Land - cover patterns differentially affect population genetic structure and connectivity of two anurans：解析土地覆盖模式对两种无尾两栖动物种群的影响
《Landscape Ecology 4.0》：Land-cover patterns differentially affect population genetic structure and connectivity of two anurans
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在当今，土地利用 / 土地覆盖变化（LULCC）影响物种栖息地与连通性，但现有连通性度量未充分考虑动物运动行为。研究人员以美国蟾蜍（Anaxyrus americanus）和布兰查德蛙（Acris blanchardi）为对象，探究相关影响。结果发现景观特征对功能连通性影响更大，且物种反应有差异，这为物种保护与管理提供依据。
在大自然的舞台上，土地利用和土地覆盖的变化（LULCC）正悄然改变着众多物种的生存环境。这种改变就像一把双刃剑，一方面减少了栖息地的面积，另一方面增加了栖息地斑块之间的屏障，严重限制了物种在不同栖息地之间的扩散。对于许多物种来说，这意味着它们的生存空间被压缩，种群之间的基因交流也受到了阻碍。以两栖动物为例，它们在不同的生命阶段需要依赖不同的栖息地，而 LULCC 对陆地和水生生境的影响，让两栖动物的生存面临着巨大的挑战。
目前，在研究物种连通性方面，虽然已经有很多方法，但仍存在不少问题。许多连通性的度量方法并没有直接考虑到动物的定量运动行为，这就导致无法准确了解特定景观特征对整体连通性的相对影响。而且，对于不同物种对相同景观特征的反应差异，以及这些差异如何影响种群连通性，我们的认识还十分有限。在这样的背景下，开展相关研究就显得尤为重要，它能够帮助我们更好地理解物种在变化的环境中的生存状况，为保护生物多样性提供科学依据。
为了深入探究这些问题，来自美国鲍灵格林州立大学（Bowling Green State University）、迈阿密大学（Miami University）、俄亥俄州立大学（Ohio State University）等机构的研究人员，以美国蟾蜍（Anaxyrus americanus）和布兰查德蛙（Acris blanchardi）这两种广泛分布于北美东部的无尾两栖动物为研究对象，开展了一项关于种群遗传学和景观传导性的研究。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是组织样本采集，从美国俄亥俄州西南部 21 个地点收集了 99 只美国蟾蜍和 92 只布兰查德蛙的脚趾组织样本；接着进行基因分析，利用双酶切限制性位点相关 DNA 测序（ddRADseq）技术处理样本，获取基因数据；之后运用多种种群遗传分析工具，如计算成对 FST 值、进行稀疏非负矩阵分解（sNMF）分析等，来评估种群遗传结构和基因流；最后借助 R 包 radish 等进行景观遗传学分析，评估景观因素对种群连通性的影响。
下面来看看具体的研究结果：
ddRAD 处理和遗传多样性 ：通过对样本的处理，美国蟾蜍共鉴定出 897,482 个位点，布兰查德蛙鉴定出 937,484 个位点。经过质量过滤，最终美国蟾蜍有 77 个个体的 96,056 个位点，布兰查德蛙有 73 个个体的 18,184 个位点用于后续分析。美国蟾蜍所有位点的观察杂合度较低，而布兰查德蛙的观察杂合度除个别位点外相对较高。种群结构、基因流和隔离距离模式（IBD） ：美国蟾蜍采样点之间的成对 FST 值在 < 0.001 到 0.296 之间，布兰查德蛙在 < 0.001 到 0.482 之间。sNMF 分析表明，美国蟾蜍个体最佳遗传簇数 K = 2，布兰查德蛙 K = 3（K = 4 也有一定支持度）。两种物种都存在显著的不对称基因流，且 Mantel 检验显示遗传距离和地理距离之间存在正相关。景观遗传学 ：研究发现基于物种特定行为数据选择的景观变量，如森林和农业用地比例，对景观尺度的抗性有显著影响。美国蟾蜍的连通性受森林比例平方和河岸栖息地的影响，而布兰查德蛙受农业用地比例和河岸栖息地的影响，主要道路对其连通性也有一定影响。优化的景观传导表面和电流密度图显示，两种物种在河岸栖息地网络的功能连通性最高。
研究结论和讨论部分指出，本研究表明行为数据在景观尺度的连通性模型中具有重要作用，虽然它能解释部分遗传模式，但景观特征如河岸栖息地和主要道路对整体功能连通性的影响更强。而且，相同景观对两种物种连通性的影响存在差异，美国蟾蜍在农业栖息地和跨越道路时可能相对更具移动能力，而河岸栖息地对两种物种都是重要的移动走廊。此外，多物种分析在景观遗传学中具有重要意义，通过选择已知物种特异性反应的参数，可以更好地进行多物种分析，为有针对性的管理和保护工作提供信息。该研究发表在《Landscape Ecology》上，为理解物种对 LULCC 的反应提供了新的视角，强调了在评估功能连通性时纳入自然和人为景观特征的重要性，对物种保护和管理具有重要的指导意义。
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