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    西北高原所小哺乳動物適應性進化與管理學科組最新發現:青藏高原鼠害暴發有奧秘!

    2021-07-23  科技處

      高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原特有的植食性小哺乳動物,該動物為什么不冬眠,且冬季死亡率僅有4-6%;為什么在過度放牧地區高原鼠兔種群呈急劇增長模式,家畜與鼠兔之間存在著怎樣的互惠關系? 帶著這些科學問題,中國科學院西北高原生物研究所小哺乳動物適應性進化與管理學科組、動物研究所王德華研究員研究組和遺傳與發育研究所 John Speakman 研究員研究組的科研人員新近完成了一項歷時13年的合作研究,揭示出青藏高原鼠害暴發的奧秘。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 為題在線發表在美國科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)上(DOI:10.1073/pnas.2100707118)。

      采用雙標記水(Doubly-labelledwater)技術,研究人員在野外測定了高原鼠兔每日能量消耗(Dailyenergy expenditure, DEE)的季節變化,發現盡管冬季的平均環境溫度比夏季低25oC,但高原鼠兔冬季每日能量消耗比夏季降低了約30%。熱中性區內靜止代謝率(restingmetabolic rate at thermoneutrality, RMRt)的測定結果顯示冬季高原鼠兔代謝范圍非常低(DEE/RMRt=1.60 ± 0.30),代謝范圍對于動物的地理分布邊界、繁殖輸出和生存能力等具有重要的決定作用。

      

      雙標水技術(DLW)測定的青藏高原野外生活高原鼠兔的每日能量消耗(圖中的空心點表示數據來自夏季6月到9月,實心黑色點表示數據來自冬季11月到次年3月。圖中的兩條直線表示擬合的線性關系

      通過在鼠兔腹腔內埋置體溫記錄裝置和在野外對其活動進行錄像記錄等方法,研究人員發現冬季高原鼠兔能量消耗的顯著降低主要是通過降低體溫和減少活動量來實現,而且環境溫度越低體溫下降的幅度越大。甲狀腺素(T3和T4)的測定表明,高原鼠兔代謝水平下降可能通過甲狀腺素系統進行調節。

      

      腹腔埋置溫度記錄器的高原鼠兔(n=6)夜間和白天體溫的平均值與環境溫度之間的關系(圖中的直線表示線性關系:紅色直線表示夜間和白天體溫分別對環境溫度的線性擬合關系,黑色直線表示所有溫度數據對環境溫度的線性擬合關系。鼠兔的體溫隨環境溫度的降低而下降,且在夜間時更加明顯)。

      研究人員還發現,在家牦牛(Bos grunniens)密度較高的地區,冬季高原鼠兔會減少地面的活動時間;通過直接的鼠兔行為觀察和在鼠兔胃內容物中發現牦牛的DNA等信息,確定了高原鼠兔取食牦牛糞便的事實。此外,還發現冬季牦牛和鼠兔腸道微生物組成在冬季具有很高的趨同性。

       

      高原鼠兔(Ochotona curzoniae); 高原鼠兔取食牦牛糞便

      這些結果表明高原鼠兔除了攝入常規的食物之外,還可取食家牦牛的糞便以補充能量。這種不同物種間的食糞行為,使高原鼠兔種群在牦牛密度高的地方能夠更加繁盛,這部分解釋了為什么高原鼠兔種群密度在其食物的直接競爭者(牦牛)數量多的地方反而更高的原因。本項研究為探索青藏高原物種互惠共生、鼠害生態治理以及生物多樣性保護等提供了一個極好的范式。

      中國科學院西北高原生物研究所小哺乳動物適應性進化與管理研究組博士研究生付海波為論文的共同第一作者,王增禮等參與了部分野外數據收集工作,張良志承擔了腸道微生物的測定及分析工作,張堰銘研究員為論文的共同通訊作者。 該研究得到國家自然基金面上項目(31670394),“國家重點研發計劃(專項)”(2016YFC0501905)項目的資助。

      文章鏈接:https://doi.org/10.1073/pnas.2100707118

      

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