食物资源的不确定性是动物在自然环境中面临的重要挑战之一。“代谢率转换”假说认为,动物应对食物短缺的能量学策略在于降低代谢率以减少能量支出。然而在不同环境温度下非冬眠小型哺乳动物应对食物短缺的“代谢率转换”策略,尚不明确。为探究这一问题,将成年雄性黑线仓鼠在低温 (5.0℃)、室温 (21.0℃) 和高温 (32.5℃) 下断食处理24 h、36 h和48 h,再恢复自由取食 (重喂食) 5周。以植入式i-button测定腹腔体温,以开放式氧气分析系统测定代谢率、静息代谢率 (RMR) 和非颤抖性产热 (NST),以放射性免疫技术测定血清三碘甲腺原氨酸 (T3) 和四碘甲状腺原氨酸 (T4) 浓度。结果发现,与32.5℃组相比,5.0℃和21.0℃组断食后体温显著降低。断食组和重喂食组昼间和夜间代谢率、RMR和NST在低温下显著增加,高温下显著降低,然而断食组与重喂食组之间无显著差异。断食组黑线仓鼠脂肪贮存显著减少,环境温度越低脂肪动员越迅速。重喂食后脂肪贮存显著增加,但低温抑制脂肪贮存。断食组和重喂食组血清T3和T4水平无显著差异,但受环境温度的影响,低温下显著增加,与代谢产热的变化相一致。结果表明,不同温度下经历食物短缺的黑线仓鼠维持较高代谢率,不符合“代谢率转换”假说;低温下较高的代谢率主要用于满足体温调节的能量需求,甲状腺激素对代谢产热的促进作用是其内在机制之一。
滇金丝猴 (Rhinopithecus bieti) 是我国特有的濒危灵长类动物,预测其栖息地变化,评估人类活动影响,进而识别保护空缺,对该物种的保护具有重要意义。本文使用出行大数据估计人类出行密度,并将这一指标引入栖息地模型的构建;运用MaxEnt模型和空间分析技术分别构建自然环境和人类干扰两种情景下滇金丝猴的适宜栖息地模型,并分析自然环境与人类干扰两类共计11个变量对栖息地的影响。结果显示:(1) MaxEnt模型的预测精度较高,基于出行大数据的人类出行密度这一指标能很好表征人类干扰对栖息地的影响。(2) 模型预测得到滇金丝猴高适宜栖息地面积3 487.28 km2,认为影响滇金丝猴潜在分布的主要环境变量是海拔、年降水量、人类出行密度和距道路距离。(3) 人类干扰对滇金丝猴栖息地有明显的负影响 (使适宜栖息地面积相较于自然环境下减少9.32%),其中人类出行活动对滇金丝猴的栖息地干扰最为明显;同时还发现研究区78.8%的区域均受到一个或多个人类变量的较强干扰。(4) 在现有15个滇金丝猴群的活动斑块中,3个同时具有较高栖息地适宜性和较多人类干扰的斑块,可作为重点保护区域;同时发现栖息地质量在距道路和居民点约2 500 m处均出现明显拐点,可作为开展保护工作的缓冲区参考距离。降低这些区域的人类干扰强度,对滇金丝猴的生存具有更重要的现实保护意义。
区域的物种多样性监测和评估是制定保护和管理策略的重要基础。为评估小相岭山系大中型兽类多样性现状,于2018年1月至2020年11月,以区域内最具代表性的四川栗子坪国家级自然保护区和四川冶勒省级自然保护区为主要研究区域,采用红外相机公里网格陷阱法进行了调查 (n = 86台)。累计完成19 982个相机工作日,获得大中型兽类独立有效照片3 304张,共记录大中型野生兽类18种,隶属于4目12科。其中,国家一级重点保护野生动物有大熊猫 (Ailuropoda melanoleuca)、林麝 (Moschus berezovskii) 和金猫 (Catopuma temminckii);国家二级重点保护野生动物有亚洲黑熊 (Ursus thibetanus)、中华小熊猫 (Ailurus styani)、水鹿 (Rusa unicolor) 等10种,且水鹿为该区域的新分布记录。相对多度指数排名前五的种类分别是毛冠鹿 (Elaphodus cephalophus)、中华鬣羚 (Capricornis milneedwardsii)、野猪 (Sus scrofa)、黄喉貂 (Martes flavigula) 和猪獾 (Arctonyx collaris)。由于面积大小、海拔范围的不同,两个保护区在大中型兽类组成和相对多度方面存在一定的差异。放牧是小相岭山系两个自然保护区最主要的人为干扰。本调查为小相岭山系保护区大中型兽类及人为活动状况提供了基础数据,有助于保护区后续的保护和管理。
