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在一个竣工的生态系统中

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占据养分级最高等的，

常常齐是大型的食肉动物。

姚蒙· 北京大学生态商榷中心副商榷员

格致论谈·湾区第22期 | 2023年5月20日 广州

各人好，我叫姚蒙，来自于北京大学生态商榷中心。我的商榷鸿沟是分子生态学，也即是利用DNA（脱氧核糖核酸）等商榷野灵活物的生态知识题。今天，我来讲讲高原食肉动物的进食规矩。

在讲吃之前，我想先讲一个见识叫“养分级联”。它是说生态系统中不同的生物不错形成一个一个的养分级。比如咱们常见的绿色植物就形成了生态系统中的分娩者，领受太阳光就能滋长；同期为它们上一个养分级，也即是食草动物提供食品；食草动物也相应地为它们的上一个养分级食肉动物提供食品。就这样，通过一个一个养分级之间的取食关系，物资跟能量就从下而上地沿着养分级传递。

不同养分级的生物之间通过这种取食关系，不错形成一条一条的食品链。一个生态系统中不错有好多条食品链，它们共同构成一个食品网。

然而无论这个食品网有何等的复杂、它内部的养分级有何等的丰富，在一个竣工的生态系统中占据养分级最高等的，常常齐是大型的食肉动物。是以咱们也管它们叫顶级捕食者。它们的存在对生态系统中各个生物齐起夺目要的调遣作用。

顶级捕食者 调控生态网

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咱们来看个例子。

这是咱们各人齐熟知的一种食肉动物，狼。它是世界上散布特地粗莽的一种大型食肉动物，也曾也粗莽地散布在北好意思大陆。然而早期的时候东谈主们不可爱狼，就把它从好多的生态系统中断根掉了，也包括北好意思的黄石国度公园生态系统。

图片着手：Ripples et al., 2014 Science

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狼是在20世纪早期被断根的。然而几十年之后，就像左边这个图所示，黄石公园的丛林阑珊了。这个丛林底本十分盛大，现时变得特地寥落，也被大片的草地所取代。

为了处治一系列的生态问题，东谈主们又重新把狼引入了黄石公园。狼引入10多年以后就如右边这幅图所示。各人不错看到这个丛林生态系统又归附了渴望。丛林又更新了，好多小树苗又重新滋长起来。

为什么会出现这样的风物？这就要从黄石公园的食品网结构运行讲起。

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图片着手：Ripples et al., 2014 Science

这个图片显现的是黄石公园的食品网，其中居于最高等的动物是狼。它的主要的食品是马鹿，是一种大型的有蹄类动物。

马鹿会啃食树木的树叶、嫩枝。当狼存在的时候，会对马鹿的种群起一个从上至下的调控作用，甘休马鹿的种群不外度增长，丛林也不错较好地归赞叹滋长。

然而当狼的种群被东谈主断根掉以后，马鹿的种群由于失去了这种顶级的甘休，运行不受甘休的繁衍。这就导致了马鹿对丛林的过度取食，丛林就罢手了滋长，罢手了更新。这也影响到了总共依赖丛林生态系统的其他动物，像各种鸟类、河狸等等。

图片着手：Wolf&Ripple，2018

是以咱们看到，大型食肉动物算作顶级的捕食者，通过养分级联的关系，平直和转折地对通盘生态系统的踏实性起到特地短处的调遣作用。

很灾难的是，尽管大型食肉动物有这样短处的生态系统功能，在全世界范围内它们的种群数目和物种数齐处于着落历程中。

这主若是由于东谈主类的行动对它们的栖息地形成了龙套，一些平直的猎杀行径也影响了它们的数目，等等。是以如何保护好这些大型食肉动物亦然一个特地短处的商榷课题。

图片着手：Ripples et al., 2014 Science

现时，世界上的少数地区还留存着比拟丰富的大型食肉动物物种。咱们可能当先猜度非洲。如这个图中间的位置所示，这个图里热诚越红的区域显现的是大型食肉动物物种越丰富的地区。

不错看到，非洲并不是大型食肉动物最多的地区。热诚最红的在图中靠右少许，是我国的西南平地和青藏高原的东南部地区，这是全世界大型食肉动物物种最丰富的地区，同期亦然世界的生物各种性热门地区。保护好它们亦然咱们特地短处的遭殃。

