礦質(zhì)元素對東北馬鹿冬季食物組成的影響1)

黃 晨 邢 博 張瑋琪 馮 源 張明海

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

礦質(zhì)元素對東北馬鹿冬季食物組成的影響1)

黃 晨 邢 博 張瑋琪 馮 源 張明海

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

2010年12月至2013年1月，分析了馬鹿種群(黑龍江穆棱東北紅豆杉國家級自然保護區(qū)境內(nèi))冬季的食性和礦質(zhì)元素對該地區(qū)馬鹿冬季食物組分的影響。結(jié)果表明：保護區(qū)內(nèi)，馬鹿冬季以木本植物為主要食物；對東北紅豆杉的大量取食，表明取樣時期內(nèi)馬鹿種群可能存在營養(yǎng)限制。對礦質(zhì)元素和食物組分的建模結(jié)果表明：鐵和銅是影響馬鹿食物組分的主要因素，其他礦質(zhì)元素的影響并不顯著。

馬鹿；食性；礦質(zhì)元素；廣義線性模型

Red deer; Forage; Mineral element; Generalized linear model

礦質(zhì)元素，是有機體生長、繁殖和維持機體健康不可或缺的營養(yǎng)組分，由于不能在體內(nèi)合成，因此，有機體需要充足的礦質(zhì)元素來源[1-2]。最優(yōu)取食理論認為，食物中的營養(yǎng)物質(zhì)是決定動物植物組分的決定性因素，且有機體應(yīng)該具有根據(jù)自身營養(yǎng)狀況和自身所處的自然環(huán)境優(yōu)化自身取食策略的能力，即估計食物中營養(yǎng)元素含量的能力；同樣，有機體會根據(jù)自身狀況，自主選擇礦質(zhì)元素的攝入。1978年，在Belovsky進行了駝鹿食物選擇與能量、鈉元素的研究后，很多行為學(xué)研究更關(guān)注有蹄類鈉元素的攝入，因為這是野生有蹄類最具限制性的元素；例如，食物中能量和鈉含量，是北美駝鹿種群選擇食物的主要限制因子[3-5]。但其他礦質(zhì)元素所造成的影響也是不容忽視的，且不同有蹄類會根據(jù)食物環(huán)境的變化，選擇不同的礦質(zhì)元素；例如，非洲有蹄類的分布與牧草中鈉鹽的可獲得性相關(guān)。但鈣、鐵、鎂等元素也有著較大的影響[6-7]，微量礦質(zhì)元素的研究主要集中于家畜營養(yǎng)研究中[8]，對野生有蹄類食物中微量礦質(zhì)元素的研究并不多見。

馬鹿(Cervuselaphus)廣泛分布于歐洲、亞洲和北美。中國記載有8個亞種，是國家二級保護野生動物，黑龍江省林區(qū)曾是東北馬鹿的最主要分布區(qū)。其種群分布范圍大、密度高、資源豐富，是全省最重要的野生動物資源和最主要的保護管理對象。然而，隨著全省經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人口的迅速增長和生境破碎化，致使野生馬鹿種群數(shù)量明顯降低[9]。因此，對于馬鹿營養(yǎng)生態(tài)學(xué)的研究尤為重要。

目前，關(guān)于中國北方鹿科動物的研究，主要集中于動物食性、食物蛋白質(zhì)和能量的含量，以及對有毒物質(zhì)(如單寧)的回避等[10-11]。關(guān)于礦質(zhì)元素對食物組分影響的研究還不多見，因此，本研究測定中國東北馬鹿食物中的礦質(zhì)元素，通過統(tǒng)計建模，探索在取樣時間內(nèi)，對馬鹿食物組分影響較大的礦質(zhì)元素。

1 研究地區(qū)概況

研究地位于黑龍江穆棱東北紅豆杉國家級自然保護區(qū)境內(nèi)，地處長白山脈北端，小興安嶺南麓，位于穆棱林業(yè)局轄區(qū)內(nèi)(E130°00′～130°28′，N43°49′～44°06′)。保護區(qū)以山地為主，屬長白山系，以穆棱河為界，東側(cè)為完達山脈，西側(cè)是老爺嶺山脈。溫帶大陸性季風(fēng)氣候。植被類型多樣，屬于小興安嶺—老爺嶺植物區(qū)。其水平地帶性植被，是以紅松(Pinuskoraiensis)為主的溫帶針闊混交林，主要組成樹種有東北紅豆杉(Taxuscuspidata)、紅松、紅皮云杉(Piceakoraiensis)、臭冷杉(Abiesnephrolepis)、紫椴(Tiliaamurensis)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、山楊(Populusdavidiana)、色木槭(Acermono)、青楷槭(Acertegmentoum)、花楷槭(Acerukurunduense)、花楸(Sorbuspohuashanensis)、楓樺(Betulacostata)、白樺(Betula.platyphylla)和蒙古櫟(Quercusmongolica)等。

