北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姚蒙、李晟課題組報(bào)道基于DNA宏條形碼解析我國西南山地多種食肉動(dòng)物復(fù)雜食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和物種共存機(jī)制
2021年9月21日,北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和北京大學(xué)生態(tài)研究中心姚蒙和李晟課題組在Current Biology上以研究長文(Article)發(fā)表題為“Prey partitioning and livestock consumption in the world’s richest large carnivore assemblage”的論文。該論文圍繞全球生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)“中國西南山地”,通過對(duì)3個(gè)山系生態(tài)系統(tǒng)中多種食肉動(dòng)物的1000余份糞便樣品的DNA metabarcoding(宏條形碼)分析,深入解析同域共存的食肉動(dòng)物的食性特征,量化構(gòu)建捕食者-獵物的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示,不同食肉動(dòng)物物種間存在不同程度的食性生態(tài)位分化,這可能是實(shí)現(xiàn)群落內(nèi)物種穩(wěn)定共存的重要機(jī)制。在藏族牧區(qū),家畜在大型食肉動(dòng)物的食物中占比較高,提示在人類活動(dòng)占主導(dǎo)作用的景觀中,文化包容性可能對(duì)大型食肉動(dòng)物種群延續(xù)起到了重要作用。
中國西南山地?fù)碛腥蚨鄻有宰罡叩氖橙鈩?dòng)物群落(照片為研究團(tuán)隊(duì)紅外相機(jī)野外實(shí)地拍攝)
陸地生態(tài)系統(tǒng)中食肉動(dòng)物物種如何在群落內(nèi)共存,以及捕食者與獵物之間如何構(gòu)建復(fù)雜的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu),是動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究的核心問題之一。地處青藏高原東緣的中國西南山地是全球大型食肉動(dòng)物多樣性最高的區(qū)域,為研究復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中食肉動(dòng)物之間以及捕食者-獵物之間的種間關(guān)系和共存機(jī)制提供了理想的研究場所。
本研究以中國西南山地的沙魯里山、邛崍山和岷山山脈為研究區(qū)域,在野外系統(tǒng)收集1,706份食肉動(dòng)物糞便樣品,成功鑒定出食肉動(dòng)物糞便1,185份,確定來源于17種食肉目哺乳動(dòng)物;從其中1,097份樣品通過基于糞便DNA metabarcoding技術(shù)獲得7.44億條序列數(shù)據(jù),檢測(cè)到分屬12目的95種脊椎動(dòng)物食物種類。利用分子食性分析結(jié)果,針對(duì)中國西南山地食肉動(dòng)物群落進(jìn)行定量食性組成、食性生態(tài)位關(guān)系和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的分析。
西南山地3個(gè)山系的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)食肉動(dòng)物-獵物的量化食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)
A. 岷山;B. 邛崍山;C. 沙魯里山;D.食物多樣性與食肉物種體重的關(guān)系
食肉動(dòng)物的加權(quán)食物物種體重與其體重呈線性正相關(guān)
結(jié)果顯示,不同食肉動(dòng)物物種的食物物種多樣性和系統(tǒng)發(fā)育多樣性呈現(xiàn)隨其自身體重增加而減小的趨勢(shì)特征;食肉動(dòng)物與其獵物的體重之間存在正相關(guān)性,體型相近的食肉動(dòng)物之間具有更高程度的食性重疊。在大型食肉動(dòng)物最為豐富的沙魯里山系,有蹄類家畜在野生大型食肉動(dòng)物和狗的食性中均占重要比例,同時(shí)狗也捕食一定量的野生獵物;在這一區(qū)域,我國西部地區(qū)傳統(tǒng)文化的積極作用,使得當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)于食肉動(dòng)物捕食家畜具有較高的耐受力與包容性,一定程度上緩解了人獸沖突的激烈程度。
沙魯里山大型食肉動(dòng)物對(duì)家畜具有強(qiáng)烈取食偏好
本研究基于分子食性技術(shù)和大樣本量的分析,在全球首次量化構(gòu)建了食肉動(dòng)物-獵物復(fù)雜食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)(食肉動(dòng)物物種數(shù)>3),闡明了復(fù)雜森林生態(tài)系統(tǒng)中食肉動(dòng)物之間的食性生態(tài)位關(guān)系及其與獵物之間食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。研究為中國西南山地多種食肉動(dòng)物的食性特征及食性生態(tài)位關(guān)系提供了關(guān)鍵信息,發(fā)現(xiàn)食性分化與家畜來源的食物補(bǔ)充是西南山地食肉動(dòng)物群落物種共存的重要機(jī)制。本研究開發(fā)并檢驗(yàn)了陸地生態(tài)系統(tǒng)中捕食者-獵物復(fù)雜食物網(wǎng)構(gòu)建的技術(shù)與方法,研究結(jié)果對(duì)理解食肉動(dòng)物共存機(jī)制具有重要的科學(xué)意義,豐富并完善了獸類群落中食肉動(dòng)物物種共存機(jī)制的理論基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)野生食肉動(dòng)物多樣性的保護(hù)、緩解人獸沖突并促進(jìn)人類與野生食肉動(dòng)物共存具有重要的參考價(jià)值。
論文第一作者邵昕寧(左)和沙魯里山地區(qū)喇嘛(右)在野外采集樣品
姚蒙(左)、李晟(右)在沙魯里山采集獸類糞便樣品
野外工作得到當(dāng)?shù)乇Wo(hù)區(qū)工作人員的大力協(xié)助
姚蒙、李晟為本論文的共同通訊作者。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生邵昕寧為論文的第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、青藏高原二次科考項(xiàng)目、生態(tài)環(huán)境部及香港海洋公園保育基金的支持。野外工作得到相關(guān)自然保護(hù)區(qū)與四川省林業(yè)和草原局的大力協(xié)助。
來源:北京大學(xué)


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