無線電追蹤技術(shù)在高原鼢鼠生態(tài)學研究中的應用

姬程鵬，周建偉，楚 彬，周延山，周 睿，王志鵬，田永亮，王 婷，花立民

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州 730070)

無線電追蹤技術(shù)在高原鼢鼠生態(tài)學研究中的應用

姬程鵬，周建偉，楚 彬，周延山，周 睿，王志鵬，田永亮，王 婷，花立民

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州 730070)

從高原鼢鼠(Myospalaxbaileyi)活捕、麻醉以及無線電發(fā)射器佩戴方式3個方面研究了無線電追蹤技術(shù)在高原鼢鼠生態(tài)學中的應用。結(jié)果表明：高原鼢鼠無損傷活捕是無線電追蹤技術(shù)實現(xiàn)的前提，利用自制的活捕籠的平均捕獲率為44.12%。麻醉劑使用量和麻醉時間與高原鼢鼠體重密切相關(guān)，當高原鼢鼠體重在150 g以下，乙醚用量為0.75～1.20 mL，麻醉時間為30～45 s；體重在150～270 g時，乙醚用量為1.3～1.6 mL，麻醉時間為30～55 s；體重在270～350 g時，乙醚用量1.6～2.0 mL，麻醉時間為45～60 s。無線發(fā)射器以環(huán)腋下斜跨式為主，且應在佩戴后30 d進行重捕，更換項圈以利于長期監(jiān)測?；谝陨辖Y(jié)果，提出了適合于高原鼢鼠無線電追蹤的操作流程及注意事項，以期為國內(nèi)學者研究高原鼢鼠或類似地下鼠生態(tài)學研究提供借鑒。

無線電追蹤技術(shù)；高原鼢鼠；效果

高原鼢鼠(Myospalaxbaileyi)是青藏高原高寒草甸的優(yōu)勢地下鼠，其挖掘、采食等行為影響著草地生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)、空間異質(zhì)性和微量氣體釋放，在高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)中具有重要作用[1-3]，因此，高原鼢鼠也被稱為高寒草地的“生態(tài)系統(tǒng)工程師”[4]。但當高原鼢鼠的種群密度超過一定限度時，會導致草地退化，所以，高原鼢鼠也是高寒草原的主要害鼠之一[1,5]。

由于高原鼢鼠營地下生活的習性，難以直接觀察其行為，導致研究難度增加。當前高原鼢鼠種群密度調(diào)查、棲息地選擇、巢域時空變化等研究，都是通過調(diào)查和研究高原鼢鼠推出土丘的數(shù)量和分布等間接手段來開展[6-9]。盡管這些間接手段取得的結(jié)果不斷推動了高原鼢鼠生態(tài)學的研究發(fā)展，但是，隨著生態(tài)學研究對研究方法的精準化和可復制化要求日益增強，尋找一種新的高原鼢鼠生態(tài)學研究手段成為當務之急。

無線電追蹤技術(shù)興起于20世紀60年代，是利用無線電波的發(fā)射和接收裝置來確定動物的位置并進行追蹤定位的動物學研究方法。其可以遠距離、更準確地提供動物在自然狀態(tài)下的活動狀況，目前被國內(nèi)外學者廣泛應用在大型動物的棲息地選擇、擴散、活動節(jié)律、繁殖策略等研究中[10-14]。隨著無線電發(fā)射器的輕量化和小型化，為研究小型嚙齒動物提供了可能性。國外學者成功將該技術(shù)應用在藍櫛鼠(Ctenomystalarum)、鼴八齒鼠(Spalacopuscyanus)、巨型鼴鼠(Fukomysmechowii)等鼠種的研究上[15-17]。但我國關(guān)于利用無線電追蹤技術(shù)研究高原鼢鼠的文章鮮見報道[18]。試驗根據(jù)2年來利用無線電追蹤技術(shù)在高原鼢鼠節(jié)律、巢域等研究的經(jīng)驗和教訓，從高原鼢鼠活捕、麻醉技術(shù)以及發(fā)射器佩戴方法進行歸納總結(jié)，以期為無線電追蹤技術(shù)在地下嚙齒動物生態(tài)學研究中的應用提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 自然概況

