大象保护是南部非洲的一项主要任务，但栖息地丧失和城市化意味着这种分布广泛的厚皮动物越来越被限制在野生动物保护区等保护区内。风险是什么?被限制的种群可能会随着时间的推移而出现基因隔离，使大象更容易受到疾病和环境变化的影响。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和南非比勒陀利亚大学最近的一项研究表明，非洲保护管理人员如何在七个国家地区创建和优化大象迁徙走廊。该研究提供了一张地图，显示了可以满足大象栖息地需求并允许种群间更多基因流动的景观连接。

“其他研究小组以前也整合过基因和空间数据，但通常是在更局部的范围内进行。我们的研究是第一个将如此大地理区域内的南部非洲象的两种数据结合起来的研究，”主要作者AlidadeFlamingh说道，她在伊利诺斯大学农业、消费者和环境科学学院(ACES)动物科学系攻读博士学位期间完成了这项研究。她现在是CarlR.Woese基因组生物学研究所的博士后研究员。

规模之所以重要，是因为非洲象的活动范围非常广——活动范围可达11,000平方公里，即超过270万英亩——而且它们经常长途跋涉以避开不适合的栖息地。通过一次分析捕捉到如此规模绝非易事。

“这是一项艰巨的任务。我们与比勒陀利亚大学保护生态研究中心的合作伙伴一起，收集了整个范围内大象粪便的非侵入性DNA样本，”德弗莱明说。“CERU还提供了来自近54,000个地点的80头带项圈的大象的GPS追踪器数据。”

GPS项圈数据显示了大象如何在景观中移动，但无法表明这种移动是否会导致基因流动。相反，DNA数据记录了基因流动，但无法显示大象如何移动以实现这一目标。整合这两组数据需要景观遗传学方法。

“景观遗传学借鉴了电路理论的一些想法，探讨了动物如何移动并实现基因流动。我们的方法着眼于大象在该地区沿多条路径移动时遇到的阻力或成本，以解释丢失或获得单个路径的可能性，”论文合著者、伊利诺伊州自然历史调查局博士后研究员NathanAlexander说道。Alexander在ACES自然资源与环境科学系攻读博士学位期间参与了该项目。

在这种情况下，成本包括陡峭的山坡、植被稀少的贫瘠地区、人口稠密的人类居住区以及远离水源的地区。研究人员将这些环境挑战与DNA数据结合起来，解释了大象如何在栖息地中穿行，确定了维持保护区内基因流动的关键路线。

“我们没有发现简单的线性关系，即更合适的栖息地成本更低。相反，我们发现了一种明显的非线性模式，即最不合适的栖息地对大象在整个景观中的活动或分布影响最大，”德·弗莱明说。“中等栖息地并不一定会像这些非常非常不适合的栖息地那样决定它们的活动。如果你仔细想想，这是积极的。它们可以容忍中等栖息地，仍然可以穿过它们。”

什么样的栖息地才算是“非常非常不适合”的栖息地?研究人员确定了博茨瓦纳没有植被的马卡迪卡迪盐沼等地区，以及人口稠密的人类居住区。为避开这些地区的大象提供连接也将减少人象冲突，这对大象来说是一个明显的威胁。

德弗拉明表示，这项研究获得的见解可以帮助南部非洲的政府当局和非政府组织在当地制定强有力的保护举措。

“南非是全非洲大象数量最多的地区。因此，任何保护工作，尤其是那些避免人象冲突的工作，都将保护相当多的大象种群，”ACES动物科学教授、资深作者AlRoca说道。“我们在CERU的合作伙伴[...]在这些工作中确实发挥了至关重要的作用。”

这篇论文是为了纪念论文共同作者鲁迪·范阿尔德(RudivanAarde)，他作为CERU负责人在启动这项研究中发挥了重要作用，并在研究进行时去世。

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