豹子和狼誰吃家畜多?鏟屎官來告訴你答案_風聞
猫盟CFCA-猫盟CFCA官方账号-民间野生猫科动物保护联盟06-19 20:49
我是學分子生物學出身的,求學期間接觸野生動物領域比較少,直到到博士後階段,我想尋找能讓我以更大熱情投入的領域,經過一些曲折,在2010年進入北大進行科研工作,那時才真正進入到了野生動物生態研究的領域。在之後的工作中,我把以往在分子生物學、遺傳學等方面的積累運用到了野生動物的研究中。

姚蒙老師野外工作留影
説起大型肉食動物豐富的生態系統,大家都會首先想到非洲。不過,全球大型食肉動物最豐富的地區,其實是我國的西南山地,包括橫斷山區還有喜馬拉雅東南部地區。

全球陸地大型食肉動物分佈的地圖,這張圖中,顏色越紅的地方,大型食肉動物的種類就越豐富

“七貓之地”新龍,就是西南山地生物多樣性極高的區域之一(新龍縣為什麼能有7種貓?) ©心悦
在全世界大型食肉動物都在快速消失的大背景下,為什麼中國西南山地保有這麼豐富的食肉動物羣落呢?這裏的生物是怎麼共存的呢?
説到共存,我們最重要的觀察維度就是食物資源,因為動物,尤其是大型食肉動物,吃是生命中的首要任務,所以動物的食性是我們研究的重點。
利用DNA研究動物的食譜
對於動物界複雜的食物網關係的研究,一直以來非常有限。有些生態系統,比較容易直接觀察,像我們熟知的非洲大草原的生態系統(之所以熟知就是因為容易直接觀察),只要在那裏待得夠久,就一定能看到捕食者在吃那些食草動物。
但是,大部分的生態系統就沒有這麼容易“熟知”了,尤其是像我國的西南山地,高山深谷,人跡罕至,有非常茂密的植被,不具備觀察條件。而且野生動物密度也遠沒有非洲大草原那麼高,基本上沒有辦法直接觀察動物的行為。

要想在西南山地的樹林和山地裏找到動物,可不是那麼容易的 ©心悦
傳統方法是利用動物糞便中殘留的一些硬質的物質來研究——比如説爪、毛、角質等等,這些物質食肉動物不能完全消化,在顯微鏡下觀察糞便樣本,就可以把一根一根的毛、一塊一塊的爪分開來,對它們逐個進行形態學的鑑定——比如根據皮毛的鱗片排列、顏色等等分析是哪種動物。
但這樣的方法效率非常低,經過消化以後,動物組織的形態肯定會發生變化,識別難度非常大。

野生動物研究少不了便便的功勞
如今,隨着生物科學的發展,我們有了新的、更有效的研究方法——基於糞便裏的DNA來進行分析,得到獵食者和獵物的信息。
這樣的研究方法不再依賴研究者自身的經驗,而且適用於所有的食物類型,根本留不下硬質殘留的肌肉、內臟,也一樣會殘留下DNA信息,可供分析。
説起糞便,我們有句開玩笑的話説“糞是一枝花,科研全靠它”,在我們很難直接觀察的情況下,很多對野生動物的知識都是從糞便得來的。

傳統研究方式vs現代研究方式
糞便中有很多種不同的DNA,它含有捕食者自身的DNA,可以用來進行物種鑑定,還可以分析一些遺傳信息。比如我做過的白頭葉猴的種羣遺傳研究,都是利用糞便做的,對這些保護動物,不可能捕捉、抽血,都是用糞便來進行研究分析。
同時,動物糞便當中還有來自被捕食者——獵物的信息,可以通過DNA分析捕食者的食性。另外,糞便中也含有腸道微生物、寄生蟲的DNA,又可以提供一些野生動物的健康狀況信息。
對糞便樣本做分子分析的流程可以簡單分成幾步,上面講到的第一步是樣品採集,第二步是對樣本進行實驗室處理,提取DNA,再用科學的方法把我們想要的這些DNA擴增出來,讓信號增大。

提取糞便裏的DNA
下一步,我們會用DNA序列測定的方法,得到遺傳物質的編碼,再通過生物信息學進行序列分析。這一過程中要用到**“DNA條形碼”**,因為每個物種DNA的序列是特異的,就像商品條形碼一樣。
現在有很多儲存物種DNA信息的數據庫,我們可以把DNA序列和數據庫進行比對、檢索,從而知曉這些DNA來自什麼動物。

