穆棱林區(qū)野生東北馬鹿種群冬季食物組成模式與植物代謝產(chǎn)物的關(guān)系

王 琳,周良俊,魏楷麗,張明海,張瑋琪

東北林業(yè)大學(xué)野生動(dòng)物與自然保護(hù)地學(xué)院 哈爾濱 150040

動(dòng)物通過(guò)取食和消化食物獲得維持生命活動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量。廣食性大型有蹄類動(dòng)物的食物組成復(fù)雜,是各種營(yíng)養(yǎng)、非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果[1—2]。植物中維持生命活動(dòng)的蛋白質(zhì)、脂肪、可消化纖維素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),以及植物化學(xué)防御所產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物即非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都是影響植食性動(dòng)物食物組成模式的重要因素[3—4]。

植物次生代謝產(chǎn)物(PSMs)是由初生代謝產(chǎn)物在植物組織中通過(guò)一系列代謝途徑衍生而來(lái)的、非植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的小分子化合物,是植物在長(zhǎng)期生長(zhǎng)進(jìn)化過(guò)程中與環(huán)境相互作用的適應(yīng)性結(jié)果[5—7]。根據(jù)代謝物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及合成途徑主要可分為萜類、 酚類和含氮化合物[8—9],代謝物具有多種理化作用,被認(rèn)為是防止植食性動(dòng)物過(guò)度采食的防御機(jī)制,例如,某些次生代謝產(chǎn)物能夠降低植物適口性或抑制植食性動(dòng)物的生理功能[10—11],從而影響種群內(nèi)不同個(gè)體,呈現(xiàn)出特定的食物組成模式。

東北馬鹿(Cervuselaphusxanthopygus)為國(guó)家II級(jí)重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物,屬于典型的廣食性食草動(dòng)物,在對(duì)次生代謝產(chǎn)物的處理方式上,與專性食草動(dòng)物從生理上形成特定的生物轉(zhuǎn)化途徑不同[12],廣食性食草動(dòng)物會(huì)通過(guò)調(diào)整食物單次攝入量、攝食時(shí)間間隔等方式改變?nèi)∈巢呗?以減少或避免采食過(guò)量有毒次生代謝產(chǎn)物[13—15]。分布于黑龍江穆棱紅豆杉自然保護(hù)區(qū)的野生東北馬鹿,冬季主要以木本植物嫩枝為食[16—17],而北方冬季低溫寒冷,食物可獲得性和質(zhì)量降低,營(yíng)養(yǎng)限制嚴(yán)重,使動(dòng)物處于食物缺乏的環(huán)境。為保證種群中多數(shù)個(gè)體達(dá)到營(yíng)養(yǎng)需求,種群內(nèi)可能會(huì)形成某種食物組成模式。同時(shí),植物中高含量代謝產(chǎn)物會(huì)直接影響動(dòng)物對(duì)食物的利用,此時(shí),動(dòng)物對(duì)植物次生代謝產(chǎn)物的攝入與平衡在冬季便顯得尤為重要[18]。植物在不同生理時(shí)期能合成數(shù)百甚至上千種代謝物,以往在次生代謝產(chǎn)物和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)相關(guān)的研究中,主要關(guān)注單寧、黃酮等大類物質(zhì)總量對(duì)食草動(dòng)物的影響[19—20],而植物中其他類別次生代謝產(chǎn)物,以及各物質(zhì)的相對(duì)含量如何影響廣食性食草動(dòng)物食物組成模式的相關(guān)研究尚未得到充分關(guān)注。

鑒于此,本研究對(duì)分布于黑龍江穆棱林區(qū)野生東北馬鹿種群冬季食物組成進(jìn)行研究,通過(guò)結(jié)合廣泛靶向代謝組技術(shù)[21],廣泛覆蓋馬鹿采食植物中所有次生代謝產(chǎn)物、并測(cè)定每種物質(zhì)的相對(duì)含量,揭示分布于黑龍江穆棱林區(qū)野生東北馬鹿種群內(nèi)的食物組成模式,以及次生代謝產(chǎn)物在不同植物類別下的差異情況,探討各類次生代謝產(chǎn)物與馬鹿種群中不同食物組成模式的關(guān)系,本研究將為植食性哺乳動(dòng)物與植物相互作用關(guān)系的研究和植物化學(xué)防御理論的驗(yàn)證與延伸提供基礎(chǔ)。

1 研究方法

1.1 研究地區(qū)