青藏高原是全球生物多样性热点区域和优先保护区,分布着多种重点保护物种及青藏高原特有种,物种丰富度高且濒危物种占比大。本文针对青藏高原分布的有蹄类、猫科、熊科、犬科、鼬科、翼手目、小型兽类7个动物类群,从濒危现状、濒危成因、已开展的研究工作和管理对策、取得的保护成效等角度分别论述了各类群的保护与管理研究进展。在青藏高原有蹄类中特有种占比远高于其他类群;81% ~ 100%的有蹄类、猫科、熊科、犬科动物被列为国家重点保护野生动物;45% ~ 100%的有蹄类、猫科、熊科动物被中国脊椎动物红色名录或IUCN红色名录列为受威胁物种,远高于全球平均水平。全球变暖、栖息地破碎化、环境污染、过度放牧、偷猎与非法贸易是青藏高原濒危兽类生存的主要威胁。相关法律法规的贯彻实施、自然保护地建设及开展的大量调查监测和研究,为青藏高原濒危兽类保护生物学研究提供了法律保障和科学依据。鉴于目前保护与管理工作的局限性,建议构建全面系统的大数据平台,开展青藏高原地区保护成效快速评估及自然保护地空间优化布局研究,将国际先进的交叉学科理论方法与实践创新优势相结合,为濒危兽类的保护与管理提供指导与建议,从而为我国生物多样性保护和生态文明建设提供重要的科技支撑。
冬眠哺乳动物的肠道微生物会发生季节性变化,同时在冬眠期间动物处于禁食状态,对肠道微生物的多样性和组成也产生影响。本研究通过16S rRNA基因高通量测序分析达乌尔黄鼠育肥阶段 (起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期) 和冬眠阶段 (冬眠早期、冬眠晚期、出眠期) 共6个时期盲肠菌群的多样性、组成和功能,并通过冗余分析 (RDA) 探究其生理特征与菌群组成和功能之间的关系,揭示达乌尔黄鼠盲肠菌群的季节性变化。菌群组成的分析显示达乌尔黄鼠盲肠菌群主要由厚壁菌门 (Firmicutes)、拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和疣微菌门 (Verrucomicrobia) 组成。与其他时期相比,冬眠早期厚壁菌门的相对丰度减少,拟杆菌门和疣微菌门的相对丰度增加。在Alpha多样性中,起始育肥期、快速育肥期和冬眠早期的Chao1和ACE指数显著低于出眠期,育肥完成期的Simpson指数显著低于快速育肥期 (P < 0.05) 。通过加权和非加权的UniFrac距离矩阵的主坐标分析发现盲肠菌群均显示出了明显的季节性聚类。PICRUSt分析中,丁酸代谢等代谢通路在育肥阶段富集,冬眠阶段集中在氮代谢等相关通路中。RDA分析显示达乌尔黄鼠不同时期的生理特征与其盲肠菌群的组成和功能显著相关。本研究表明,冬眠使达乌尔黄鼠盲肠菌群的多样性和相对丰度发生改变,盲肠菌群组成和功能的变化调节了达乌尔黄鼠的生理代谢,使达乌尔黄鼠适应季节性的环境变化。
雪豹 (Panthera uncia) 隶属于食肉目猫科豹属,是生活在青藏高原及其周边地区的旗舰物种。随着分子生物学和高通量测序技术的发展,雪豹保护遗传学和保护基因组学研究得到快速的发展,其中非损伤性遗传取样法显著推动了雪豹保护遗传学研究。本文综述了非损伤性遗传取样法在雪豹物种鉴定、个体识别和性别鉴定等研究中的应用,雪豹的系统发生地位、系统地理格局和种群遗传结构及其亚种争议、演化历史、适应性演化和基因组特征等保护遗传学和基因组学方面的研究现状和进展,并对雪豹保护遗传学和基因组学未来发展趋势进行了展望,以期促进雪豹保护生物学研究和保护对策的科学制定。
