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研究人员为探究景观结构对东部灰袋鼠（Macropus giganteus）遗传分化的影响，开展相关研究，发现基因流受景观结构和人为因素影响，该成果对保护规划意义重大。
城市扩张下东部灰袋鼠的遗传困境与探索
在全球城市化进程加速的当下，城市如同不断扩张的巨兽，无情地吞噬着自然栖息地。据联合国预测，到 2050 年全球人口将接近 97 亿，城市扩张对生物多样性的影响愈发严重。在澳大利亚，大量的自然栖息地因农业、林业和城市建设而被破坏，生物多样性面临严峻挑战。
城市和乡村的快速变化，使得野生动物的生存环境变得极为复杂。它们不仅要面对物理屏障，如建筑物、水 ways 等，还要应对行为屏障，像对陌生地形的恐惧，这些都严重影响了它们的正常活动和基因交流。对于大型陆地哺乳动物而言，栖息地的碎片化可能导致遗传多样性降低、近亲繁殖等问题，甚至可能走向灭绝。
东部灰袋鼠（Macropus giganteus）作为澳大利亚的标志性动物，广泛分布于城市、乡村和城市化景观中。它们通常以小群体形式生活，依赖森林作为栖息地，周边的草地则为其提供食物来源。然而，随着城市的扩张，东部灰袋鼠的生存面临诸多挑战。在东南昆士兰州，袋鼠的死亡率因栖息地破碎化和土地利用变化而急剧上升，部分种群数量自 2000 年以来估计下降了约 40%。尽管东部灰袋鼠目前在澳大利亚被列为 “低关注度物种”，但一些城市和城郊地区的种群仍面临灭绝风险。
为了深入了解景观结构对东部灰袋鼠基因流的影响，来自澳大利亚阳光海岸大学等机构的研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《Landscape Ecology》杂志上，为大型哺乳动物在城市化压力下的保护提供了重要参考。
研究方法
研究人员选取了澳大利亚阳光海岸地区作为研究区域，该地区正处于快速城市化进程中。他们收集了 2016 年至 2021 年间的非侵入性 DNA 样本，这些样本来自 12 个种群的 215 份粪便样本。通过对样本的基因分型和筛选，最终确定了 130 只东部灰袋鼠个体用于后续分析。
在研究景观结构对基因流的影响时，研究人员选取了 12 种景观结构变量，包括植被指数、地形、植被结构、基础设施和水文特征等。这些变量被转换为连续的栅格图层，并通过双线性插值法将其分辨率调整为 50、75、100 和 500 米，以模拟不同的空间尺度。
为了测试隔离 - 距离（Isolation-by-Distance，IBD）和隔离 - 抗性（Isolation-by-Resistance，IBR）对东部灰袋鼠基因变异模式的影响，研究人员使用了景观遗传学方法。通过 R 包 ResistanceGA 进行单变量和多变量表面优化，模拟基因流的空间遗传抗性。同时，利用 Circuitscape 软件计算成对阻力距离，并通过 Akaike 信息准则校正样本大小（AICc）和自展评估来确定模型的支持度。
研究结果
在成功基因分型的 130 只东部灰袋鼠个体中，研究人员发现总体上成对种群的 FST值显示出低至中等程度的分化，大部分种群之间的分化具有统计学意义。Mantel 测试表明，观察到的遗传分化与测地距离之间存在显著相关性。
单变量优化结果显示，IBR 模型在所有变量和尺度上均得到支持，大多数模型在各尺度上的表现优于 IBD 和空模型。生物物理变量方面，水分含量（ΔNDMI）和植被健康（ΔNDVI705）的变化在所有尺度上都能较好地解释观察到的遗传分化，其中 ΔNDMI 在各尺度上均为顶级模型，而 ΔNDVI705的支持度则表现出尺度依赖性。主要水道在解释遗传分化方面总体上优于 IBD 模型，且在不同尺度上对基因流的影响不同。植被结构方面，分层植被结构和树冠高度镶嵌体能够解释遗传分化，其中地面层在各尺度上的支持度较高，但在细尺度上对基因流有阻碍作用。地形变量在解释遗传分化方面支持度较弱，但 DEM 模型在 100 米分辨率时为顶级模型。
代表人为变量的模型（主要道路、建筑物、绿色基础设施）在解释观察到的遗传分化方面得到了一致支持，但绿色基础设施除外。建筑物是解释遗传分化最受支持的模型，在不同尺度上对基因流的影响也有所不同。主要道路在细尺度上与基因流减少相关，而建筑物在更广泛的尺度上通过分割地理区域影响基因流。
与单变量建模相比，景观组合在解释遗传分化方面支持度较弱，但也表现出尺度依赖性。探索性模型（CHM + 主要水道）在细尺度和中尺度（50 - 100 米）上最能解释观察到的遗传距离，而 LM1（CHM + 建筑物）模型在更广泛的尺度（500 米）上更受支持。
最终的加权遗传连通性图显示，基因流路径在不同空间尺度上存在差异。在细尺度和宽尺度（50 和 500 米）上，建筑物是基因连通性的明显障碍；而在中尺度（75 - 100 米）上，主要水道对基因流的阻碍作用更为突出。在细尺度（50 米）上，基因流严重依赖残余绿地，且北部种群之间的遗传连通性密度高于南部种群。
研究结论与意义
这项研究首次对袋鼠科物种的空间遗传屏障进行建模，并绘制了城市化景观中的遗传连通性图。研究表明，阳光海岸地区存在显著的生物物理和人为景观屏障，这些屏障在不同尺度和栖息地组成中有所变化。IBR 对遗传分化的影响比 IBD 更为显著，且景观结构对基因流的影响具有尺度依赖性。
研究结果为东部灰袋鼠及其他大型哺乳动物的保护规划提供了重要依据。在制定保护策略时，应充分考虑景观结构对基因流的影响，尤其是建筑物和主要道路等人为基础设施的作用。同时，研究还发现并非所有残余绿地都能提供相同的功能连通性，这提示在保护规划中需要更细致地评估栖息地的质量和连通性。
此外，该研究还强调了在城市化进程中，对大型哺乳动物进行保护管理的紧迫性。尽管东部灰袋鼠目前在国家层面被列为 “低关注度物种”，但在一些地区，其种群面临的威胁不容忽视。未来需要更多的研究来深入了解大型哺乳动物对城市化的响应，以及如何更好地保护它们的遗传多样性和生态功能。