黑龍江穆棱國(guó)家級(jí)紅豆杉自然保護(hù)區(qū)(130°0′—130°28′E;43°49′—44°6′N) 位于黑龍江省南部牡丹江市境內(nèi), 總面積約356.48km2,保護(hù)區(qū)地貌以山地為主,呈條帶狀分布,海拔在500—900m之間,屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季溫差較大,年平均氣溫約-2℃。林區(qū)內(nèi)植被主要是以紅松(Pinuskoraiensis)、東北紅豆杉(Taxuscuspidata)、紅皮云杉(Piceakoraiensis)、落葉松(Larixgmelinii)、白樺(Betulaplatyphylla)、紫椴(Tiliaamurensis)、山楊(Populusdavidiana)、蒙古櫟(Quercusmongolica)等為優(yōu)勢(shì)種的針闊混交林,同時(shí)也包括衛(wèi)矛屬、榛屬等豐富的灌叢資源。研究地區(qū)復(fù)雜的植被資源造就了野生動(dòng)物種類的多樣性,代表動(dòng)物除東北馬鹿外,還有東北虎(Pantheratigrisaltaica)、野豬(Susscrofa)、狍(Capreoluspygargus)、黃喉貂(Martesflavigula)、黑熊(Ursusthibetanus)、長(zhǎng)尾林鸮 (Strixuralensis),狗獾(Melesleucurus)等[22]。

1.2 糞便和植物樣品采集與裝片制備

2020年11月,在黑龍江穆棱國(guó)家級(jí)東北紅豆杉保護(hù)區(qū)進(jìn)行野外樣品采集,根據(jù)馬鹿分布及活動(dòng)情況(馬鹿的日活動(dòng)半徑為1.5—2.0km)[23],設(shè)計(jì)間隔為2km以上的不同采樣區(qū)域,在不同區(qū)域上尋找新鮮馬鹿足跡鏈,發(fā)現(xiàn)足跡鏈后,根據(jù)足跡周圍雪殼軟硬或松弛情況判斷其新鮮程度,越軟或雪被越松,表示足跡鏈新鮮。根據(jù)雪地足跡的步距及蹄印大小區(qū)別馬鹿與其他有蹄類動(dòng)物,馬鹿足跡行距較寬,其蹄印相較于其他鹿科動(dòng)更大,但后蹄瓣較小并呈圓形。沿新鮮足跡鏈進(jìn)行反向跟蹤,通過(guò)非損傷性取樣方法采集糞樣,每堆糞便采集約30粒,當(dāng)采集1—2堆時(shí)返回,尋找新的足跡鏈再跟蹤,使糞便樣本盡可能代表不同個(gè)體(圖1)。佩戴聚乙烯(PE)手套采集糞便并置于封口袋中,并將糞便樣品盡快帶回實(shí)驗(yàn)室置于-20℃冰箱保存。

圖1 研究區(qū)域地理位置及采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Map of the study area and sampling sites

在跟蹤馬鹿足跡鏈時(shí),以有啃食痕跡的植物為中心設(shè)置10m×10m樣方,采集樣方內(nèi)未被啃食過(guò)的植物枝條。采集木本植物時(shí)選擇2m以下當(dāng)年生枝條的嫩莖,落葉和禾本科植物選擇雪被以上部分。將植物樣品分成兩部份,一份裝入牛皮紙袋中用于馬鹿食性分析實(shí)驗(yàn);另一份裝入離心管中,并用液氮處理,以淬滅植物次生代謝過(guò)程,后置于-80℃冰箱保存,用于植物次生代謝產(chǎn)物測(cè)定。

野外采集的動(dòng)物糞便與植物樣本烘干至恒重,分別粉碎、研磨,再用10%的次氯酸鈉溶液浸泡,洗滌后制備裝片,具體樣品裝片制備及拍攝法參照周良俊等[24]。

1.3 植物次生代謝產(chǎn)物含量測(cè)定

根據(jù)食物組成的結(jié)果,且為了保證廣泛靶向代謝組測(cè)定代謝物的準(zhǔn)確性,選擇啃食痕跡樣方內(nèi),存在3株及以上的部分植物樣本進(jìn)行次生代謝產(chǎn)物的測(cè)定。將用液氮處理過(guò)的植物樣品進(jìn)行真空冷凍干燥處理,并研磨成粉末狀,稱取100mg粉末溶于1.2mL 70%甲醇提取液中,進(jìn)行6次渦旋振蕩,每次間隔30min,以提高提取率;然后置于4℃冰箱過(guò)夜后再離心10min,取上清液用0.22μm微孔濾膜進(jìn)行過(guò)濾,并保存于進(jìn)樣瓶中,后續(xù)的超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測(cè)與分析委托邁維生物技術(shù)有限公司進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