2 材料與方法

2.1 野外樣品采集

2010年12月至2013年1月，選擇馬鹿活動區(qū)域，沿馬鹿新鮮足跡鏈，每隔150～200 m設(shè)置樣方，并采集樣方中的植物，用于食性分析。同時，采集馬鹿糞便顆粒置于封口袋中，帶回實驗室置于冰箱中，-20 ℃保存，用于食性分析。

2.2 樣本切片制備

將采集的植物樣本和馬鹿糞便置于烘箱中，70 ℃烘48 h至恒質(zhì)量；粉碎后取少量粉碎樣(約0.5 g)放入培養(yǎng)皿中，加占培養(yǎng)皿的三分之二的10%的次氯酸鈉；用鑷子輕輕攪拌，使樣品被充分浸沒；然后，蓋上培養(yǎng)皿的蓋，消化8～10 h。直接夾取溶液中比較薄植物組織于載玻片上，用濾紙吸去多余的液體，甘油封片，中性樹膠封邊，用于鏡檢。

2.3 礦質(zhì)元素測定

選用火焰原子吸收分光光度計(美國安捷倫公司Agilent120)；K、Ca、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn空心陰極燈(美國安捷倫公司)。K、Ca、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn標準儲備液均為國家標準溶液(質(zhì)量濃度為1 g/L)，用1.00% HNO3配制成標準系列，Cu和Fe的標準溶液為0、1、2、3、4 mg/L，Ca、Mg、Zn、Mn的標準液為0、2、4、8、16 mg/L；用去離子水配制的K、Na標準液為0、2、4、8、16 mg/L，搖勻，放置10 min以上，用來繪制標準曲線。礦質(zhì)元素測定條件見表1。

表1 礦質(zhì)元素測定條件

2.4 統(tǒng)計方法

食物組分分析：馬鹿食物組分采用絕對計數(shù)法，計算各屬植物和草本植物出現(xiàn)的百分比。

礦質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù)計算和建模：w=(ρ×V×D)/m。式中：w為試樣中元素的質(zhì)量分數(shù)(單位為mg/kg)；ρ為儀器上直接讀取所測元素的質(zhì)量濃度(單位為mg·L-1)；V為樣品待測溶液定容體積(單位為mL)；D為稀釋倍數(shù)；m為植物樣品的質(zhì)量(單位為g)。

以各食物組分為自變量，各種食物的礦質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù)為因變量，建立廣義線性模型，鏈接函數(shù)為對數(shù)函數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 馬鹿食性

黑龍江省穆棱地區(qū)馬鹿主要采食的植物有：東北紅豆杉、水曲柳、春榆(Ulmus. spp)、疣枝衛(wèi)矛(Euonymuspauciflorus)、青楷槭、花楷槭、刺老芽(Araliaelata)、黃檗(Phellodendronamurense)8種木本植物；燕尾鳳毛櫸、向日葵等草本植物和苔蘚。食物中，草本植物苔蘚等占24%；其他均為木本植物，其中東北紅豆杉14%、疣枝衛(wèi)矛10%、槭屬植物14%、水曲柳占16%、春榆占17%、黃檗占3%、刺老芽占2%。

3.2 礦質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù)和對食物組分的影響

礦質(zhì)元素測定結(jié)果表明：東北紅豆杉、燕尾鳳毛櫸、青楷槭、春榆、花楷槭中，鉀的質(zhì)量分數(shù)較高；只有燕尾鳳毛櫸、疣點衛(wèi)矛、花楷槭中，鈣的質(zhì)量分數(shù)較高，其他植物中，鈣的質(zhì)量分數(shù)都較低；水曲柳中，銅的質(zhì)量分數(shù)較高；東北紅豆杉和燕尾鳳毛櫸中，鐵的質(zhì)量分數(shù)較高。燕尾風(fēng)毛櫸取葉的部分測定，榆、青凱槭、花楷槭、疣點衛(wèi)矛取枝條測定(見表2)。但哪種元素對穆棱地區(qū)馬鹿的食物組分起到了主要影響，還需數(shù)學(xué)建模予以解釋。