試驗在甘肅省武威市天?？h抓喜秀龍鄉(xiāng)馬營灘地區(qū)進行，高原鼢鼠是該地區(qū)唯一的地下嚙齒類動物。草地類型為高寒草甸。該地區(qū)海拔2 937 m，地形受馬牙雪山和雷公山的影響，形成東西向的峽谷地帶，西高東低，地理坐標N 37°12′，E 102°46′，晝夜溫差較大，年均降水量416 mm，主要集中在7～9月，年均蒸發(fā)量1 592 mm，無絕對無霜期。僅分冷、熱兩季。年均氣溫0.1℃，7月和1月氣溫分別為12.7℃，-18.3℃，≥0℃的年積溫1 380℃。植物生長期120～140 d。土壤為高山草甸土。植被以垂穗披堿草(Elymusdahuricus)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、線葉嵩草(Kobresiacapillifolia)、二裂委陵菜(Potentillabifurca)、秦艽(Gentianamacrophylla)、扁蓿豆(Ruthenianmedic)、早熟禾(Poaceaeannua)、狗娃花(Heteropappushispidus)等為主[19]。

1.2 試驗材料

1.2.1 無線電發(fā)射器 無線電發(fā)射器購置于英國Biotrack公司，該公司發(fā)射器規(guī)格需根據(jù)研究對象自行定制。于2015年購買無線電發(fā)射器40個，項圈帶材質(zhì)為尼龍(帶子寬2 cm，厚0.5 cm)；2016年購買無線電發(fā)射器20個，項圈帶材質(zhì)為特氟綸。兩種發(fā)射器電器元件一致，主要區(qū)別在于發(fā)射器項圈帶子的材質(zhì)不同(表1)。

表1 無線電發(fā)射器重量、項圈材質(zhì)及佩戴方式對比Table 1 The comparison of materials and attachment methods of radio transmitters

1.2.2 無線電接收機和天線 無線電接收機選自英國Biotrack公司生產(chǎn)的Sika接收機，頻率接收為138～168 MHz；天線選自新西蘭Sirtrack公司生產(chǎn)的手持Yagi天線，接收頻率為155～164 MHz。

1.2.3 高原鼢鼠活捕籠 利用自制活捕籠，于2015年和2016年的5～6月進行捕獲，在新鼠丘(鼠丘表面土壤新鮮，無結(jié)皮現(xiàn)象)附近尋找洞道并打開，待高原鼢鼠堵洞后，從堵洞方向安置活捕籠[20]。

1.2.4 高原鼢鼠的麻醉裝置 麻醉裝置主要利用自制麻醉瓶。用塑料瓶制成的大小兩個圓柱體連接而成，大圓柱體高×直徑：11 cm×6 cm；小圓柱體高×直徑：3 cm×1.5 cm。其中大圓柱體一側(cè)為開口，目的是讓鼢鼠鉆進麻醉器；大圓柱體另一側(cè)連接的小圓柱體，是用來放置麻醉劑(圖1)。麻醉過程中轉(zhuǎn)動瓶子，當鼢鼠不再在瓶子中翻動身體為止。

1.3 試驗方法

1.3.1 高原鼢鼠麻醉 王德軍等[21]研究表明，短時間的研究可采用乙醚麻醉，但必須注意控制乙醚的麻醉程度和用藥量。因此，合理控制乙醚用量及麻醉時間是保證麻醉成功的關(guān)鍵。此次試驗乙醚用量及時間根據(jù)高原鼢鼠的體重大小來確定。麻醉劑用量和時間見表2。

圖1 高原鼢鼠麻醉裝置Fig.1 Anesthesia device for zokor 注1.鼢鼠固定瓶；2.麻醉劑吸入瓶；3.格網(wǎng)；4.麻醉劑吸入瓶蓋；5.鼢鼠固定瓶蓋

表2 麻醉時間及麻醉劑用量Table 2 Anesthesia time and dosage

1.3.2 發(fā)射器的佩戴 佩戴方法主要有兩種：1)環(huán)頸式佩戴；2)斜跨式佩戴。環(huán)頸式為將發(fā)射器固定帶綁在高原鼢鼠頸部，斜跨式為將發(fā)射器固定帶從麻醉后個體的前腿腋下穿過，斜跨繞過頸部固定。

1.4 捕獲起止時間

2015～2016年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作從當年5月捕獲到第1只鼢鼠開始，結(jié)束時間為當年9月30日。

2 結(jié)果與分析

2.1 無損傷活捕結(jié)果

捕獲初期到試驗結(jié)束，共布置活捕籠數(shù)238次，捕獲105只，平均捕獲率44.12%，致死率0。連續(xù)2年捕獲數(shù)據(jù)，6月的捕獲率均高于5月的。

2.2 麻醉時間及麻醉劑用量的測試

根據(jù)連續(xù)幾年對高原鼢鼠的麻醉經(jīng)驗，同時通過前期對40只不同體重的高原鼢鼠進行麻醉試驗驗證，得出適合于高原鼢鼠麻醉的乙醚劑量及麻醉時間。麻醉后立即將高原鼢鼠從麻醉瓶中取出，并置于通風條件下?；謴偷臉藴蕿榭梢赃M行正常奔跑或進行采食活動。高原鼢鼠的麻醉恢復時間均在3 min(表3)。