采用頻率轉(zhuǎn)換法分析糞便顯微裝片,先獲得每個(gè)糞樣中每種植物可辨認(rèn)角質(zhì)碎片出現(xiàn)頻率F,通過(guò)公式:F=100(1-e-Di)[25],計(jì)算出每種植物平均密度(Di),再通過(guò)相對(duì)密度(RD)=Di/∑Di(∑Di指各種植物可辨認(rèn)角質(zhì)碎片之和)轉(zhuǎn)換為相對(duì)密度RD。通過(guò)k-means[26]對(duì)食物組成數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類,以分析東北馬鹿種群內(nèi)不同個(gè)體冬季食物組成的相似性及差異性。

基于自建數(shù)據(jù)庫(kù)(MWDB),根據(jù)二級(jí)譜信息對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性;利用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量。采用主成分分析(PCA)與層次聚類分析(HCA),判斷不同植物的次生代謝物相對(duì)含量差異及相似情況。根據(jù)多變量分析的正交偏最小二乘法判別分析(OPLS-DA)模型的重要性投影(VIP),同時(shí)結(jié)合單變量分析的差異倍數(shù)值(FC)篩選出不同比較組之間的差異代謝物。

將11種植物中次生代謝產(chǎn)物相對(duì)含量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后,與馬鹿對(duì)相應(yīng)植物的采食頻率進(jìn)行Spearman相關(guān)檢驗(yàn),分析各代謝物與馬鹿種群食物組成的關(guān)系。再通過(guò)Mantel test檢驗(yàn)[27]進(jìn)一步分析各代謝物相對(duì)含量差異對(duì)種群內(nèi)不同個(gè)體食物組成模式的影響。

2 結(jié)果

2.1 穆棱東北馬鹿冬季食物組成

2020年11月,于黑龍江穆棱國(guó)家級(jí)紅豆杉自然保護(hù)區(qū),共采集糞便樣品41份,通過(guò)鏡檢,辨認(rèn)植物組織碎片12300個(gè),發(fā)現(xiàn)在該時(shí)間段下穆棱野生東北馬鹿采食30種植物。其中,東北紅豆杉(18.08%)等針葉喬木占比18.80%;簇毛槭(Acerbarbinerve)(10.34%)、山楊(7.91%)、榆樹(Ulmuspumila)(7.39%)、白樺(6.73%)、蒙古櫟(6.49%)、紫椴(4.21%)等闊葉喬木共占55.12%;灌木植物占比18.56%,主要包括毛榛子(Corylusmandshurica)(10.73%)、瘤枝衛(wèi)矛(Euonymusverrucosus)(2.82%)、忍冬(Loniceramaackii)(2.18%)等。草本植物在馬鹿冬季食物組成中占7.44%,包括粗莖鱗毛蕨(Dryopteriscrassirhizoma)(4.02%)、木賊(Equisetumramosissimum)(3.07%)等(圖2)。其中臭冷杉(Abiesnephrolepis)占比過(guò)少,不足0.02%,因此并未在圖2中體現(xiàn)。穆棱東北馬鹿冬季食物組成以木本植物為主(占比92.48%),而對(duì)草本植物采食較少。

圖2 穆棱東北馬鹿冬季食物組成Fig.2 Food composition of red deer in Muling in winter

將41份馬鹿糞便樣本的食物組成數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析,結(jié)果顯示,樣本聚類分為三組,其中第1組東北紅豆杉的聚類均值最高為1.1895,包括14個(gè)樣本;毛榛子與簇毛槭分別在第2、3組中聚類均值最高,各為0.9901、1.0312,分別包括12與15個(gè)樣本;各組內(nèi)樣本食物組成相似,組間差異較大,表明三組馬鹿群體分別呈現(xiàn)出以東北紅豆杉,毛榛子和簇毛槭為主要食物的不同取食模式(圖3)。

圖3 東北馬鹿冬季食物組成k-means聚類圖Fig.3 K-means clustering of the food composition of the red deer in winterM1,2,3…41:馬鹿個(gè)體糞便樣本 Red deer faeces sample

