出品:科普中國
製作:王德華(山東大學生命科學學院)
監製:中國科學院計算機網路資訊中心
青藏高原的冬天非常嚴酷,高寒低氧,食物還很缺乏,如此嚴酷的環境對動物的生存是嚴酷的生理學挑戰。
為了過冬,動物們可謂是各出奇招。
有些物種如燕子等,會在冬季來臨前飛向溫暖的南方悠閒過冬;有些物種如旱獺、黃鼠、刺蝟、蝙蝠、蜂鳥等,會採取冬眠(或蟄眠)的方式度過嚴冬。
而有些物種則透過提高生理抵抗能力或行為調節度過嚴冬,如提高自身產生熱量的能力,建築保暖的巢,貯存足夠的食物等。
還有的動物會減少巢外活動時間,降低體重等,甚至透過聚群來抱團取暖的方式,減少自身的總能量需求。
但是,也有一些小型恆溫哺乳動物,既不冬眠,也不囤食物,比如青藏高原上的高原鼠兔。它們的體溫相對較高,甚至一年四季都在地面活動。
鼠兔是如何克服寒冷,順利過冬的呢?這一直是科學家很感興趣的問題。
最近,中國科學院遺傳與發育生物學研究所、動物研究所和西北高原生物研究所組成的研究團隊經過13年的合作研究,初步揭示了高原鼠兔成功越冬的奧秘之一——吃犛牛的糞便。
吃多點保暖過冬?不需要!
高原鼠兔是一種既像小鼠又像兔子的小傢伙,屬於兔形目鼠兔科鼠兔屬,體重約150克左右(體重範圍是110克-210克),小巧玲瓏,性情溫順,比家兔敏捷不少。高原鼠兔分佈在青藏高原3000米-5100米的地區,作為植食性動物,它是嚴格的“素食主義者”。
研究發現,高原鼠兔的生存代價很高。它沒有冬眠的習慣,一年四季都在地面活動、尋找食物,和其他小動物相比,高原鼠兔的體溫比較高、代謝水平也較高。
最開始,科學家猜測,在異常寒冷的冬天,鼠兔需要更多的能量來維持生存和高而恆定的體溫,因而需要的食物量也會增加。
研究人員採用雙標記水的穩定性同位素方法,在野外測定了自由活動的高原鼠兔在冬季和夏季的每日能量消耗。
測定結果讓科學家們十分意外。平均來看,冬季的環境溫度要比夏季要低25oC,但高原鼠兔在冬季的能量消耗不但沒有增加,反而比夏季降低了30%左右,也就是說,冬天的鼠兔只取食了夏季食量的三分之二那麼多,就成功維持了恆定的體溫。
在愈發寒冷的冬季,鼠兔的能量消耗反而變低了,這是為什麼呢?
為了弄清這個謎團,研究團隊在鼠兔的腹腔內埋置了體溫記錄裝置、活動自動記錄裝置,以此來長時間監測小鼠兔們的體溫與活動性變化;同時,在野外對它們的地面活動進行錄影。
結果科學家們發現,鼠兔不僅會在冬天降低自己體溫,還會減少活動。透過測定還發現,冬季鼠兔的代謝水平也降低了。
這樣就得出了結論:在冬季,高原鼠兔總能量消耗的下降,主要是透過降低代謝水平、降低體溫和減少地面的活動量來實現的。
可是,在觀察鼠兔地面活動的過程中,研究人員偶然發現,鼠兔的食物好像……有些奇怪?
你沒看錯,這幅“屎”詩級畫面,記錄著可愛的鼠兔取食耗牛粑粑的瞬間。
蹭飯王的終極境界:吃對手的粑粑!
儘管有些驚訝,科研人員還是對鼠兔這位不一般“乾飯人”的進食行為展開了研究。
“乾飯人 乾飯魂 鼠兔真是人上人”……可平時吃草的高原鼠兔為什麼要吃犛牛的糞便,這有什麼作用?
是因為喜歡犛牛的氣味兒?還是單純的愛吃“翔”?(啊這個可能不太合理……)
其實,從越冬的生存目的來分析,我們就明白了。因為,如果鼠兔能夠取食犛牛的糞便,冬天就有了額外的能量來源。
為了證實這個想法,團隊在野外用攝像機持續拍攝了鼠兔的地面活動和取食行為,多次發現鼠兔在啃食犛牛的糞便。
此外,他們採用了分子生物學的技術,分析了鼠兔的胃內容物,發現鼠兔的胃內容物中有犛牛的DNA,這樣就證實了鼠兔取食犛牛糞便的事實。
透過進一步分析鼠兔和犛牛的腸道微生物的組成,科學家發現,在冬季取食了犛牛糞便的高原鼠兔,它們的腸道微生物組成變得與犛牛的微生物組成很相似了。這說明高原鼠兔取食犛牛的糞便,不僅可以作為能量的補充,還能夠影響其腸道微生物組成,從而進一步改變其營養和代謝等生理學功能。
除此之外啊,研究團隊們還發現了一個有趣的現象:冬季,在犛牛密度高的地區,高原鼠兔的數量會更多,並且它們跑到寒冷地面上活動的頻率會更少。
實際上,犛牛和鼠兔都是取食牧草的物種,在食物資源上是存在競爭關係的。如果一方吃得多了,必然會影響到另一方的食物資源,如此說來,同一區域的犛牛數量多,鼠兔數量應該越少才是。
而本應搶奪草類的兩位競爭者——犛牛和鼠兔,居然能打破這個“反比例”關係,變成了犛牛數量多,鼠兔數量也多的狀況,這就是因為鼠兔“奇葩”的飲食結構了。
如果犛牛們能說話,它們也許會發出這樣的牢騷:“鼠兔不講武德,居然吃我這個對手的粑粑!
因此,透過鼠兔在冬季取食犛牛糞便作為能量補充的事實,就可以很好地解釋,為何家養犛牛密度高的地區,鼠兔數量也多的奇怪現象了。
正是由於鼠兔們取食犛牛糞便的行為,才使得其種群在犛牛密度高的地方也能夠繁盛起來,兩個物種之間,有競爭也有合作。
這個發現,為理解青藏高原動物種間的互惠共生關係、生物多樣性的維持、以及生態系統的功能等重要生態學問題,都提供了新的視角。作為一名研究者,不禁想問:神奇的大自然,神奇的萬物,你還有多少驚喜等待我們發現?
來源: 科普中國網