基于对Web of Science核心数据库和中国知网数据库的系统检索,全面汇总分析了1999-2020年山地景观遗传学领域发表的192篇英文文献与31篇中文文献。结果显示,该领域自2008年起迅速发展,截至2020年共有46个国家的研究机构发表了山地景观遗传相关研究,研究热点地区包括北美洲的落基山脉、内华达山脉、阿巴拉契亚山脉,欧洲的阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉,以及亚洲的喜马拉雅-横断山脉。研究对象类群涵盖真菌、植物、节肢动物、脊椎动物,其中脊椎动物是研究发表最多的类群,占发表文献总数的62.0%;脊椎动物中,又以对哺乳类（占脊椎动物发表文献总数的52.9%）与两栖类（23.5%）的研究最多。目前主要的研究方向包括：（1）识别山地景观中的基因流路径或阻碍;（2）量化山地景观特征对种群遗传结构时空变化的影响。中国是发表山地景观遗传学文章数量最多的亚洲国家,近十年来相关研究发展迅速,研究类群以植物（占在中国发表文献总数的62.3%）与脊椎动物（35.8%）为主,对脊椎动物的研究中以两栖动物为最多（占所有脊椎动物发文数量的52.6%）,研究区域主要集中在喜马拉雅-横断山脉与秦岭。本文进一步对目前山地景观遗传学研究中存在的空缺及未来重点关注问题提出建议。     

基于分子宏条形码分析四川卧龙国家级自然保护区雪豹的食性

作为中亚和青藏高原山地生态系统中的顶级捕食者, 雪豹(Panthera uncia)对于维持食物网结构和生态系统稳定性有重要作用。了解雪豹的食性组成和变化对于理解其生态系统功能和物种间相互作用有重要意义。以往的雪豹食性分析多基于对其粪便中食物残渣的形态学鉴定, 但准确度受人员经验和主观因素影响较大。邛崃山脉位于雪豹分布区东南缘, 该区域的雪豹种群规模小且相对孤立, 研究匮乏。本研究基于非损伤性取样, 在邛崃山脉的卧龙国家级保护区采集疑似雪豹粪便样品38份, 首先提取粪便DNA, 并扩增线粒体DNA 16S rRNA基因片段进行分子物种鉴定, 确定其中22份为雪豹粪便样品。随后, 利用脊椎动物通用引物和雪豹特异性阻抑引物扩增粪便DNA中的食物成分, 并进行高通量测序, 分析雪豹食性构成。食性分析结果显示岩羊(Pseudois nayaur)是卧龙地区雪豹最主要的食物, 在67%的样品中均有检出。家牦牛(Bos grunniens)在33%的样品中出现, 也在雪豹食性中占较高比例。此外, 鼠兔(Ochotona spp.)和鸟类也在少量样品中发现。可见, 野生猎物是卧龙地区雪豹的主要食物资源; 与大世界大多数其他地区的雪豹食性相同, 野生大型有蹄类是雪豹最重要的食物。然而家畜(牦牛)在卧龙雪豹食谱中有相当高的占比, 显示该区域内可能存在较为严重的由雪豹捕食散养家畜引起的人兽冲突问题。     

四川邛崃山脉雪豹与散放牦牛潜在分布重叠与捕食风险评估

由雪豹(Panthera uncia)捕食散放家畜引起的人兽冲突是目前中国雪豹保护面临的主要挑战之一。四川邛崃山脉地处雪豹分布范围的东南缘, 本研究以邛崃山中部的自然保护区群为研究区, 收集了2014-2018年红外相机调查和动物粪便DNA分析中采集到的雪豹与散放牦牛的分布位点, 使用MaxEnt物种分布模型预测两物种在研究区内的潜在分布范围, 以两物种分布重叠的程度作为评估雪豹捕食家畜潜在风险的指标, 从而识别雪豹-家畜冲突的高危区域。结果表明, 在邛崃山中部的保护区群中, 模型预测的雪豹适宜栖息地面积为871.14 km ², 牦牛适宜栖息地面积为988.41 km ², 二者重叠面积达534.47 km ², 主要分布在研究区西部的高山草甸地区, 占域内雪豹适宜栖息地总面积的61.35%。研究区域内总体上可能存在较高的雪豹-家畜冲突风险。在这些自然保护区以及新建的大熊猫国家公园的管理规划中, 应把高山放牧作为对区内野生雪豹种群的关键威胁之一, 重点关注模型预测的人兽冲突高危区域, 通过改变社区牧业管理方式、发展社区替代生计等方式, 降低潜在冲突的风险。     

