基于糞便纖維組織法探究異地馴養(yǎng)藏羚的食性

孫 平，郭玉萍，熊建利，張紀(jì)亮，王占彬，趙新全

(1.河南科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003；2. 安陽(yáng)師范學(xué)院 體育學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000；3. 中國(guó)科學(xué)院 西北高原生物研究所，青海 西寧 810001)

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基于糞便纖維組織法探究異地馴養(yǎng)藏羚的食性

孫 平1，郭玉萍2，熊建利1，張紀(jì)亮1，王占彬1，趙新全3*

(1.河南科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003；2. 安陽(yáng)師范學(xué)院 體育學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000；3. 中國(guó)科學(xué)院 西北高原生物研究所，青海 西寧 810001)

基于糞便纖維組織法探討異地(鐵卜加草原站)馴養(yǎng)藏羚的食性。結(jié)果表明，在基地生長(zhǎng)的50種植物中，伊凡苔草、火絨草、川青早熟禾、洽草等是藏羚最喜愛(ài)食用植物，所占比例依次為18%、13%、11%和8%，其中伊凡苔草的莖、火絨草的葉、菥冥的果和迷果芹的花是其喜食部位。在基地馴養(yǎng)藏羚的食物組成中，各科所占比例依次為：禾本科(43%)> 莎草科(25%)> 菊科(14%)> 十字花科(7%)> 豆科(3%)。與可可西里地區(qū)類(lèi)似，鐵卜加地區(qū)藏羚以單子葉植物為主要食物。

藏羚；糞便纖維組織法；異地保護(hù)；食性

草食動(dòng)物是影響植物群落組成和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要決定者。植食性哺乳動(dòng)物食物選擇是覓食生態(tài)學(xué)研究最為活躍的領(lǐng)域，動(dòng)物食物選擇對(duì)策主要有營(yíng)養(yǎng)選擇、植物次生化合物假設(shè)、營(yíng)養(yǎng)平衡假設(shè)、最優(yōu)覓食理論和條件性氣味回避假設(shè)[1]。我國(guó)有蹄類(lèi)食性研究在1978年后才有了長(zhǎng)足進(jìn)展，1979年鄭生武等[2-5]采用直接觀察法對(duì)馬麝進(jìn)行了試驗(yàn)，最近幾年更是取得了重大突破，方法也日趨先進(jìn)，通常主要用直接觀察法、利用法、胃內(nèi)容物分析法和糞便顯微分析法。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，糞便DNA分析法、穩(wěn)定性同位素法[2]等更準(zhǔn)確的測(cè)定方法相繼出現(xiàn)。糞便顯微組織法因?yàn)槿記](méi)有傷害性，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究有蹄類(lèi)食性的最主要方法[3-5]。

藏羚(Pantholops hodgsoni)為我國(guó)特有珍稀瀕危動(dòng)物，是青藏高原特有物種，野生動(dòng)物中最獨(dú)特的類(lèi)群，同時(shí)也是世界上最珍貴和稀有的物種之一[6]。藏羚主要分布在我國(guó)西藏、青海、新疆西部近80萬(wàn)平方公里的高寒荒漠地區(qū)，其中80%區(qū)域及其70%種群數(shù)量在西藏羌塘境內(nèi)。近年來(lái)由于遭到瘋狂盜獵，藏羚成為瀕危動(dòng)物，已被列入中國(guó)一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物和《瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》附錄I中[7]。

目前，關(guān)于藏羚的研究涵蓋其生物學(xué)特征[8]、種群生態(tài)學(xué)[6, 7, 9-15]、保護(hù)生物學(xué)[16-20]和行為學(xué)[15, 21-24]等方面。而動(dòng)物的食性分析是研究動(dòng)物生境需求的核心內(nèi)容。基于此，有學(xué)者運(yùn)用糞便顯微組織法對(duì)可可西里自然保護(hù)區(qū)藏羚的食性進(jìn)行研究，并從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度探討了它們之間競(jìng)爭(zhēng)與共存的關(guān)系[25]。還有學(xué)者對(duì)鐵卜加地區(qū)馴養(yǎng)藏羚在枯草期對(duì)干物質(zhì)消化率進(jìn)行了研究[26]。另外，Harris & Miller[27]以及Schaller[15]分別對(duì)青海野牛溝地區(qū)和西藏羌塘地區(qū)藏羚的食性進(jìn)行了研究，其食性分析僅做到了科的分類(lèi)，但對(duì)異地馴養(yǎng)藏羚的食物構(gòu)成至今未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究主要探討異地馴養(yǎng)藏羚食物結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性變化，為該物種異地保護(hù)時(shí)環(huán)境的選擇提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究樣地

