基于iDNA指标评估自然保护区管理成效

Nature reserves are the world’s most important institutions for conserving biodiversity and, currently, ~15% of the world’s terrestrial habitats are preserved by nature reserves. However, very little is known about the effectiveness of these reserves at protecting the species that live within. This project focuses on measuring reserve effectiveness because the lack of such information is a general problem throughout the world, and is particularly severe for vertebrate species. We propose to use high-throughput methods to sequence iDNA from leeches collected in the Ailaoshan national-level nature reserve of Yunnan province to detect and track range expansion and contraction in a full range of vertebrate species via occupancy models. We will (1) map the distribution of wild vertebrates in the Ailaoshan nature reserve, (2) speculate the changes in activity range and population sizes of local species, (3) develop a new method using iDNA from leeches to monitor biodiversity that is rapid, cheap, informative, and auditable for nature reserves, and (4) conduct validation tests on iDNA methods. In sum, this project will produce an efficient method for providing biodiversity indicators based on iDNA, which can be used to measure how well nature reserves protect vertebrate wildlife and be used for performance assessments in nature reserve management.

建立自然保护区是保护生物多样性最重要的措施。至2015年，全球已经有大约15%的陆地面积被划为自然保护区，但是由于缺乏野生动物（尤其是脊椎动物）的多样性信息，如何评估这些保护区的管理成效，即它们是否真正有效地保护了当地物种，是一个全球性的难题！因此，本项目将以蚂蝗为主要采集对象，结合高通量测序和iDNA（通过寄生无脊椎动物获得的宿主DNA称为iDNA）技术，通过生物信息学以及占据模型的统计学分析，对云南省哀牢山自然保护区的陆生脊椎动物多样性进行调查，我们将（1）绘制哀牢山自然保护野生脊椎动物的分布图谱，（2）推测当地各物种的活动范围以及群体大小的变化，（3）为自然保护区的野生脊椎动物普查建立一个快速高效的、高信息量的、并且能让第三方验证的方法，（4）对基于iDNA技术的该方法进行验证。最终，我们希望通过本项目的工作为评估自然保护区的管理成效提供基于DNA 的生物多样性指标。

建立自然保护区是实现生物多样性保护的核心措施， 然而如何评估其保护效率仍然是一个难题。为了解决这一难题，我们首次利用蚂蝗吸食血液中的DNA（iDNA）进行了一次大规模的尝试， 对占地677平方公里的位于中国西南部云南省的哀牢山国家自然保护区进行了一个全局的脊椎动物多样性的评估。在本研究中，该保护区被划分成172个巡逻区，由163位护林员在巡视过程中采集了总共30468只蚂蝗，在这些蚂蝗的测序数据中，我们鉴定得到86个脊椎动物物种，包括两栖类，鸟类，哺乳类，爬行类。我们的多物种占据模型分析结果显示基于蚂蝗的iDNA技术可以为评估自然保护区对脊椎动物的保护效率创建一个高效的、可重复的、易于被大众接受理解的，并且可以被审计的结果指标，该指标可以用于评估保护区对脊椎动物多样性的保护效率，从而确保保护区有助于实现全球生物多样性目标。