亚洲黑熊 (Ursus thibetanus) 与人类之间的冲突普遍存在。在高黎贡山国家级自然保护区周边社区,人熊冲突严重威胁了当地居民的生产生活和生命安全。因此研究人熊冲突现状是了解其发生机制并提出缓解冲突措施的基础。我们于2019年通过半结构式访谈法对高黎贡山保护区保山片区周边社区的79位居民进行了人熊冲突相关的调查。结果表明亚洲黑熊在高黎贡山保护区周边社区的肇事类型按发生频率由高到低依次为破坏农作物 (119起)、捕食家畜 (43起)、损害蜂箱 (40起) 和伤人 (5起)。亚洲黑熊造成受访者经济损失最多的肇事类型是捕食家畜 (799 200元),之后依次为损害蜂箱 (309 300元) 和破坏农作物 (298 790元)。在高黎贡山保护区周边社区亚洲黑熊肇事的高峰期是每年的7—9月。在高黎贡山东西两侧亚洲黑熊肇事特征明显不同:东坡以破坏农作物为主,而损害蜂箱在西坡最常见。居住在高黎贡山西坡的村民比在东坡的村民对亚洲黑熊持有更为消极的态度,但消极的态度没有导致他们对黑熊进行报复性捕杀。此外,在高黎贡山周边社区72.0%的受访者表示没听说过当地有偷猎黑熊的事件,98.6%的受访者表示没听说过熊产品交易事件,大部分受访者表示在未来也没有使用熊产品的意愿。本文分析了高黎贡山保护区保山片区周边社区人熊冲突的现状,探讨了人熊冲突的空间和时间格局,为在高黎贡山开展缓解人熊冲突措施提供了科学依据。
种间体细胞核移植 (Interspecies somatic cell nuclear transfer, iSCNT) 作为体细胞核移植 (Somatic cell nuclear transfer, SCNT) 中极具潜力的研究方向之一,在转基因动物的生产、优良种群的繁育、濒危动物的保护、灭绝物种的“再生”以及野生动物繁育和生物多样性保护等方面具有广泛的应用前景。本文通过对猫科、犬科、牛科、猪科和西貒科等野生动物的种间核移植技术的研究进展和技术屏障进行阐述,为促进iSCNT技术在野生动物繁殖、育种和多样性保护等方面的进一步应用提供理论基础和技术指导。
In China, Eurasian lynx (Lynx lynx) is mainly distributed in the northeast, north, northwest, and southwest regions. It is one of the second-class national key protected wild animals and is listed as an Endangered species in the Red List of Vertebrates in China. Historically, there was some evidence that Eurasian lynx occurred in Yunnan Province, such as skins, skulls, and community interviews, while there was no field photographic evidence. In order to carry out a survey of animal diversity in Diqing Prefecture, Yunnan, China for the Second Tibetan Plateau Scientific Expedition and Research Program, we set 24 camera traps in Geza Township, Shangri-La City, from August 10, 2020, to September 14, 2021. On February 28, 2021, a video image of a Eurasian lynx was recorded by camera traps in Geza Township, Shangri-La City, Diqing Prefecture, Yunnan. This is the first video image record of a wild Eurasian lynx in Yunnan Province, confirming the species’ presence in Yunnan, which provides the basic data for the distribution of lynx in China.