捕自可可西里的藏羚被安置在青海省鐵卜加草原站。該區(qū)位于東經(jīng)99°35′，北緯37°05′，海拔3 240～3 270 m，地處青藏高原北部、青海湖西北側(cè)，是青海省海南、海北、海西三州交界處，屬典型的高原半干旱草原區(qū)，年降水量377.10 mm，年蒸發(fā)量1 484.5 mm，年均氣溫-0.5 ℃，牧草生長(zhǎng)期125 d，牧草生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)1 100 h (5～9月)。草地類(lèi)型為草原化草甸類(lèi)，草地植物主要有早熟禾(Popalpigenalindm)、針茅(Stipaspp)、賴草(Leymussecalinus)、豬毛蒿(Sabrotanoidesbunge)、萎陵菜(Potentillaspp)、狼毒(Stellerachamaejasme)等[28]。該區(qū)夏秋涼爽微潤(rùn)，冬春干冷多風(fēng)，晝夜溫差較大，霜期長(zhǎng)。自然環(huán)境和氣候條件獨(dú)特，具青藏高寒牧區(qū)典型特征。自2005年12月，在該牧場(chǎng)提供的30 hm2圍欄高寒草原化草甸馴養(yǎng)基地進(jìn)行藏羚人工馴養(yǎng)[26]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 藏羚糞便及參照植物樣本采集 2006年9月，在鐵卜加草原站藏羚馴養(yǎng)基地收集新鮮糞便67份，每一堆糞樣為一份，單獨(dú)裝入塑料袋并標(biāo)記取樣時(shí)間、地點(diǎn)等信息，車(chē)載冰箱帶回備用。同時(shí)采集其活動(dòng)區(qū)域內(nèi)所有植物完整植株，記錄相關(guān)信息帶回實(shí)驗(yàn)室，用于制作藏羚糞樣顯微分析的標(biāo)準(zhǔn)切片。

1.2.2 糞樣植物碎片制備、裝片和識(shí)別 植物標(biāo)準(zhǔn)玻片的制備方法主要參照Anthony(1974)[29]，將植物陰干后，分別將每種植物的花、莖、葉等粉碎，放入試管中。然后加入5%硝酸和5%鉻酸(1∶1)，酒精燈加熱煮沸約3 min，倒入200目網(wǎng)篩中沖洗，將篩上物用水沖入平皿中。用吸管將碎片滴入載玻片中央并覆以蓋玻片。制作的標(biāo)準(zhǔn)玻片均在生物數(shù)碼顯微鏡的20倍物鏡下觀察和拍照，并對(duì)植物表皮細(xì)胞進(jìn)行測(cè)量，包括表皮細(xì)胞的形狀(細(xì)胞的大小、密度及細(xì)胞壁的特征)，氣孔(氣孔器的類(lèi)型、數(shù)量和大小)，表皮毛(單一細(xì)胞毛、多列細(xì)胞毛或腺毛的形狀，長(zhǎng)度和密度)。表皮細(xì)胞的性狀特征及鑒別特征參照相關(guān)文獻(xiàn)的描述[30-32]。

藏羚新鮮糞便在60 ℃烘干24 h，取糞便2 g經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，將粉碎的材料依次經(jīng)20目、60目、100目網(wǎng)篩篩選，使碎片大小介于0.15 mm和0.30 mm之間。取100目的篩上物經(jīng)自來(lái)水沖洗約2 min，移入平皿，加入次氯酸鈉并用解剖針攪拌，3 h后倒入200目的網(wǎng)篩中自來(lái)水沖洗3 min，去除漂白液、塵土或極小的植物碎片，作為待檢材料。