基于粪便DNA及宏条形码技术的食肉动物快速调查及食性分析

在陆地生态系统中, 大型食肉动物对于稳定食物网结构和生态系统功能有重要作用。在世界范围内, 由于栖息地丧失和破碎化、猎杀、人类活动干扰以及病原体的传播, 大型食肉动物生存正面临严重威胁, 多种食肉动物地理分布范围及种群数量大幅度缩减。如何有效保护大型食肉动物物种多样性及种群已经成为世界关注的焦点问题和保护生物学的重要研究方向。川西高原地处我国西南山地与青藏高原东缘交界地带, 属于世界生物多样性热点地区, 是世界大型食肉动物物种最丰富的地区之一, 而日益增强的人类活动可能会加剧对当地动植物资源的破坏, 进而威胁野生食肉动物的生存。获得准确的物种多样性信息及食肉动物食性数据有助于深入了解该地区生态系统结构及食物网关系, 对研究物种共存机制及生物多样性保护有重要意义。本研究通过从四川甘孜藏族自治州新龙县和石渠县野外采集的食肉动物粪便样品中提取DNA, 利用DNA条形码进行物种鉴定, 快速获得该地区食肉动物物种构成信息。38份粪便样品经鉴定来自于7种食肉动物, 分别为5种大型食肉动物(狼Canis lupus、棕熊Ursus arctos、豹Panthera pardus、雪豹P. unica、狗Canis lupus familiaris)和2种中小型食肉动物(豹猫Prionailurus bengalensis、赤狐Vulpes vulpes)。进一步利用高通量测序和宏条形码技术对7种食肉动物粪便中的食物DNA进行精准食性分析, 得到包含19种哺乳类、8种鸟类和1种鱼类共计28个不同的食物分子可操作分类单元(molecular operational taxonomic unit, MOTU)。结果显示, 狼、狗、棕熊最主要的食物来源为偶蹄目动物, 其中取食频率最高的物种为家牦牛(Bos grunniens); 而豹猫和赤狐食物中小型哺乳动物如啮齿目和兔形目占重要比例, 其中高原松田鼠(Neodon irene)和高原鼠兔(Ochotona curzoniae)被取食频率最高。豹和雪豹的食物分别为偶蹄目的中华斑羚(Naemorhedus griseus)和岩羊(Pseudois nayaur)。本研究显示了粪便DNA及宏条形码技术在食肉动物多样性快速调查及高通量精确食性分析中的应用前景, 并为此类研究提供了技术路线的有力借鉴。     

四川邛崃山脉雪豹与赤狐时空生态位关系

食肉动物是生态系统中关键的功能类群,探究顶级捕食者和次级捕食者的种间作用和共存机制有助于我们深入理解生态系统变化和物种种群动态变化的驱动机制,是目前全球大型兽类种群衰退背景下的重要议题。在动物物种生态位的诸多维度中,空间与时间生态位是其中最为关键的两个维度,了解同域分布物种之间在时、空生态位上的相互关系是探究物种共存机制的基础。本研究以邛崃山脉中部的卧龙国家级自然保护区为研究区域,使用红外相机技术与粪便DNA技术在区内的高山生境开展野外调查,收集雪豹（Panthera uncia,分布点数量n=198）与赤狐（Vulpes vulpes,n=68）的分布数据,分别使用MaxEnt物种分布模型和日活动模式分析来探究区内雪豹和赤狐在时、空生态位上的相互作用关系。结果显示,在空间上,研究区域内雪豹和赤狐的潜在适宜分布区重叠面积404.08 km²,主要集中在保护区西北部的高海拔区域,分别占二者适宜栖息地总面积的77.74%和80.79%,重叠程度较高;在垂直分布上,区内雪豹分布的平均海拔较赤狐稍高,赤狐的海拔分布范围较雪豹稍广,但两物种在垂直方向上的重叠程度也较高,均在海拔4 300 m左右出现分布高峰。在时间生态位上,雪豹（独立探测数n=351）与赤狐（n=155）的日活动模式均为双峰型,雪豹偏向晨昏性而赤狐更偏向夜行性,整体上二者日活动节律重叠度较高（Δ=0.68）;在有雪豹活动的位点上以及两周内曾有雪豹活动的情况下,赤狐会加强夜间活动,降低其日活动节律与雪豹之间的重叠程度,但其日活动模式未有显著改变。本研究的结果初步揭示了雪豹与赤狐的时空生态位关系,将为深入理解高山生态系统中顶级捕食者与次级捕食者的共存机制提供实例与基础信息,同时也将为保护区针对这些食肉动物种群的精细化管理提供支持。