URBANA, Ill. — Ochrona słoni jest głównym priorytetem w południowej Afryce, ale utrata siedlisk i urbanizacja oznaczają, że te rozległe gruboskórne zwierzęta są coraz bardziej ograniczone do obszarów chronionych, takich jak rezerwaty przyrody. Ryzyko? Ograniczone populacje mogą z czasem stać się genetycznie izolowane, co sprawi, że słonie będą bardziej podatne na choroby i zmiany środowiskowe.

Niedawne badanie przeprowadzone przez University of Illinois Urbana-Champaign i University of Pretoria w Republice Południowej Afryki pokazuje, jak afrykańscy zarządcy ochrony przyrody mogliby tworzyć i optymalizować korytarze przemieszczania się słoni w regionie siedmiu krajów. Badanie przedstawia mapę pokazującą połączenia krajobrazowe, które wspierałyby potrzeby siedliskowe słoni i umożliwiały większy przepływ genów między populacjami.

„Inne grupy badawcze integrowały już wcześniej dane genetyczne i przestrzenne, ale zazwyczaj odbywało się to na bardziej lokalną skalę. Nasza była pierwszą, która połączyła oba typy danych dla południowoafrykańskich słoni na tak dużym obszarze geograficznym” — powiedziała główna autorka Alida de Flamingh, która ukończyła badanie w ramach swojego programu doktoranckiego na Wydziale Nauk o Zwierzętach, będącym częścią College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) na Uniwersytecie Illinois. Obecnie jest badaczką podoktorską w Carl R. Woese Institute for Genomic Biology.

Skala ma znaczenie, ponieważ afrykańskie słonie mają bardzo duże areały domowe — sięgające 11 000 kilometrów kwadratowych lub ponad 2,7 miliona akrów — i często pokonują duże odległości, aby uniknąć nieodpowiedniego siedliska. Uchwycenie tej skali w jednej analizie nie było łatwym zadaniem.

„To było ogromne przedsięwzięcie. Wybraliśmy się z naszymi partnerami z Conservation Ecology Research Unit na University of Pretoria, aby zebrać nieinwazyjne próbki DNA z odchodów słoni z całego obszaru” — powiedział de Flamingh. „CERU przekazało również dane z lokalizatorów GPS 80 słoni z obrożami w prawie 54 000 lokalizacji”.

Dane z obroży GPS pokazują, jak słonie poruszają się po krajobrazie, ale nie mogą wskazać, czy ten ruch prowadzi do przepływu genów. Z kolei dane DNA dokumentują przepływ genów, ale nie mogą pokazać, jak słonie poruszały się, aby to się stało. Zintegrowanie tych dwóch zestawów danych wymagało podejścia genetyki krajobrazu.

„Genetyka krajobrazu adaptuje niektóre idee z teorii obwodów elektrycznych, aby omówić, w jaki sposób zwierzęta mogą się poruszać i osiągać przepływ genów. Nasze podejście bierze pod uwagę opory lub koszty, jakie napotykają słonie, gdy poruszają się wieloma ścieżkami w regionie, uwzględniając możliwość utraty lub zyskania indywidualnych ścieżek” — powiedział współautor Nathan Alexander, badacz podoktorancki w Illinois Natural History Survey. Alexander pracował nad projektem podczas swojego programu doktoranckiego w Department of Natural Resources and Environmental Sciences w ACES.

Koszty w tym przypadku obejmowały strome zbocza, jałowe obszary z niewielką lub żadną roślinnością, gęsto zaludnione osiedla ludzkie i obszary oddalone od wody. Naukowcy połączyli te wyzwania środowiskowe z danymi DNA, aby wyjaśnić, w jaki sposób słonie mogą poruszać się po swoim siedlisku, identyfikując kluczowe trasy w celu utrzymania przepływu genów przez obszary chronione.

„Nie znaleźliśmy prostej liniowej zależności, w której bardziej odpowiednie siedliska są mniej kosztowne. Zamiast tego znaleźliśmy wyraźny nieliniowy wzór, w którym najmniej odpowiednie siedliska mają największy wpływ na ruch słoni lub ich rozmieszczenie w krajobrazie” — powiedział de Flamingh. „Przejściowe siedliska niekoniecznie dyktują ich ruchy tak bardzo, jak te naprawdę, naprawdę nieodpowiednie siedliska. To pozytywne, jeśli się nad tym zastanowić. Są tolerancyjne wobec siedlisk pośrednich i nadal mogą się przez nie przemieszczać”.

Co kwalifikuje się jako „naprawdę, naprawdę nieodpowiednie” siedlisko? Naukowcy zidentyfikowali obszary takie jak pozbawione roślinności saliny Makgadikgadi w Botswanie, a także gęsto zaludnione osiedla ludzkie. Zapewnienie połączeń dla słoni, które unikają tych obszarów, zmniejszy również konflikt między ludźmi a słoniami, co jest wyraźnym zagrożeniem dla słoni.

De Flamingh powiedział, że wnioski z badania mogą pomóc władzom rządowym i organizacjom pozarządowym w południowej Afryce w opracowaniu solidnych inicjatyw na rzecz ochrony środowiska w terenie.

„Południowa Afryka ma największą liczbę słoni w całej Afryce. Więc wszelkie wysiłki na rzecz ochrony tam, zwłaszcza te, które unikają konfliktu człowiek-słoń, chroniłyby całkiem duże populacje słoni” — powiedział starszy autor Al Roca, profesor nauk o zwierzętach w ACES. „Nasi partnerzy w CERU, a także nasi fundatorzy — International Fund for Animal Welfare i African Elephant Conservation Fund of the US Fish and Wildlife Service — są naprawdę kluczowi w tych działaniach”.

Badanie zatytułowane „Integracja modelowania przydatności siedlisk z przepływem genów poprawia wyznaczanie powiązań krajobrazowych wśród afrykańskich słoni sawannowych” zostało opublikowane w Różnorodność biologiczna i ochrona [DOI:10.1007/s10531-024-02910-0]. Artykuł jest poświęcony pamięci współautora Rudiego van Aarde, który odegrał kluczową rolę w uruchomieniu badania jako szef CERU i który zmarł w trakcie trwania badań.

Roca jest również związany z Instytutem Biologii Genomicznej im. Carla R. Woese’a, Illinois Natural History Survey i Szkołą Nauk Informacyjnych na Uniwersytecie Illinois.