廣義線性模型建模結(jié)果表明：在所有測定的8中礦質(zhì)元素中，銅和鐵對抽樣期間馬鹿食物組成有較大影響(P=0.005)，其他元素的影響均不顯著(P>0.05)(見表3)。

4 結(jié)論與討論

該地區(qū)馬鹿冬季食物以木本植物為主；馬鹿對東北紅豆杉這一針葉樹種的大量取食，表明取樣時期內(nèi)馬鹿種群可能存在營養(yǎng)限制。在礦質(zhì)元素建模研究中，馬鹿傾向于銅質(zhì)量分數(shù)較高，但鐵質(zhì)量分數(shù)較低的食物，其他礦質(zhì)元素的影響并不顯著。

食草動物，冬季靠采食闊葉樹種的嫩枝，以避免采食針葉樹種，渡過食物缺乏時期；或者在灌木層樹木食物資源不充足時，大量取食針葉樹種[12-14]替代食物[15]。有研究顯示，大量出現(xiàn)于糞便中的針葉樹種，可以作為食草動物食物資源不充足且處于較差營養(yǎng)狀態(tài)的信號[16]。本研究在馬鹿糞便組織顯微分析中，東北紅豆杉占食物組分的14%，表明穆棱地區(qū)馬鹿很有可能處于較差的營養(yǎng)狀態(tài)。

表2 穆棱馬鹿各食物組分礦質(zhì)元素質(zhì)量分數(shù) mg·kg-1

表3 礦質(zhì)元素對食物組分的影響

注：** 為礦質(zhì)元素對食物組分影響顯著。

銅元素是動物生長中最為重要的元素之一。其主要作用：參與細胞呼吸，骨骼、結(jié)締組織和組織色素的形成過程，心臟的功能，上皮角質(zhì)化，脊索髓質(zhì)化等。鐵是合成血紅蛋白的主要原料之一，鐵不足時會造成缺鐵性貧血；另外，鐵也作為一些電子傳遞體和酶參與機體的氧化還原反應(yīng)[9]。

但有研究顯示，不同性別、年齡的個體，對礦質(zhì)元素的利用存在極大差異。例如，在對圈養(yǎng)馬鹿的研究中，未成年個體對銅鹽的消耗量比成年雌性個體多；對鈉元素的消耗沒有明顯差別；對其他不同礦質(zhì)元素的消耗量，在不同性別、年齡中也存在顯著差異[3]。本研究樣本均來自于野外，無法確定個體的年齡和性別。因此，需要大量的信息整合，以進行更深入的研究。

致謝：感謝黑龍江穆棱東北紅豆杉國家級自然保護區(qū)石鳳鳴局長和邱巖明副局長以及王道輝同志在本研究野外工作中的指導(dǎo)和幫助；感謝國家林業(yè)局野生動物保護生物學(xué)重點實驗室(東北林業(yè)大學(xué))羅理揚先生在實驗中的建議和指導(dǎo)。

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1) 國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項項目(201404407)；世界犀牛和老虎保護基金(The Word Rhinoceros and Tiger Conservation Fund)資助項目(98210-2-G191)。

黃晨，女，1970年1月生，東北林業(yè)大學(xué)野生動物資源學(xué)院，博士研究生；現(xiàn)工作于黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，副教授。E-mail：alicecyalice@163.com。

張明海，東北林業(yè)大學(xué)野生動物資源學(xué)院，教授。E-mail：zhangminghai2004@126.com。

2013年9月25日。

S718.6； Q958.12

Influence of Mineral Elements on Wintering Food Fomponent of Red Deer/Huang Chen, Xing Bo, Zhang Weiqi, Feng Yuan, Zhang Minghai(Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(4).-135～137

責(zé)任編輯：張 玉。

The experiment was conducted to study the wintering food component and food mineral element content of red deer population in Muling Chinese Yew National Nature Reserve, and the influence of mineral element on food component during winter from December 2010 to January 2013. The red deer population is fed mainly on shrubs and trees. Appearance of needles in feces might indicate nutritional deficiency during sampling period. Iron and copper are the most influential mineral elements on food component. There is no significant influence of other mineral elements on food component.