小飞鼠 (Pteromys volans) 为树栖夜行滑行类啮齿动物,在森林种子传播和维持生态系统平衡等方面发挥着重要的生态学作用。本研究利用mtDNA Cytb、控制区和nDNA微卫星3种分子标记,对黑龙江省张广才岭北部的小飞鼠种群进行遗传多样性与历史动态分析。检测出Cytb全序列 (1 140 bp) 的平均单倍型多样性为0.909,平均核苷酸多样性为0.616%;控制区全序列 (1 066 bp) 的平均单倍型多样性为0.945,平均核苷酸多样性为1.698%;微卫星检测出种群平均等位基因数13.167个,观测杂合度0.727,期望杂合度0.864,近交系数0.159。结果表明,小飞鼠种群遗传多样性丰富,但存在一定程度的杂合度不足和近亲繁殖;未检测到种群近期遗传瓶颈效应,种群内无遗传分化。高比例的稀有单倍型 (≥ 60%) 、低频率等位基因与近亲繁殖,提示未来种群面临遗传多样性下降的风险,建议加大对该物种的关注和保护力度。基于Cyt b基因的系统进化关系结果表明,小飞鼠存在3个明显的遗传谱系:远东、欧亚大陆北部和日本北海道,本研究中张广才岭和大兴安岭的样本单倍型归属为远东谱系。
青藏高原是我国重要的生态屏障区,动物资源丰富,物种独特,是开展野生动物保护生物学研究的天然实验室。尽管青藏高原野生动物保护研究已取得重要成就,但随着科学技术的发展与进步,未来可以在以下3个方面进一步加强。一是坚持高原野生动物种群及栖息地的长期监测;二是利用多学科交叉及宏微观结合的技术与方法开展整合生物学研究;三是进一步加强高原野生动物保护生物学研究青年科技人才的培养。
种群持续繁殖是重引入物种对原灭绝地气候成功恢复适应的重要标志,研究重引入前后种群的繁殖波动规律,可为重引入管理者提供精准的繁殖预测信息和科学依据。本文整理北京重引入麋鹿种群后的1987年、1997年、2007年和2017年的总分娩数据,以每年最早分娩日作参照基准,统计个体分娩距此的天数,计算同步化率,并用ANOVA分析气温、降水、空气湿度、光照等变量对麋鹿分娩定时格局的影响。结果表明:(1) 引入后麋鹿种群年分娩节律呈“钟摆样”前后摆动,后逐渐回调,并最终处于相对稳定状态:时隔85年 (从灭绝至重引入) 后,北京麋鹿种群首次分娩时间较乌邦寺种群推迟35 ~ 42 d;重引入定植阶段:分娩节律逐年提前;种群扩繁阶段:分娩节律逐年向后推迟;种群复壮阶段:分娩节律又逐年微回调并最终处于稳定状态。(2) 北京麋鹿种群分娩有较强光周期定时和同步化:在重引入的第一年,分娩同步化率达到0 ~ 25%、25% ~ 50%、50% ~ 75%,分别用时18 d、14 d、5 d;重引入定植阶段分别用时41 d、19 d、11 d;种群扩繁阶段分别用时45 d、10 d、9 d;种群复壮阶段分别用时34 d、20 d和11 d。(3) 累积光照和积温,对北京麋鹿种群正常分娩启动影响差异极显著,对同步化分娩没有影响:妊娠期积温达到 (2748.34 ± 157.69)℃,累计光照达到 (3684.77 ± 514.26) h可启动正常分娩。(4) 北京麋鹿种群的分娩峰期与地上生物量峰期相关;从分娩时间来看,北京麋鹿种群已经恢复了对原灭绝地气候的适应。(5) 随时间增长,北京麋鹿种群非同步化分娩的个体数量逐年增加,分娩期总跨度并未延长。1997年以来,平均每年有30%左右的非同步化分娩现象。因此,基于分娩数据分析表明,麋鹿引入北京37年后,种群已经恢复对原灭绝地环境的重适应。
雪豹是全球生物多样性保护的旗舰物种,精准评估雪豹栖息地质量可为其种群保护提供科学参考。本文选取地形、气候、植被类型和人为干扰等环境因子,采用景观连接度和MaxEnt模型两种方法,对祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地质量进行评价。结果表明:高适宜栖息地主要分布在研究区的西部和中部,适宜面积占青海片区总面积的71.8% ~ 77.5%,两种方法预测的适宜栖息地重叠区为8 979.1 km2,占青海片区总面积的56.7%;39.8% ~ 43.3%的适宜栖息地分布在一般控制区,56.7% ~ 60.2%的适宜栖息地分布在核心保护区;疏勒河源区适宜栖息地面积最多,石羊河源区适宜栖息地面积最少,黑河源区适宜栖息地面积占比最高,约为77.1% ~ 91.8%。适宜栖息地面积整体呈现自东向西递增的趋势。一般控制区分布有较大面积的雪豹栖息地,人类活动将是一般控制区雪豹栖息地的潜在威胁。本研究对优化雪豹就地保护措施提供科学借鉴与参考。
本文回顾了青藏高原小型哺乳动物生理生态学研究取得的主要成就,包括能量代谢特征与环境适应性、适应性产热与体温调节、能量平衡与体重调节、生理极限值和种群能流估算等,总结了近年一些新兴领域的最新进展,包括双标记水方法测定能量消耗、肠道菌群的功能、地理生理学、种群生理学、植物次生代谢产物及其生理功能等。有些工作引领了中国动物生理生态学的发展,如生态能量学、适应性产热和生理适应等。本文对未来需要发展的领域和深入方面提出了建议,希望能建立青藏高原小型哺乳动物生理生态学学科体系。