顯微組織分析法的糞樣植物碎片裝片制作方法參考曹伊凡和蘇建平等[5]。利用糞便顯微分析法，在九月份所收集的全部藏羚羊糞樣中，隨機(jī)選取編號(hào)為06、08、10、14、15、22、26、27、28、33、34、35、39、44、50等共15份樣品，共拍攝糞樣圖片1312張，共鏡檢到21科50種(屬)植物碎片。

1.2.3 藏羚羊食物中植物種類(lèi)的相對(duì)密度 采用下式計(jì)算糞便中各植物種類(lèi)的相對(duì)密度(relative density, RD)，RDi可作為植物的被利用頻率。

RDi =(每種植物可辨認(rèn)的碎片數(shù) / 各種植物可辨認(rèn)的碎片數(shù)量之和)× 100%。

式中：i表示物種種類(lèi)。在九月份所收集的全部藏羚糞樣中隨機(jī)選取的樣品中，先計(jì)算出編號(hào)06、08、10、14、15、22、26、27、28、33、34、35、39、44、50等樣品中每種植物可辨認(rèn)的碎片數(shù)，再將各種植物可辨認(rèn)的碎片數(shù)相加，最后依據(jù)上述公式計(jì)算出50種植物中每種植物所占的相對(duì)密度，即各種植物的RD值。

2 結(jié)果與分析

2.1 藏羚的食物組成

在青海湖鐵卜加藏羚羊馴養(yǎng)基地(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"基地")，共采集21科50種植物(表1)。其中禾本科9種，莎草科2種，紫草科2種，菊科7種，豆科5種，薔薇科3種，玄參科3種，毛茛科2種，傘形科2種，十字花科3種，唇形科2種，石竹科1種，百合科1種，龍膽科1種，鳶尾科1種，蓼科1種，瑞香科1種，茜草科1種，車(chē)前科1種，藜科1種，麻黃科1種。其中，禾本科占全部鏡檢植物的43%，其次為莎草科，占25%，再次為菊科、十字花科及豆科等植物，分別占14%、7%、3%。上述5科植物共占全部糞樣可識(shí)別植物的 92%。

2.2 藏羚羊食物中植物種類(lèi)的利用程度

由表2知，禾本科、莎草科以及菊科、十字花科、豆科等5科植物為藏羚羊的主要食物類(lèi)群。在50種植物中伊凡苔草(Carextristachya)、火絨草(Leontopodiumleontopodioides)、川青早熟禾(Poaindattenuata)分別占鏡檢植物的18%、13%及11%，藏羚最喜食食物，其次為洽草8%(koeleriacristata)、菥冥7%(ThlaspiarvenseL)、矮嵩草7%(Kobresiahumilis)、冰草6%(AgropyroncristatumLinn)和賴草6%(LeymussecalinusGeorgi)。

表1 藏羚羊在九月份的食物譜

表2 糞樣中各植物種類(lèi)的相對(duì)密度

注：小數(shù)點(diǎn)后保留三位有效數(shù)字，物種名前的數(shù)字表示在九月份收集的標(biāo)本編號(hào)。

Note:Three valid decimal numbers are kept,and numbers before speciecs are sample codes marked in september.

由表3可知，雀麥、菥冥、多裂蒲公英、車(chē)前、火絨草、迷果芹、伊凡苔草、矮嵩草、醉馬草、川青早熟禾、洽草、垂穗披堿草、賴草、冰草等14種的RD值共計(jì)90.55，由此可見(jiàn)，這14種植物是其主要食物，其中伊凡苔草的莖為最高比例，達(dá)到34.2%；火絨草葉的比例最高，達(dá)到41.7%；菥冥的果為最高比例，達(dá)到44.3%；迷果芹的花為最高比例，達(dá)到14.3%(見(jiàn)表3)。

