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为探究人类干扰对 Coula edulis 的影响,研究人员分析其基因流和再生动态,发现干扰未显著影响传播距离,且该物种在干扰森林中再生更好。
在神秘的非洲热带雨林中,树木的繁衍和生存与种子、花粉的传播息息相关。这些传播过程不仅影响着树木种群的生态和进化,还关乎着整个森林生态系统的平衡。然而,随着人类活动的加剧,如狩猎、森林砍伐和栖息地破坏,热带雨林的生态环境正面临着前所未有的挑战。在这样的背景下,研究人员迫切需要了解这些变化对树木种子和花粉传播以及种群再生的影响,这对于保护热带雨林的生物多样性至关重要。
此次研究由来自比利时布鲁塞尔自由大学(Université Libre de Bruxelles)、喀麦隆雅温得第一大学等机构的研究人员开展。他们以非洲热带雨林特有的树种 Coula edulis Baill.(以下简称 “Coula edulis”)为研究对象,这种树结出的 “非洲核桃” 是当地农村社区重要的食物和收入来源。研究人员通过对比三个受到不同程度人类干扰和哺乳动物数量不同的种群,对其基因流和再生动态进行深入研究。该研究成果发表在《BMC Ecology and Evolution》杂志上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是利用 21 个核微卫星标记(nuclear microsatellites markers)对大量样本进行基因分型,分析遗传多样性、近交参数等;二是通过亲子关系分析(parentage analysis)和邻域模型(neighbourhood model)来刻画当代种子和花粉的传播;三是借助精细尺度空间遗传结构(FSGS)分析来推断历史基因传播距离。
研究结果如下:
- 克隆性、遗传多样性、近交和自交率的特征:研究发现,该物种克隆繁殖水平较低。不同种群的成年和幼年队列的遗传多样性参数没有显著差异,但 MFR 种群的种子表现出较低的观察杂合度(HO)和较高的近交系数(FIS)。种子的自交率较高,不过从种子到幼苗阶段自交率大幅下降,这表明存在近交衰退现象(inbreeding depression)。
- 通过 FSGS 刻画历史基因传播:在每个种群中,亲缘关系系数(Fij)随地理距离的对数呈线性下降,这表明存在显著的 FSGS。通过间接方法估计的基因传播距离在不同种群有所差异,有效种群密度假设不同时,基因传播距离的估计值也不同。
- 通过直接分析刻画基因传播:直接分析发现,花粉传播距离比种子传播距离长,且不同种群的种子和花粉传播参数变化不大。尽管传播距离有限,但花粉和种子都有一定比例的外来移民,这意味着部分传播来自采样区域之外的树木。
- 历史和当代基因传播距离估计的比较:对比历史和当代基因传播距离发现,考虑到花粉介导的基因流部分被低估,两种方法得到的基因传播距离(σg)值趋于一致,这说明当代基因传播距离与历史基因传播距离没有显著差异。
- MFR 种群中的双亲近交和选型交配:在 MFR 种群中,研究人员发现存在选型交配现象,即相关个体之间的交配比随机交配更频繁,不过没有证据表明近交幼苗的死亡率更高。
- 直径结构及其对繁殖成功的影响:树干直径(DBH)对 Coula edulis 树木的繁殖成功有积极影响,较大直径的树木对种群再生的贡献更大,且该物种的繁殖起始直径相对较小。
- 直径分布分析和再生:不同种群的直径分布差异明显,受到干扰较多的 MFR 和 Fifinda 种群呈现 “倒 J” 形分布,表明再生持续进行;而最原始的 CMNP 种群再生能力较弱。
研究结论和讨论部分表明,人类干扰和哺乳动物狩猎对 Coula edulis 种子和花粉的传播距离没有显著影响,这可能是因为其主要传播者是受狩猎影响较小的啮齿动物。该物种在受干扰的森林中再生情况更好,这可能与种子和幼苗的捕食者减少、森林开放有利于其生长等因素有关,这也对该物种喜阴的特性提出了质疑。此外,研究中还发现了种子的高自交率和近交衰退现象,这与种子和幼苗的低数量有关。尽管 Coula edulis 对狩猎压力具有一定的弹性,但为了保护这一具有重要商业价值的物种的遗传多样性,保护其剩余种群仍然至关重要。