想要保护好活命在这里的各种各样的动物，包括大型的和中袖珍的各种各样的食肉动物，咱们当先要昭彰它们是如何样在这些地区共同活命的。

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食品是动物活命最短处的资源之一，因此这个问题就变成了：动物们要如何吃才能共存？

商榷动物如何吃，最平直的主张即是去进行捕食行径不雅察。

比如图中所示，在这种非洲大草原的环境里，咱们不错平直开着越野车到一个动物资源特地丰富的地区。坐在驾御等，就不错看到这样的大型食肉动物捕食的场景。通过这样的步调，就不错知谈它们吃了什么。

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然而，这样的商榷步调的应用场景特地有限，只适合于豁达且动物密度很高的场所。

像咱们的商榷地点——中国的西南平地，就莫得主张利用这种商榷步调进行不雅察。这里山高谷深，植被特地盛大。商榷东谈主员可能进去十天半个月齐看不见一只动物，更别说通过平直不雅察的步调看它们吃了什么。

然而在这样的环境中，科学家也猜度了主张。传统上来说，咱们不错通过采集动物的粪便，不雅察内部莫得消化的食品残渣来判断它们吃了什么，比如说一些吃剩的骨头或者毛发。

但通过这样的思绪来判断它吃的这些物种，可能导致恶果特地不准确。这个步调特地依赖商榷者本身的劝诫，有好多主不雅因素。并且它只适用于那些能留住硬质残留的食品，如果动物吃的是软组织，就莫得主张分析了。

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跟着科技的发展，咱们现时有了新的器用来处治这个问题，即是利用粪便中的DNA来分析它的食性。

通过DNA来武断食性依赖的是DNA序列，它不经过东谈主的主不雅判断，能特地客不雅且准确地武断出物种。这样的步调适用于各种各样的食品类型，并且特地高效机灵，因此成为了咱们商榷野灵活物食性的一个有劲器用。

粪是一枝花 科研全靠它

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说到粪便，关于咱们商榷野灵活物的东谈主来说，那是咱们的挚爱。因为它内部有好多好多的信息。

一方面它含有捕食者本身的DNA，不错通过它来商榷捕食者物种的遗传学；它还含有好多食品的DNA，不错以此来分析食性；另外，它还包含一些肠谈微生物以及寄生虫的DNA，不错匡助咱们来了解这些动物的生理和健康气象。是以咱们说科研全靠它。

通过粪便DNA来理解动物的食性的基本才气简略有这样几步。

当先咱们在田园采集样品，也即是去捡屎；然后把粪便拿回到履行室进行DNA的索要，再进行分析；临了把它序列进行测序和后续的序列分析。通过序列分析，咱们就不错把DNA的信息还原成这个物种的信息。这样的步调就不错准确地判定这个粪便里含有的各种食品的物种构成。

有了这样的步调，咱们就运行在我国的西南平地开展商榷职责。咱们录取了3个比拟典型的山系进行采样，分辩是岷山、邛崃山和沙鲁里山。它们分辩位于我国四川的北部和西部的高原地区，这些地区具有特地丰富各种的生态系统和栖息地类型。

各人不错看到，这些是咱们拍的一些田园的实地相片，有峻岭、有峡谷，有山有水，有丛林、有草甸。这里多种的栖息地环境为这里各种各样的野灵活物提供了艰深的活命阵势。咱们就在这样多种各种的栖息地里运行了咱们的田园样品采集“捡屎”行动。

这里有几幅相片，显现的是我跟共事李晟诚实全部捡屎，还有我确那时的博士生邵昕宁和陆琪——主要清雅这个表情标同学在捡屎。除此之外咱们还发动了好多志愿者，包括当地的喇嘛也跟咱们全部捡屎。是以如果你有本领捡屎，也接待加入咱们。

咱们在田园能不雅察到各种各样形态互异的粪便，看到之后咱们齐会进行影像记载。各人看到的这些相片是咱们那时发现的一些粪便的例子。

通过这样的相片，咱们不错看到粪便具有各种各样的形态。在田园，咱们不错通过粪便的形态对粪便着手物种作念出初判，即是判断它来自于什么动物。然而这种初判常常是特殊不准确的。回到履行室咱们还要用DNA进行更准确的物种识别。图中圆形部分是咱们识别出来的这些粪便的对应物种，这些粪便齐口角常好的样品。

