北京大學生命科學學院姚蒙、李晟課題組報道基于DNA宏條形碼解析我國西南山地多種食肉動物復雜食物網結構和物種共存機制
2021年9月21日,北京大學生命科學學院和北京大學生態(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區(qū)“中國西南山地”,通過對3個山系生態(tài)系統中多種食肉動物的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物的食性特征,量化構建捕食者-獵物的食物網結構。結果顯示,不同食肉動物物種間存在不同程度的食性生態(tài)位分化,這可能是實現群落內物種穩(wěn)定共存的重要機制。在藏族牧區(qū),家畜在大型食肉動物的食物中占比較高,提示在人類活動占主導作用的景觀中,文化包容性可能對大型食肉動物種群延續(xù)起到了重要作用。
中國西南山地擁有全球多樣性最高的食肉動物群落(照片為研究團隊紅外相機野外實地拍攝)
陸地生態(tài)系統中食肉動物物種如何在群落內共存,以及捕食者與獵物之間如何構建復雜的食物網結構,是動物生態(tài)學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物多樣性最高的區(qū)域,為研究復雜生態(tài)系統中食肉動物之間以及捕食者-獵物之間的種間關系和共存機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,在野外系統收集1,706份食肉動物糞便樣品,成功鑒定出食肉動物糞便1,185份,確定來源于17種食肉目哺乳動物;從其中1,097份樣品通過基于糞便DNA metabarcoding技術獲得7.44億條序列數據,檢測到分屬12目的95種脊椎動物食物種類。利用分子食性分析結果,針對中國西南山地食肉動物群落進行定量食性組成、食性生態(tài)位關系和食物網結構的分析。
西南山地3個山系的生態(tài)系統內食肉動物-獵物的量化食物網結構
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系
食肉動物的加權食物物種體重與其體重呈線性正相關
結果顯示,不同食肉動物物種的食物物種多樣性和系統發(fā)育多樣性呈現隨其自身體重增加而減小的趨勢特征;食肉動物與其獵物的體重之間存在正相關性,體型相近的食肉動物之間具有更高程度的食性重疊。在大型食肉動物最為豐富的沙魯里山系,有蹄類家畜在野生大型食肉動物和狗的食性中均占重要比例,同時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)傳統文化的積極作用,使得當地居民對于食肉動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物對家畜具有強烈取食偏好
本研究基于分子食性技術和大樣本量的分析,在全球首次量化構建了食肉動物-獵物復雜食物網結構(食肉動物物種數>3),闡明了復雜森林生態(tài)系統中食肉動物之間的食性生態(tài)位關系及其與獵物之間食物網結構。研究為中國西南山地多種食肉動物的食性特征及食性生態(tài)位關系提供了關鍵信息,發(fā)現食性分化與家畜來源的食物補充是西南山地食肉動物群落物種共存的重要機制。本研究開發(fā)并檢驗了陸地生態(tài)系統中捕食者-獵物復雜食物網構建的技術與方法,研究結果對理解食肉動物共存機制具有重要的科學意義,豐富并完善了獸類群落中食肉動物物種共存機制的理論基礎,同時對野生食肉動物多樣性的保護、緩解人獸沖突并促進人類與野生食肉動物共存具有重要的參考價值。
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
野外工作得到當地保護區(qū)工作人員的大力協助
姚蒙、李晟為本論文的共同通訊作者。北京大學生命科學學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基金、青藏高原二次科考項目、生態(tài)環(huán)境部及香港海洋公園保育基金的支持。野外工作得到相關自然保護區(qū)與四川省林業(yè)和草原局的大力協助。
來源:北京大學


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