表3 14種植物的莖、葉、果、花相對(duì)比例

3 討 論

動(dòng)物與植物界面上的采食活動(dòng)是草地放牧系統(tǒng)的核心特征。動(dòng)物的食性分析是研究動(dòng)物生境需求的核心內(nèi)容，有蹄類(lèi)動(dòng)物食性的研究是一項(xiàng)基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)研究，它可以對(duì)棲息地評(píng)價(jià)、容納量估計(jì)、能量代謝以及種間關(guān)系等研究提供有價(jià)值的基礎(chǔ)資料，同時(shí)也為有蹄類(lèi)動(dòng)物尤其是瀕危物種的異地保護(hù)、人工養(yǎng)殖和資源管理等提供理論依據(jù)，直接關(guān)系到該類(lèi)動(dòng)物資源科學(xué)管理水平[1, 3, 33-35]。

有蹄類(lèi)動(dòng)物的采食對(duì)策包括對(duì)食物種類(lèi)、采食時(shí)間和采食地的選擇，而這種對(duì)策的形成是長(zhǎng)期進(jìn)化、適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果[36]。異地馴養(yǎng)藏羚在受到氣候因子影響的同時(shí)，還要受食物資源可利用性改變的制約，而且受異地物種之間的相互作用關(guān)系，尤其是異地物種之間的競(jìng)爭(zhēng)作用影響。本研究主要分析了異地馴養(yǎng)藏羚的食性，結(jié)果表明，基地內(nèi)藏羚的食物主要由禾本科、莎草科、菊科、十字花科和豆科等植物組成；其中，禾本科是其最主要的食物類(lèi)群，占據(jù)了整個(gè)食物資源的43%。Schalle等[15]對(duì)西藏羌塘地區(qū)藏羚食性依據(jù)其糞便顯微組織和胃內(nèi)容物的研究表明，藏羚食性主要由禾本科、非禾本科和灌木組成，其中禾本科植物在暖季和冷季分別占其食物構(gòu)成的40%和50%。曹伊凡等[4]人在可可西里地區(qū)分別于 2005年1月和7月在藏羚羊集聚地點(diǎn)隨機(jī)收集其新鮮糞樣，暖季藏羚羊糞樣中鏡檢到15科24種(屬)植物碎片，冷季鏡檢到 10科 18種 (屬)，且各科百分比依冷暖季的不同而不同。以上研究結(jié)果與本試驗(yàn)非常相似，即藏羚的食物組成中：禾本科(43%)> 莎草科(25%)> 菊科(14%)> 十字花科(7%) > 豆科(3%)。

在本試驗(yàn)的結(jié)果中，伊凡苔草、雀麥、菥冥、迷果芹、醉馬草、川青早熟禾、垂穗披堿草、矮嵩草、賴草、冰草、洽草、車(chē)前、火絨草、多裂蒲公英等占了食物組成的近90%，以禾本科、莎草科為主，這和可可西里地區(qū)的藏羚羊的主要食物基本一致，不同之處在于多了十字花科的植物，這可能與海拔的降低和溫度的升高有關(guān)，而且相同的季節(jié)由于海拔的影響，植物生長(zhǎng)以及分布情況也對(duì)異地馴養(yǎng)藏羚造成一定的影響。藏羚食物種類(lèi)的多寡以及采食比例的變化則可能與植物的營(yíng)養(yǎng)元素成分、次生化合物含量和適口性有關(guān)[37]。