驾御的GPS仪一方面不错显现出经纬度、海拔这些信息，另外还能起到一个参照系的作用，不错对照知谈粪便的大小。

虽然，在田园也会遭遇方式貌色的粪便，有几次咱们特地灾难地检出过东谈主的“粑粑”。

咱们通过分析发现，在岷山、邛崃山和沙鲁里山，食肉动物的群落构成是不一样的。

在邛崃山咱们只发现了两种主要的食肉动物，分辩是豹猫跟亚洲金猫。

岷山有3种，除了两种袖珍的豹猫和赤狐之外，还有一种大型的是雪豹。

沙鲁里山是这3个商榷地点中海拔最高的。它的食肉动物物种特地丰富，除了有6种大、中、袖珍的野生的食肉动物，此外还出现了狗。

各人知谈，狗是家养的。沙鲁里山亦然个藏族聚居的地区，好多牧民会养狗，有些狗就会叛逃出去，或者干脆成为流浪狗，是以在田园也会捡到狗的粪便。咱们将这些粪便也全部进行了分析。

前后经过了6年多的田园的样品采集，咱们一共采集到1700多份的动物粪便，并对这粪便逐个进行了DNA分析和数据筛选，临了得到900多份粪便的高质料分子食性的数据。这亦然全世界第一个多种食肉动物的分子食性数据集，在咱们的商榷鸿沟里如故具有特地短处的始创性敬爱的。

用这样的数据集咱们就不错构建特地缜密的食品汇集。这里显现了咱们造访的3座山的食品汇集，每个汇集里上头齐显现的是捕食者，底下这些小条齐显现的是它们的食品。每个小条即是一种食品。不同的热诚显现的是这个食品所属的目，即是它的不同的分类。

在这3个山系里，咱们一共检出了95种不同的食品，这显现出这个地区的食品特地特地丰富。中间的连线就示意它们之间的捕食关系。不错看到它们的捕食关系也特地纵横交叉。

放大沙鲁里山的食品网，咱们来看一下它具体的情况。

不错看到，沙鲁里山有60种被捕食者，它们的代表性相片我放不才面了。这些被捕食者包括一些袖珍的，比如啮齿类的各种鼠像田鼠、鼠兔，还有兔子；还有更大一些的，比如一些有蹄类，比如各种鹿还有牦牛等等。还有一些鸟类也被检出了。

这显现了沙鲁里山有特地丰富的食品，也显现了捕食者之间的食品网关系特地纵横交叉，这些线齐交汇在全部。

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另外咱们在分析中还发现，狗也取食了好多种的野灵活物。这指示咱们散养的家狗如果不受甘休，也会对野灵活物形成一定的危害。

食性各分离 动物共相处

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为了更好地理解它们食性的关系，咱们礼聘了一些步调来分析。

像这个分析中，不同的热诚代表着不同的捕食者，热诚占据的空间就示意了它食性的各种性。不同捕食者之间如实存在着多些许少的色块访佛，这显现的即是它们食性之间相似的部分。然而咱们也发现，每一个捕食者齐有某个热诚单独占据的空间，也即是它独到的食性。

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通过一些统计分析，咱们也发现不同动物的食性如实是有显赫差异的。它们是如何达成这种食性的分离的呢？咱们进一步分析了捕食者的体重与其食品体重的关系。

图片着手：Shao et al., 2021 Curr Biol

目击者王先生告诉极目新闻记者，6月18日下午2时许，他在珍溪口大桥下的楠溪江岸边游玩，看到有一男一女在江水中。几分钟后，他突然听到男子大喊了一声，还不停在水中扑腾，岸上一个十多岁的女孩则冲过来求救，“她喊着救救她爸爸妈妈。”王先生回忆，女孩身后还有个小男孩。因为自己不会游泳，王先生也迅速向岸上其他人求救，有人划桨板赶去水中央救人。随后，有公安、消防以及急救人员赶至现场，不过，溺水的夫妻仍不幸身亡。

这个图上横轴从左到右显现的是捕食者体重的加多，从最小的豹猫运行一直到最大的棕熊。不错看到，跟着捕食者体重的加多，它们的食品的体型或者说体重也在相应加多，总体上呈一个线性的正议论关系。捕食者越大，它的食品也越大。通过这样的方式，动物们特地好地达成了捕食者之间食性的差异化。