DNA條形碼
在西南山地撿屎
我們的研究地點就是剛才所説的西南山地,一共找了三個比較典型的山區研究,分別是岷山、邛崍山和沙魯裏山。

西南山地的地圖
大貓的小貼士:大家熟悉的九寨溝、唐家河就屬於岷山,因大熊貓而著稱的卧龍在邛崍山,貓盟之前講過的“七貓之地”新龍縣就在沙魯裏山區域(《1097坨粑粑告訴你,西南山地的猛獸誰最猛!》)。
從東往西,海拔高度逐漸上升,人類活動干擾越來越弱。越往西,漢族人口比例越低,藏族人口的比例越高。靠近成都平原的岷山周邊,海拔低,主要是農業區,而川西橫斷山區主要是牧區,當地藏族羣眾主要從事牧業。
這三個山區環境的梯度差異,也為我們的研究提供了一些變量,可以分析不同地理環境中生態系統、生物多樣性等具體情況。

我們找到的糞便樣本
這就是野生動物的糞便,旁邊放着衞星定位系統參照,比較糞便樣本大小,衞星定位系統上也顯示了樣本採集的位點,海拔高度、經緯度這些信息。觀察糞便外形,能判斷是什麼動物拉的,但準確性不是很高。即使是野外經驗非常豐富的人,信心滿滿地告訴我們這是什麼動物的糞便,我們還是會把糞便樣本進行DNA提取測序,確定它是來源於什麼物種。
因為一些物種的糞便外觀非常近似——食草動物跟食肉動物區別固然很大,但食草動物也有很多種,糞粒形態非常相近。食肉動物之間也難以分辨,雖然豹子的屎會大一些,豹貓的屎要小一些,但這坨屎保存不完好,就很難判斷是誰的。
知道糞便的“主人”之後,我們會按“主人”把這些樣本分類,進行食性分析。

各種各樣的動物糞便
我們列出了在三個山區採集的樣本的食肉動物種類:
岷山是海拔最低、人為活動干擾最強的,這個地方只有豹貓和亞洲金貓。豹貓是小型的哺乳動物,亞洲金貓稍微大一些,是中等大小。
在邛崍山,除了兩種小型食肉動物——豹貓和赤狐以外,在高海拔區域還發現了雪豹的糞便——那些地方人比較少去,還有大型食肉動物生存。
在沙魯裏山,發現了更多種類的動物糞便,從小型、中型,一直到大型的都有,比如小型的有豹貓、赤狐,中、大型的有歐亞猞猁、狼、豹、棕熊。

西南山地的食肉動物
除了這些野生食肉動物以外,還發現了狗——當地牧民普遍養狗,而且不把狗關在家裏,讓它們自由活動,它們有時候在村莊旁邊溜達,有時候也會成羣結隊跑到林子裏、山間。我們在山野中很容易採集到家犬糞便。
我們在三個區域花了六年多時間,一共採集了1700多份動物糞便,有1400多份糞便得到了準確的物種鑑定結果,其中有1100多份來自食肉動物,最後獲得了近1000份食性樣本。這是目前為止全世界最大的,也是首次食肉動物多個物種羣落水平的食性分子數據,有很重要的意義。

涉及各種食肉動物的食物網
這裏展示出來的,是岷山、邛崍山和沙魯裏山三個山區各自的食肉動物食物網結構。深藍色條表示的是食肉動物,色條長度跟糞便樣本的多少有關係,因為每個物種的數量不一樣,採集到的糞便量也不一樣,下面的每一小條表示一種被鑑定出來的食物。
我們在三個區域一共鑑定出了95種不同的脊椎動物:64種哺乳動物、27種鳥、1種爬行動物,還有3種魚。這個地區是生物多樣性的熱點地區,食物資源非常豐富。
大家可以看到,這些小條有不同的顏色,每個顏色代表動物分類中的目。在岷山的生態系統裏,齧齒目和兔形目——鼠兔和其他一些兔類,構成了岷山食肉動物的食物最主要的組分。
到了邛崍山,除了齧齒類、兔形目以外,還有一些偶蹄目,也就是大型食草動物,代表它們的藍綠色也比較寬。小型的食肉動物主要吃小型的食物,而大型的偶蹄目被大型食肉動物捕食,跟這些偶蹄目有關的主要是雪豹。

雪豹:瀟灑離去 ©貓盟
而在沙魯裏山也有類似情況,捕食齧齒目和兔形目的,主要是豹貓、赤狐,這裏也出現了偶蹄目物種——這些黃色的部分是家畜,在食肉動物食物裏也佔了相當的比例,還有奇蹄目的馬。
下面展示了沙魯裏山典型生態系統裏的食物照片,一共有60種食物,我選擇性地放了一部分。佔比較高的有鼠類、旱獺,還有鼠兔、高原兔這些兔形目動物,還有野豬,有犛牛、馬等家畜,還有野生有蹄類,比如白唇鹿、毛冠鹿。還有一些鳥類,比如白馬雞。
這張圖上我想特別指出的一點是,家犬的食物裏也有很多種野生動物,這顯示狗可能對當地野生動物構成了很大的威脅。