本研究采用糞便顯微組織法分析了藏羚食性。該方法是食草動(dòng)物食性研究中的常規(guī)方法，具有易于取樣和對(duì)動(dòng)物干擾小的優(yōu)點(diǎn)，在食草動(dòng)物食性研究中應(yīng)用廣泛。基本原理是根據(jù)糞便中未被消化的植物角質(zhì)表皮碎片的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，鑒定動(dòng)物取食種類(lèi)，但該技術(shù)的難點(diǎn)之一是植物碎片的識(shí)別，尤其是殘留于糞便中的植物碎片識(shí)別。曹俊虎等[26]研究發(fā)現(xiàn)藏羚對(duì)干季牧草的消化率高于其它反芻動(dòng)物，這有可能增加對(duì)糞樣中植物碎片的識(shí)別難度，雖然有些植物種類(lèi)的表皮細(xì)胞因具有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)可以識(shí)別到種，如唐古韭等但大多數(shù)植物只能識(shí)別到屬[4]。本試驗(yàn)采用沒(méi)有粘性的飽和 NaCl溶液代替Hoyer's裝片介質(zhì)進(jìn)行裝片和鏡檢，顯著地減少了植物碎片卷曲率和重疊率，有效提高了植物碎片的識(shí)別效果[4，5]。作為食性定量分析方法，糞便組織方法存在一定范圍的偏差，而這與動(dòng)物對(duì)各種植物的不同消化程度和食草動(dòng)物自身的生理差異有關(guān)。同時(shí)，野外條件下，藏羚活動(dòng)范圍非常大，兼具遷徙習(xí)性，其食物組成相對(duì)難以確定到種。本試驗(yàn)中藏羚被圈養(yǎng)于馴養(yǎng)基地內(nèi)，活動(dòng)范圍相對(duì)較小，而根據(jù)已經(jīng)掌握藏羚活動(dòng)范圍內(nèi)所有的植物種類(lèi)，研究其在馴養(yǎng)基地的食物組成更有針對(duì)性，因此具有更高的屬、種鑒定的準(zhǔn)確性及說(shuō)服力。

動(dòng)物能夠通過(guò)自己的適應(yīng)和行為調(diào)節(jié)，而使得它們更能適應(yīng)食物匱乏的生境，進(jìn)而得以存活并不斷生息，藏羚在這一方面更加突出。因此，其仍能對(duì)嚴(yán)酷的自然環(huán)境產(chǎn)生良好的適應(yīng)。綜上所述，基地藏羚的食物主要由禾本科、莎草科、菊科、十字花科和豆科等植物組成，其食物譜的組成與可可西里地區(qū)相比在科的分類(lèi)水平上沒(méi)有明顯變化，不管是在可可西里還是在基地，禾本科植物在藏羚的食物譜中仍然占有較大的比例。因此，藏羚的食性沒(méi)有發(fā)生明顯變化，鐵卜加地區(qū)可以作為藏羚異地馴養(yǎng)的基地。

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Eating Habits of Tibetan Antelope in ex situ Conservation Based on Fecal Micro-histological Analysis

SUN Ping1,GUO Yu-ping2,XIONG Jian-li1,ZHANG Ji-liang1,WANG Zhan-bin1,ZHAO Xin-quan3*

(1.AnimalScienceandTechnologyCollege,HenanUniversityofScienceandTechnology,LuoyangHenan471003,China;2.Collegeofphysicaleducation,Anyangnormaluniversity,Anyang,Henan455000,China;3.NorthwestPlateauInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Xining,Qinghai810001,China)

By fecal micro-histological analysis, we studied the diet of Tibetan antelope in Tiebujia area, Qinghai Province,then compared it with these in Kekexili Natural Reserve, and tried to find the possibility protecting antelope via ex situ conservation.Comparisen between fecal samplesshowed that four kinds of species Carex tristachya, Leontopodium leontopodioides, Poa indattenuata, and koeleria cristata were the main food diet of Tibetan antelopes in Tiebujia area,accoccnting for 18%,23%,11% and 8% of total,respectively. Anyway, stems of C. tristachya, leaves of L. leontopodioides, fruits of Thlaspi arvense, and flowers of Sphallerocarpus gracilis, were the most favorite parts in the food of antelopes. Other families accounting for higher proportion were as follows: Gramineae (43%), Cyperaceae (25%), Compositae (14%), Leguminosae (7%), and Cruciferae (3%), respectively. In conclusion, Tibetan antelope showed similar food diet of monocoty-leden in Tiebujia with that in Kekexili area.

Tibetan antelope; fecal micro-histological analysis; ex situ conservation; food habits

2014-03-08，

2014-04-26

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30500073，30870370)；青海省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(No.2006-N-152)

孫 平(1975-)，男，山東鄒城人，博士，副教授，主要從事動(dòng)物生態(tài)方面的研究。 E-mail: pingsunny@msn.com

*[通訊作者] 趙新全(1959-)，男，陜西扶風(fēng)人，博士，研究員，主要從事草地生態(tài)和動(dòng)物生態(tài)方面的研究。 E-mail: xqzhao@yahoo.com.cn

S811.6

A

1005-5228(2015)01-0070-06