咱们进一步还想看一下这些不同的大型食肉动物的捕食偏好性。它们可爱吃这个，如故不可爱吃这个。

图片着手：Shao et al., 2021 Curr Biol

这里左侧显现的是沙鲁里山不同的大型食肉动物，右侧上方显现了其中一些典型的有蹄类的食品。图上红色显现是它偏好捕食的，蓝色显现的是它消失捕食的。

不错看到这个图里有一个区域红色特殊特殊联接，这显现的是狼、狗跟棕熊齐特殊偏好取食牦牛、牛和马这3种有蹄类，且齐是家养的有蹄类，也即是咱们所说的六畜。

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这些野灵活物对六畜的捕食在这个地区为什么这样多，我也分析了一下原因：因为这里是藏族聚居的地区，藏民的传统文化中相当包容这些野灵活物对六畜的捕食，是以不会因此特殊仇恨野灵活物。

咱们也算计，像这样的文化传统和宗教信仰能匡助这些野灵活物利用一部分六畜算作它们的食品补充，尤其是在它们野生的食品种群数目不及的时候。这也使这个地区有多种的大型食肉动物共存。

浅易回归一下：咱们主要发现动物不错在食品的体型上进行食性分离，袖珍的食肉动物主要取食袖珍的食品，比如啮齿类，还有一些兔子等等。大型的食肉动物主要去捕食那些体型更大的食品，比如有蹄类像野生的鹿、家养的牦牛等等。是以它们之间就不错形成一个特地好的食性分离，减少它们之间食性上头的突破或竞争。咱们把这个称为“和而不同”，动物通过食性的差异达成了它们在吞并个生态系统中的共存共处。

豹猫来采样 好大信息量

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在这个商榷中还有一些其他的发现，超出了咱们底本的联想。可能有些特殊猛烈的不雅众一经发现，在这3个山系里齐有通常一种食肉动物，即是豹猫。

豹猫是一种袖珍的猫科动物，它的体型就跟平常的家猫差未几大，在好多场所齐有散布，我驯顺广州也有。它的食性特殊广，基本上什么齐吃，特殊杂。我那时就在想，咱们能不成用豹猫算作采样者，让它去帮咱们搜检不同生态系统里的生物各种性呢？

为了考证这个想法，我就又重新运行组织各人招募志愿者，在世界好多场所运行捡豹猫的粪。最终在5个山系捡了好多的豹猫粪便，进行了食性分析。商榷恶果如实考证了我的假说。

咱们发现，一个袖珍畜牲物种记载越丰富的地区，豹猫食品里小兽的物种也越丰富。也即是说豹猫的食性丰富度和当地的物种丰富度，呈现很好的正议论关系。

有了这个，咱们就不错用豹猫算作采样者，用豹猫的粪便快速地对不同地区生物各种性进行摸底分析。这样的商榷步调也会大大促进咱们对不同地区生物各种性的了解。

图片着手：Shao et al., 2021 Front Ecol Environ

由这个商榷延迟开来，咱们还不错发散想维。豹猫是一种中袖珍食肉动物，而在全世界范围内，中袖珍食肉动物的物种数和种群数齐是远远高于大型食肉动物的，是以咱们辞世界上各大洲实在齐不错发现它们的脚迹。

如果咱们利用它们的粪便，将它们算作生活在这些地区的生物各种性的收罗者，是不是能匡助咱们更好地了解这些不同地区的这些袖珍的畜牲、鸟类以致是鱼类和虫豸等等。

这些类群各种性信息不错响应现时全球变化情况下，东谈主类行动等对野生生态系统的影响，也能匡助咱们更好、更积极地去搪塞这些变化。是以咱们淡薄，这些中袖珍食肉动物能够算作田园科研的好帮忙、算作采样者来辅助科研职责。

今天的演讲跟各人共享了咱们在田园不雅察这些食肉动物的商榷，主要有几个要点的论断，也不错说是留给各人的一些想考。

第一个是，食肉动物，尤其是大型食肉动物对一个生态系统举座有特地短处的调遣功能。

另外，大型食肉动物之间不错通过不同的方式形成食性的分离，包括大型和中袖珍食肉动物之间也不错通过这样的方式形成一个更调解的共存关系。

此外，中袖珍食肉动物还不错算作咱们科研的一个好帮忙。

也但愿各人能够在今后愈加温雅和扶持食肉动物的保护。但愿这些动物能够耐久地活命在咱们的地球，也但愿咱们能更好的保护生态系统的竣工和功能。

好，我的讲明就到这里，谢谢各人。

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