生物多樣性的災難性喪失是當前全球面臨的重要問題之一,建立自然保護區是公認的保護生物多樣性的關鍵措施。截至2015年,全球已有約15%的陸地面積被劃為自然保護區,但由于缺乏野生動物(尤其是脊椎動物)的多樣性信息,如何判斷這些保護區是否真正有效地保護了當地生物多樣性,成為全球性難題。為解決這一難題,中國科學院昆明動物研究所研究員Douglas Yu課題組首次利用螞蝗吸食的脊椎動物血液中的DNA(iDNA,invertebrate-derived DNA),對占地677平方公里的哀牢山國家級自然保護區,開展脊椎動物多樣性全局調查。
本研究中,保護區被劃分成172個巡邏區,由163位護林員在巡視過程中采集螞蟥共計30,468只,在由螞蝗得到的iDNA數據中,鑒定得到86個脊椎動物物種,包括兩棲類、哺乳類、鳥類和爬行類,其中15個被世界自然保護聯盟(IUCN)認定為受威脅或接近受威脅的物種。多物種占據模型分析結果顯示:在群落水平,物種豐富度隨著海拔的升高以及與保護區邊緣距離的拉長而增加;在物種水平,大多數大型野生哺乳動物(如水鹿、黑熊、蘇門羚、毛冠鹿)在較高海拔、靠近保護區中央的地區分布更多,而家養動物物種(牛、綿羊、山羊等)和一個野生動物物種(赤麂)則在海拔較低的、靠近保護區邊緣的地區分布更多。
該研究證明了基于螞蝗iDNA的高通量條形碼技術可實際應用于大規模、高空間分辨率的野生脊椎動物多樣性評估調查。該研究是迄今為止基于iDNA開展的空間分辨度最高、規模最廣的野生脊椎動物多樣性調查。研究表明,哀牢山自然保護區(主要在其核心區域)為具有高保護價值的脊椎動物提供了保護空間。研究還展示了保護區由于人類活動(如農業、畜牧和偷獵)而引發退化的脆弱性。該研究為哀牢山自然保護區建立了基于iDNA的脊椎動物多樣性基線,未來的iDNA調查可以基于這個基線檢測各個物種分布的變化,作為評估自然保護區的效率指標。
相關研究成果以Measuring Protected-Area Effectiveness using Vertebrate Distributions from Leech iDNA為題,發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。該工作以昆明動物所為主導,由美國哈佛大學、云南省林業調查規劃院共同完成。研究工作得到中科院、國家自然科學基金、哈佛大學、云南省林業調查規劃院等的支持。