Сохранение пойменных экосистем рек является одной из самых серьезных проблем 21 века. Леса на берегах рек или вдоль ручьев часто поддерживают богатое и уникальное разнообразие растений и животных, отчасти благодаря высокой влажности почвы. Эти районы важны для поддержания качества воды, предотвращения эрозии и обеспечивают важную среду обитания для диких животных. Многие из этих так называемых прибрежных лесов были фрагментированы или развиты из-за их расположения у воды. Полезность рек для транспорта, например, привела к превращению этих лесов в сельскохозяйственные и жилые районы. Меры по предотвращению наводнений и борьбе с ними также привели к фрагментации многих из этих участков. Хорошо известно, что эта фрагментация влияет на способность растений и животных свободно перемещаться, а также влияет на другие экологические процессы, такие как поток питательных веществ и генов. Обеспечение того, чтобы эти леса оставались связанными друг с другом посредством создания «коридоров», областей среды обитания, соединяющих фрагментированные среды обитания, имеет жизненно важное значение для сохранения этих экологически важных участков. Информация о том, как реализовать сеть этих коридоров для обеспечения максимальной эффективности, ограничена, особенно для экосистем речных пойм.
Как мы определяем участки-кандидаты для создания, сохранения или восстановления в качестве прибрежных лесных коридоров? Один из подходов заключается в изучении влияния фрагментации леса на поток генов, как сообщается в журнале Biological Conservation. Группа ученых под руководством доктора Икуйо Саеки из Университета Цукуба, Япония, изучила поток генов исчезающего клена Acer miyabei, используя ландшафтную генетику, мощный и все более популярный инструмент в проектах по сохранению. Он включает в себя интеграцию популяционной генетики и экологии ландшафта, чтобы изучить, как недавние изменения ландшафта, например фрагментация среды обитания, повлияли на генетическое разнообразие видов.
Acer miyabei обитает только в редких и нетронутых низменных поймах северной Японии. Его популяция сокращается из-за утраты и фрагментации среды обитания. За последние 50 лет большая часть плоских низменностей и естественных лесов в значительной степени была преобразована в городское и сельскохозяйственное использование. A. miyabei опыляется насекомыми, а его семена разносятся ветром и водой. Его долгая продолжительность жизни позволяет сравнивать генетические вариации у молодых (маленьких) и зрелых (крупных) особей. В исследовании деревья были классифицированы как молодые или зрелые путем измерения диаметра самого большого ствола на высоте груди (DBH) - у молодых деревьев DBH был меньше, чем у старых деревьев. Листовые ткани для выделения ДНК были собраны с 290 деревьев на 13 участках, охватывающих бассейны семи рек. Затем для каждого дерева был получен генотип ДНК, который сравнивался между 13 популяциями, а также между маленькими и большими деревьями в каждой популяции с использованием передовых методов ландшафтной генетики.
В целом, небольшие группы деревьев имели более высокий уровень генетической дифференциации, чем большие группы деревьев. Это говорит о том, что более мелкие (т.е. более молодые) деревья подвергаются большей генетической изоляции, чем более крупные (т.е. более старые) деревья из-за недавней фрагментации леса. Поскольку поток генов между более молодыми популяциями деревьев уменьшается, у них меньше общих аллелей (вариантных форм гена). Этот эффект можно объяснить методом размножения дерева, при котором опыление осуществляется в основном двукрылыми (мухами), которые размножаются в опавших листьях. Таким образом, потеря лесов, вероятно, уменьшает поток генов через опыление. Исследование также показало, что окружающие леса, а также леса вдоль рек важны для поддержания потока генов у A. miyabei.
Д-р Саеки заключает, что «остаточные популяции A. miyabei важны как резервуары генетического разнообразия, и их места обитания должны быть сохранены». В исследовании рекомендуется сохранять леса вдоль рек, а также окружающие их леса, чтобы способствовать связности. Приоритет следует отдавать районам вокруг генетически изолированных популяций. Д-р Саеки надеется, что результаты этого исследования помогут определить районы-кандидаты для восстановления или сохранения в качестве коридоров в сохранении других прибрежных лесов в будущем.