三江源的食肉動物的食物網
西南山地的“動物飯店”
我們要用統計學的方法,更好地認識和分析我國西南山地複雜的食物網關係。
首先我們分析了食肉動物的體形跟獵物多樣性的關係。獵物多樣性可以從不同的維度來認知,比如從分類學的多樣性角度,就是食肉動物吃了多少物種,還有系統發育多樣性,就是食肉動物吃了多少在演化上不同類別的獵物。我們發現,隨着捕食者體重的增加,獵物多樣性有顯著的下降趨勢——捕食者的體形越大獵物的多樣性越低。
之後,我們用比較精密的統計學方法來看不同物種食性的差異,進行比肉眼觀察更加科學、標準化的分析。
圖中分別顯示了岷山、邛崍山和沙魯裏山三個山系,每個圖裏的顏色就代表一種肉食動物:岷山是豹貓、亞洲金貓這兩種,邛崍山有三種,沙魯裏山有七種。圖中每個點代表一個糞便樣品。

不同食肉動物的食性
不同顏色的色塊,分別代表了不同種的食肉動物食物的多樣性,空間越大説明食物的多樣性越高,兩個色塊之間重合的部分,顯示了這兩個物種食性重疊的部分,而色塊不重疊的部分是這個物種獨特的食物。
我們進一步分析發現,所有物種之間都存在食性的顯著差異,所以它們的生態位一定程度上是分離的。
首先是這幾種中小型食肉動物,這兩個山都有豹貓、赤狐,最寬的部分都集中在體重比較小的動物。而大中型肉食動物,比如金貓、猞猁、豹,還有雪豹、狼、狗、棕熊,它們的食物主要集中在體形比較大、體重比較高的部分。**中小型食肉動物跟大型食肉動物的獵物體重是明顯分離的。**當然,不同物種的情況也不太一樣。

捕獵者的大小與食物多樣性的關係。中間葫蘆狀的是頻率高的位置,也就是動物吃這樣大的獵物比較多
接下來,我們進一步用線性的關係去分析,看捕食者的體重跟獵物體重有沒有相關性。我們可以看到捕食者體重從輕到重,在圖表中從左到右的線是直線性上升的,也就是説捕食者越大,獵物也越大。

我們改用直線圖看一下
有一些物種會偏離這條直線,比如狼和狗的數據明顯是在線上方,我們的理解是,可能狼和狗因為集團捕食,而不像雪豹都是單獨活動,有利於獵捕相對更大的食物。
棕熊在這條線的下偏離更多一些。棕熊是非常機會主義的捕食者,雖然它是這個體系裏體重最大的食肉動物,卻利用一些體形相對小的食物,比如旱獺。棕熊會花好長的時間挖一個旱獺洞,其他大型食肉動物是沒有這種情況的。當然棕熊是雜食性的,還吃植物。

棕熊 ©貓盟
總之,雖然數據基本上吻合了線性的關係,但不同的動物可以採用更多樣化的捕食策略,實現更多樣化的食性生態位。這可能也是它們能共存的重要原因。
接下來我們分析了食肉動物的取食偏好。分析獵物在當地種羣的數量分佈,和食肉動物的捕食量,就能體現它到底是偏好這個食物還是迴避。

食肉動物的取食偏好
這個圖顯示的是四種沙魯裏山的大型食肉動物——豹、狼、狗和棕熊對不同的有蹄類獵物的傾向性。圖表中藍色表示對食物有迴避傾向,而紅色表示偏好傾向,就是喜歡捕食這個物種。
圖裏有一塊特別集中的紅色,代表的是狼、狗和棕熊對犛牛、牛、馬這些家畜有很強的偏好性。
當地藏族牧民羣眾對於家畜主要是散養散放,尤其犛牛的數量很大,基於傳統文化和生活方式,他們對食肉動物獵殺家畜相當寬容,這些家畜為這些大型野生食肉動物提供了很重要的食物補充。
我還想強調一點,就是狗除了捕食家畜以外,對岩羊也有很強的偏好性,而岩羊也是很多其他有大型食肉動物的食物——像狼也比較喜歡,這也説明狗會對當地的生態系統造成影響和危害。

岩羊 ©貓盟
在我們的管理中要注意處理這些複雜的關係。在蒙古進行的研究裏就有觀察記錄到,在草原生態系統,狗成羣地攻擊野生有蹄類,在很多牧區對野生動物的危害比較普遍。
在這樣的生態系統中,我們把食肉動物分成大型、中小型,再加上被捕食者,一共三個層級,大型食肉動物主要是獵殺大型有蹄類,包括家養和野生的。小型的肉食動物主要吃小型哺乳動物,像齧齒類、兔形目等,還有一些鳥類。
**在食物資源上的這種分離,可能使不同類型的肉食動物更好地在生態系統中共存。**不同的物種也可以採取不同的取食策略,進一步加大它們之間的差異,減少競爭,可稱為“和而不同”。