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博雅彩票注册官网小哺乳动物适应性进化与管理学科组最新发现:青藏高原鼠害暴发有奥秘!

2021-07-23  科技处

  高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原特有的植食性小哺乳动物,该动物为什么不冬眠,且冬季死亡率仅有4-6%;为什么在过度放牧地区高原鼠兔种群呈急剧增长模式,家畜与鼠兔之间存在着怎样的互惠关系? 带着这些科学问题,中国科学院西北高原生物研究所小哺乳动物适应性进化与管理学科组、动物研究所王德华研究员研究组和遗传与发育研究所 John Speakman 研究员研究组的科研人员新近完成了一项历时13年的合作研究,揭示出青藏高原鼠害暴发的奥秘。本研究于2021年7月20日以 Surviving winter on the Qinghai-TibetanPlateau: pikas suppress energy demands and exploit yak feces to survive winter 为题在线发表在美国科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)上(DOI:10.1073/pnas.2100707118)。

  采用双标记水(Doubly-labelledwater)技术,研究人员在野外测定了高原鼠兔每日能量消耗(Dailyenergy expenditure, DEE)的季节变化,发现尽管冬季的平均环境温度比夏季低25oC,但高原鼠兔冬季每日能量消耗比夏季降低了约30%。热中性区内静止代谢率(restingmetabolic rate at thermoneutrality, RMRt)的测定结果显示冬季高原鼠兔代谢范围非常低(DEE/RMRt=1.60 ± 0.30),代谢范围对于动物的地理分布边界、繁殖输出和生存能力等具有重要的决定作用。

  

  双标水技术(DLW)测定的青藏高原野外生活高原鼠兔的每日能量消耗(图中的空心点表示数据来自夏季6月到9月,实心黑色点表示数据来自冬季11月到次年3月。图中的两条直线表示拟合的线性关系

  通过在鼠兔腹腔内埋置体温记录装置和在野外对其活动进行录像记录等方法,研究人员发现冬季高原鼠兔能量消耗的显著降低主要是通过降低体温和减少活动量来实现,而且环境温度越低体温下降的幅度越大。甲状腺素(T3和T4)的测定表明,高原鼠兔代谢水平下降可能通过甲状腺素系统进行调节。

  

  腹腔埋置温度记录器的高原鼠兔(n=6)夜间和白天体温的平均值与环境温度之间的关系(图中的直线表示线性关系:红色直线表示夜间和白天体温分别对环境温度的线性拟合关系,黑色直线表示所有温度数据对环境温度的线性拟合关系。鼠兔的体温随环境温度的降低而下降,且在夜间时更加明显)。

  研究人员还发现,在家牦牛(Bos grunniens)密度较高的地区,冬季高原鼠兔会减少地面的活动时间;通过直接的鼠兔行为观察和在鼠兔胃内容物中发现牦牛的DNA等信息,确定了高原鼠兔取食牦牛粪便的事实。此外,还发现冬季牦牛和鼠兔肠道微生物组成在冬季具有很高的趋同性。

   

  高原鼠兔(Ochotona curzoniae); 高原鼠兔取食牦牛粪便

  这些结果表明高原鼠兔除了摄入常规的食物之外,还可取食家牦牛的粪便以补充能量。这种不同物种间的食粪行为,使高原鼠兔种群在牦牛密度高的地方能够更加繁盛,这部分解释了为什么高原鼠兔种群密度在其食物的直接竞争者(牦牛)数量多的地方反而更高的原因。本项研究为探索青藏高原物种互惠共生、鼠害生态治理以及生物多样性保护等提供了一个极好的范式。

  中国科学院西北高原生物研究所小哺乳动物适应性进化与管理研究组博士研究生付海波为论文的共同第一作者,王增礼等参与了部分野外数据收集工作,张良志承担了肠道微生物的测定及分析工作,张堰铭研究员为论文的共同通讯作者。 该研究得到国家自然基金面上项目(31670394),“国家重点研发计划(专项)”(2016YFC0501905)项目的资助。

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