2.2 植物次生代謝產(chǎn)物成分分析

根據(jù)馬鹿的食物組成,將11種符合次生代謝產(chǎn)物采樣測(cè)定條件的植物分為針葉喬木、落葉喬木、灌木。包括紅豆杉、簇毛槭、毛榛子,山楊,取食比例均大于5%;紫椴、瘤枝衛(wèi)矛、衛(wèi)矛(Euonymusalatus),取食比例大于1%但不足5%;以及取食比例小于1%的暴馬丁香(Syringareticulata)、赤楊(Alnusjaponica)、紅松、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)。通過(guò)廣泛靶向代謝組學(xué)對(duì)11種植物中次生代謝產(chǎn)物相對(duì)含量進(jìn)行分析,共鑒定出638種代謝物,可將其分為8個(gè)大類,包括酚酸類173種,黃酮類196種,生物堿22種,鞣質(zhì)29種,醌類物質(zhì)5種,木脂素和香豆素70種,萜類物質(zhì)111種,以及其他類別的物質(zhì)32種。

對(duì)植物樣品中次生代謝產(chǎn)物相對(duì)含量進(jìn)行主成分分析(PCA),圖4中,PC1、PC2分別表示第一、二主成分,除落葉喬木山楊外,其他植物距離較近,說(shuō)明物種間代謝物成分差異變化較小;而山楊與其他物種距離最遠(yuǎn),說(shuō)明山楊與其他植物之間代謝成分存在較大差異。采用層次聚類分析(HCA)進(jìn)一步分析代謝物的含量,對(duì)植物物種與代謝物相對(duì)含量分別聚類,結(jié)果顯示,東北紅豆杉與紅松兩種針葉喬木聚在一起,瘤枝衛(wèi)矛和衛(wèi)矛兩種同一科屬的灌木聚在一起,說(shuō)明其代謝物表達(dá)模式一致性較高,相對(duì)含量較為相似;山楊與落葉喬木組內(nèi)其他植物相距較遠(yuǎn),這一結(jié)果與PCA得到的結(jié)果一致,說(shuō)明山楊與其他植物代謝物成分存在較高異質(zhì)性;圖中顏色越深,表示代謝物相對(duì)含量越高(圖5)。

圖4 11種馬鹿采食植物中代謝物的主成分分析 Fig.4 Principal component analysis of metabolites in 11 species of red deer foraging plants

圖5 11種馬鹿采食植物中代謝物的層次聚類分析Fig.5 Hierarchical clustering analysis of metabolites in 11 species of red deer foraging plants

根據(jù)VIP值與差異倍數(shù)值結(jié)合,將不同類別植物進(jìn)行兩兩比較,篩選不同比較組間的差異代謝物,結(jié)果表明,與針葉喬木相比,闊葉喬木與灌木分別具有187和208種差異代謝物,其中分別有89和120種代謝物下調(diào),表示這些代謝物在針葉喬木中相對(duì)含量較高;闊葉喬木與灌木之間也有208種差異代謝物,其中68種上調(diào),140種下調(diào),表示68種代謝物在灌木中相對(duì)含量較高,140種代謝物在闊葉喬木中相對(duì)含量較高(圖6)。

圖6 不同類別植物差異代謝物火山圖Fig.6 Volcanoes of differential metabolites of different plant classes上調(diào)下調(diào)后面的數(shù)字是代謝物的種數(shù),如68代表有68種代謝物上調(diào); 橫坐標(biāo)中fold change(FC)表示某代謝物在兩組樣品中相對(duì)含量差異倍數(shù);log2FC表示差異倍數(shù)對(duì)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化

2.3 植物次生代謝物相對(duì)含量與食物組成的關(guān)系

Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果表明,有25種代謝物與馬鹿種群對(duì)植物的取食頻率顯著相關(guān),說(shuō)明植物中代謝物相對(duì)含量會(huì)影響種群整體對(duì)植物的采食。相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值越接近1,相關(guān)性越強(qiáng),反之則越弱。25種與之具有相關(guān)關(guān)系的代謝物中,萜類物質(zhì)有14種(表1),占比56%,除斷馬錢子苷半縮醛內(nèi)酯這一物質(zhì)外,均與取食頻率呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān),即代謝物在植物中的含量較高時(shí),馬鹿對(duì)該植物的取食頻率越低。

表1 與馬鹿采食頻率有相關(guān)性的25種代謝物質(zhì)分類及其組間差異Table 1 Classification of 25 metabolites correlated with feeding frequency of red deer and their differences between groups