表3 無損傷活捕籠使用Table 3 The utilization of live trapping cage

2.3 無線電發(fā)射器佩戴效果比較

尼龍帶子的材質(zhì)比特氟綸帶子大約重1倍。佩戴耗時為特氟綸發(fā)射器的3倍。尼龍帶子發(fā)射器佩戴0～2 d的脫落率最高，占45.16%，存活在30 d以上的比例為12.90%，在監(jiān)測結(jié)束后存活個體數(shù)為0，累計丟失率為33.26%(圖2)。特氟綸帶子發(fā)射器在0～2 d的脫落率較高，為13.64%，發(fā)射器佩戴30～60 d，死亡率達到最大,為18.18%，在監(jiān)測結(jié)束后存活個體數(shù)為22.73%，累計丟失率為9.09%(圖3)。從0～2 d脫落率、累計丟失率及最后存活率3項指標來看，尼龍帶子發(fā)射器的佩戴效果不如特氟綸材質(zhì)發(fā)射器。而且由于尼龍帶子較寬，加上佩戴過程需要在帶子接口處涂強力膠，發(fā)射器的2次使用效果比較差。

兩年累計環(huán)頸佩戴5只，脫落4只，死亡1只，其余48只佩戴均為斜跨式，脫落19只，死亡11只。說明環(huán)頸式佩戴法不適合于高原鼢鼠無線電追蹤(圖4)。

3 討論

無線電追蹤技術(shù)用來研究動物在自然狀態(tài)下的活動規(guī)律和模式，同時符合動物福利法，因而被廣大研究者所青睞[17,22-23]。目前，國內(nèi)關(guān)于高原鼢鼠在自然狀態(tài)下的活動節(jié)律、巢域面積、交配繁殖時間及方式的研究鮮見報道，主要還是因為無損傷活捕技術(shù)、麻醉技術(shù)和發(fā)射器的佩戴等問題難以解決[24]。

圖2 尼龍帶子佩戴效果Fig.2 The results of attachment with nylon collar

圖3 特氟綸帶子佩戴效果Fig.3 The results of attachment with teflon collar

圖4 不同佩戴方式的比較Fig.4 The comparison of different attachment methods

無損傷活捕和麻醉技術(shù)是保證后期利用無線電追蹤技術(shù)監(jiān)測高原鼢鼠，反映其在自然狀態(tài)下真實活動規(guī)律的關(guān)鍵技術(shù)。周文揚等[18]利用自制活捕籠成功活捕并舍飼高原鼢鼠，研究在周文揚等[18]發(fā)明活捕籠的基礎(chǔ)上進行改造，將被動式捕獲籠改為誘導式活捕籠，大大提高了捕獲效率。本研究通過兩年試驗發(fā)現(xiàn)鼢鼠活捕籠的捕獲率高達44.12%，且隨著操作熟練程度越高，布置活捕籠的效率和捕獲率也越高。活捕籠的利用為研究高原鼢鼠的活體試驗提供了可行性的技術(shù)手段。周建偉等[25]利用活捕技術(shù)在高寒草甸測試了3種發(fā)射器的佩戴效果及信號問題，楚彬等[26]利用活捕技術(shù)對高原鼢鼠進行PIT標記，測定種群數(shù)量動態(tài)變化。

有關(guān)鼠類麻醉劑，目前主要有戊巴比妥鈉、水合氯醛和乙醚等。研究表明戊巴比妥鈉有較強的呼吸抑制作用，有效劑量和致死劑量之間的安全范圍較小，容易引起鼠類死亡[27]，水合氯醛等麻醉后，不利于組織細胞的供氧能力，同時對于組織細胞損傷較大[21]。通過對40只不同體重范圍內(nèi)高原鼢鼠進行試驗，發(fā)現(xiàn)短時期麻醉可以采用乙醚進行，乙醚麻醉后，不影響或很少影響高原鼢鼠的正?；顒印Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)了適合于高原鼢鼠麻醉的乙醚用量及麻醉時間，同時利用自制麻醉瓶，可以在野外狀態(tài)下進行快速麻醉，盡可能縮短高原鼢鼠受到應激的時間。

發(fā)射器的重量有嚴格的要求，一般不能超過目標動物的4%[4,16]。試驗通過對比尼龍帶子發(fā)射器和特氟綸發(fā)射器的佩戴方式及效果，發(fā)現(xiàn)尼龍帶子發(fā)射器的重量為特氟綸帶子的1.70倍，佩戴耗時其3倍，因此，從佩戴方式、存活狀況和佩戴耗時綜合分析，特氟綸帶子優(yōu)于尼龍帶子發(fā)射器。高原鼢鼠營地下生活，在春季，土壤解凍后，開始大量進行挖掘采食活動，在挖掘過程中利用前肢挖掘，用頭部將土壤拱至地表，因此，無線電發(fā)射器的佩戴方式很重要。國外學者研究的巨型鼴鼠(Fukomysmechowii)和藍櫛鼠(Ctenomystalarum)等多采用環(huán)頸式佩戴[16-17,28]。研究發(fā)現(xiàn)環(huán)頸式佩戴死亡率和脫落率最高，原因可能是高原鼢鼠的頭部和胸部沒有明顯界限，且頸部較粗。高原鼢鼠幾乎終年生活于地下洞道中，耳廓退化，對環(huán)頸式佩戴起不到阻擋作用，如果佩戴過緊，影響高原鼢鼠的正常呼吸作用，容易致死，研究中發(fā)現(xiàn)一例佩戴發(fā)射器過程中的致死現(xiàn)象。后期監(jiān)測利用手持Yagi天線，其可以較為精確地確定高原鼢鼠的活動位點，對于所處位點的判定通常采用三點定位法[10]。研究發(fā)現(xiàn)佩戴發(fā)射器后，一般脫落時間都在0～2 d，且均落在淺層采食洞道，如果佩戴完成后，高原鼢鼠連續(xù)5 d監(jiān)測都未發(fā)生位置移動，則可通過打開捕獲位置附近洞道，等待24 h，以確定是否堵洞，如不堵洞，則發(fā)射器可能脫落，需根據(jù)信號位置進行挖掘，取出發(fā)射器，粘上磁鐵，保護電量。

經(jīng)過兩年研究發(fā)現(xiàn)，佩戴發(fā)射器的高原鼢鼠最長壽命為3～4個月，盡管改進過后的發(fā)射器對其皮膚的損傷減小，但由于嚙齒類生長速度較快，同時由于高原鼢鼠生活的環(huán)境相對潮濕，對發(fā)射器的密封性也是個挑戰(zhàn)，因此，利用無線電追蹤技術(shù)來進行高原鼢鼠活動節(jié)律和巢域面積等生態(tài)學的研究上，如果要進行長期研究，必須在佩戴后30 d，對其重捕，調(diào)整發(fā)射器項圈大小，以利于長期試驗。

4 結(jié)論

無線電追蹤技術(shù)可以用來研究高原鼢鼠自然狀態(tài)下的活動節(jié)律、巢域面積和交配繁殖方式等生態(tài)學研究。具體結(jié)論如下：

(1)鼢鼠無損傷活捕是無線電追蹤技術(shù)的前提，此次研究所采用的高原鼢鼠無損傷活捕籠平均捕獲率為44.12%；

(2)當高原鼢鼠體重在150 g以下時，乙醚用量為0.75～1.20 mL，麻醉時間為30～45 s；體重在150～270 g時，乙醚用量為1.3～1.6 mL，麻醉時間為30～55 s；體重在270～350 g時，乙醚用量1.6～2.0 mL，麻醉時間為45～60 s。

(3)無線電發(fā)射器佩戴方式要以斜跨式為主，同時發(fā)射器佩戴后由于高原鼢鼠生長要定期活捕，重新調(diào)整項圈大小，以利于長期研究。

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Application of radio tracking technology in ecological research of plateau zokor(Myospalaxbaileyi)

JI Cheng-peng,ZHOU Jian-wei,CHU Bin,ZHOU Yan-shan,ZHOU Rui,WANG Zhi-peng,TIAN Yong-liang,WANG Ting,HUA Li-min

(CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

The radio tracking technique was used for studying the plateau zokor (Myospalaxbaileyi) in term of live trap,anesthesia,and attachment method of radio transmitter.The result showed that the live trap was the precondition of radio tracking usage and the average captured rate of our live trap was 44.12%,anesthesia time and dosage were closely related with the bodyweight of plateau zokor.When the bodyweight was below 150 g,the proper dosage of aether was 0.75 to 1.2 mL,the anesthesia time was 30 to 45 s.When the bodyweight was among 150 to 270 g,the proper dosage and time were 1.3 to 1.6 mL and 30 to 55 s.When the bodyweight was among 271～350 g,they were 1.6 to 2.0 mL and 45 to 60 s.The transmitter should be collared across the neck and under the front leg,and should be recaptured after 30 days to replace the transmitter for long-term use.

radio tracking;plateau zokor;effect

2016-11-10；

2016-12-22

國家自然基金項目(31460635)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(201203041)資助

姬程鵬(1990-)，男，河南洛陽人，在讀研究生。 E-mail：jichengp321@163.com 花立民為通訊作者。

Q 958

A

1009-5500(2017)03-0048-06