將不同馬鹿糞便樣本食物組成與植物次生代謝產(chǎn)物相對(duì)含量進(jìn)行Mantel test分析,進(jìn)一步分析代謝物含量對(duì)種群內(nèi)不同個(gè)體的影響。結(jié)果顯示,不同個(gè)體食物組成相關(guān)性與聚類結(jié)果相似,且部分代謝物與個(gè)體食物組成顯著相關(guān)(P<0.05)(圖7)。圖中三角陣位置為馬鹿群體間食物組成相關(guān)性熱圖,顏色越深表示彼此相關(guān)性越強(qiáng),即具有類似的食物組成模式,如樣本M11—15,熱圖色塊顏色較深,彼此相關(guān)性較強(qiáng),且在食物組成上均以東北紅豆杉為主要食物,這與k-means聚類結(jié)果一致,說(shuō)明這部分馬鹿群體表現(xiàn)出以東北紅豆杉為主要食物的食物組成模式。圖中不同顏色連線表示各代謝物與不同個(gè)體食物組成的相關(guān)性情況,其中酚酸、木脂素、生物堿類物質(zhì)與馬鹿群體食物組成的相關(guān)性并不顯著(P≥0.05),說(shuō)明這幾類物質(zhì)不是影響個(gè)體食物組成、造成馬鹿群體間食物組成模式差異的主要原因;而部分鞣質(zhì)(單寧)、黃酮、萜類物質(zhì)相對(duì)含量與不同群體的食物組成的相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05),且這種相關(guān)性有一定的差異,其中黃酮類物質(zhì)與部分以東北紅豆杉為主要食物的馬鹿群體的食物組成顯著相關(guān);而鞣質(zhì)、萜類物質(zhì)含量與部分以簇毛槭,毛榛子為主要食物的群體的食物組成顯著相關(guān),說(shuō)明上述代謝物性質(zhì)與含量的差異會(huì)影響個(gè)體的食物組成,從而造成種群內(nèi)呈現(xiàn)不同的食物組成模式。

3 討論

3.1 東北馬鹿冬季食物組成

冬季是馬鹿食物資源匱乏,食物質(zhì)量下降的時(shí)期,早期研究表明,食草動(dòng)物在面臨食物資源水平下降時(shí),會(huì)使其食性逐漸趨于泛化[28]。2020年冬季穆棱東北馬鹿取食30種植物,馬鹿對(duì)木本植物有較強(qiáng)的選擇性,占其食物組成90%以上,主要包括東北紅豆杉、簇毛槭、毛榛子、蒙古櫟、白樺、山楊等,與以往穆棱東北馬鹿冬季食物組成研究結(jié)果相似[14,29],這反映了馬鹿在冬季時(shí)期的主要食物種類較為穩(wěn)定。這種食物組成與保護(hù)區(qū)以針闊混交林為主的植被類型相符合。產(chǎn)生這種食物組成的原因,一方面,林區(qū)內(nèi)冬季積雪嚴(yán)重,草本植物被覆蓋,阻礙了動(dòng)物對(duì)草本植物的利用,而毛榛子、簇毛槭、白樺等木本植物在林區(qū)內(nèi)可獲得性會(huì)相對(duì)較高;另一方面,林區(qū)內(nèi)狍、梅花鹿等植食性動(dòng)物與馬鹿的食物組成有一定的重疊性[23,30],存在對(duì)有限食物資源的競(jìng)爭(zhēng),并且馬鹿屬于混飼者,具有更高的消化率,使其能夠靠采食纖維含量較高的木本植物滿足生存需求[31—32];同時(shí),東北紅豆杉幼苗木質(zhì)化程度較低[13],并且冬季時(shí)期針葉樹種中粗蛋白、粗脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分相對(duì)較高,更容易滿足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求[14,33—34],由此東北紅豆杉、毛榛子、簇毛槭等木本植物成為馬鹿冬季的主要食物。

3.2 植物次生代謝產(chǎn)物對(duì)東北馬鹿食物組成模式影響

植食性動(dòng)物采食更多種類的食物,一方面為了維持正常生命活動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更好地營(yíng)養(yǎng)平衡,另一方面稀釋食物成分中的一些有毒的次生代謝物質(zhì)[35]。有研究表明一些萜類物質(zhì)會(huì)抑制動(dòng)物激素分泌、動(dòng)物個(gè)體的生長(zhǎng)以及消化道微生物的活力;另外,一些植物中的萜類物質(zhì)可能會(huì)具有刺激氣味,從而可阻止植食性動(dòng)物的取食[36]。本研究檢測(cè)出的物質(zhì)中,2α-羥基熊果酸和2-羥基齊墩果酸均屬于三萜類化合物,是一種α-葡萄糖苷酶抑制劑,攝入過(guò)量會(huì)抑制體內(nèi)碳水化合物的分解,從而可能導(dǎo)致代謝問(wèn)題[37],并且這兩種物質(zhì)在暴馬丁香和珍珠梅等灌木植物中相對(duì)含量較高,因此馬鹿可能會(huì)為避免過(guò)量攝入該物質(zhì)而減少對(duì)這兩種植物的取食,從而使其在食物組成中占比較低。

酚類化合物會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合,降低酶活性,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的可利用性降低,影響動(dòng)物體的消化能力,但由于代謝物的理化性質(zhì)、濃度以及動(dòng)物體對(duì)代謝物反應(yīng)的不同,代謝物也可能會(huì)表現(xiàn)出對(duì)動(dòng)物體生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)作用[38]。例如,鞣料云實(shí)素,鞣質(zhì)類物質(zhì),具有抗氧化、保護(hù)肝臟、抑制金黃色葡萄球菌等多種理化作用[39],這一物質(zhì)在簇毛槭、毛榛子中相對(duì)含量較高,同時(shí)這兩種植物在馬鹿食物組成中均占有較高比例(均大于10%),可見(jiàn)該物質(zhì)對(duì)馬鹿采食存在一定的正向作用。咖啡酸乙酯,一種天然酚酸類物質(zhì),具有調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成,影響微生物活性,抗纖維化的能力[40];其相對(duì)含量在山楊中最高,由此可能促進(jìn)馬鹿對(duì)山楊的采食,使其成為馬鹿冬季主要食物之一。此外,黃酮類物質(zhì)花旗松素-3′-O-葡萄糖苷和楊梅素-3-O-半乳糖苷-3′-O-鼠李糖苷具有一定的抗炎、抗自由基防止器官損傷的作用[41—42],并且兩種物質(zhì)在紫椴和山楊中含量較高,從而可能影響馬鹿對(duì)其的采食頻率。

本研究結(jié)合Mantel test分析,進(jìn)一步明確了不同種類代謝物與種群內(nèi)形成的不同食物組成模式具有一定的相關(guān)性,其中鞣質(zhì)、萜類物質(zhì)主要影響以簇毛槭,毛榛子為主要食物的群體;黃酮類物質(zhì)對(duì)以東北紅豆杉、紫椴、山楊等為主要食物的食物組成模式的群體影響較大,由于各次生代謝產(chǎn)物理化性質(zhì)與含量的差異,會(huì)造成動(dòng)物體消化及代謝等生理機(jī)能差異,并且種群中不同個(gè)體對(duì)食物信息的處理以及對(duì)次生代謝產(chǎn)物的接受程度也存在區(qū)別[43],基于這些個(gè)體差異,使種群內(nèi)不同個(gè)體面對(duì)外界環(huán)境干擾,可能會(huì)選擇在滿足自身營(yíng)養(yǎng)需求的同時(shí)攝入更多對(duì)機(jī)體有益的物質(zhì)以抵御冬季極端天氣,從而導(dǎo)致種群內(nèi)呈現(xiàn)出不同的食物組成模式。

4 結(jié)論

研究結(jié)果顯示,冬季穆棱東北馬鹿種群內(nèi)呈現(xiàn)出不同的食物組成模式,分別以東北紅豆杉,簇毛槭,毛榛子為主要食物。馬鹿采食植物中除山楊外,各植物中代謝物成分含量差異變化較小;馬鹿食物中次生代謝物種類較多,其中25種代謝物與馬鹿采食頻率具有相關(guān)性,萜類物質(zhì)占比較大,多數(shù)與馬鹿采食頻率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,且大部分在灌木植物中含量較高。其中鞣質(zhì)類物質(zhì)主要影響以簇毛槭,毛榛子為主要食物的馬鹿群體,是使其在食物組成模式上與其他群體存在差異的原因之一;而黃酮類物質(zhì)對(duì)呈現(xiàn)以東北紅豆杉、紫椴等為主要食物的食物組成模式的馬鹿群體影響較大。綜上,馬鹿取食受多種因素影響,在不同成分作用下使種群呈現(xiàn)出不同的取食模式,以滿足冬季極端環(huán)境下的越冬需求。