在一个圆善的生态系统中彩票破了还能不能兑

占据养分级最高等的，

时时王人是大型的食肉动物。

姚蒙· 北京大学生态辩论中心副辩论员

格致论说念·湾区第22期 | 2023年5月20日 广州

民众好，我叫姚蒙，来自于北京大学生态辩论中心。我的辩论规模是分子生态学，也便是利用DNA（脱氧核糖核酸）等辩论野天真物的生态知识题。今天，我来讲讲高原食肉动物的进食功令。

在讲吃之前，我想先讲一个见地叫“养分级联”。它是说生态系统中不同的生物不错形成一个一个的养分级。比如咱们常见的绿色植物就形成了生态系统中的分娩者，领受太阳光就能滋长；同期为它们上一个养分级，也便是食草动物提供食品；食草动物也相应地为它们的上一个养分级食肉动物提供食品。就这样，通过一个一个养分级之间的取食关系，物资跟能量就从下而上地沿着养分级传递。

不同养分级的生物之间通过这种取食关系，不错形成一条一条的食品链。一个生态系统中不错有好多条食品链，它们共同构成一个食品网。

然而岂论这个食品网有何等的复杂、它内部的养分级有何等的丰富，在一个圆善的生态系统中占据养分级最高等的，时时王人是大型的食肉动物。是以咱们也管它们叫顶级捕食者。它们的存在对生态系统中各个生物王人起着紧迫的弯曲作用。

顶级捕食者 调控生态网

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咱们来看个例子。

这是咱们民众王人熟知的一种食肉动物，狼。它是世界上漫步相配庸碌的一种大型食肉动物，也曾也庸碌地漫步在北好意思大陆。然而早期的本事东说念主们不可爱狼，就把它从好多的生态系统中废撤退了，也包括北好意思的黄石国度公园生态系统。

图片起首：Ripples et al., 2014 Science

狼是在20世纪早期被放弃的。然而几十年之后，就像左边这个图所示，黄石公园的丛林阑珊了。这个丛林蓝本十分繁多，目下变得相配疏淡，也被大片的草地所取代。

为了惩处一系列的生态问题，东说念主们又再行把狼引入了黄石公园。狼引入10多年以后就如右边这幅图所示。民众不错看到这个丛林生态系统又复原了期许。丛林又更新了，好多小树苗又再行滋长起来。

为什么会出现这样的形状？这就要从黄石公园的食品网结构运行讲起。

图片起首：Ripples et al., 2014 Science

这个图片表露的是黄石公园的食品网，其中居于最高等的动物是狼。它的主要的食品是马鹿，是一种大型的有蹄类动物。

马鹿会啃食树木的树叶、嫩枝。当狼存在的本事，会对马鹿的种群起一个从上至下的调控作用，法例马鹿的种群不外度增长，丛林也不错较好地复原和滋长。

然而当狼的种群被东说念主废撤退以后，马鹿的种群由于失去了这种顶级的法例，运行不受法例的繁衍。这就导致了马鹿对丛林的过度取食，丛林就住手了滋长，住手了更新。这也影响到了通盘依赖丛林生态系统的其他动物，像各式鸟类、河狸等等。

图片起首：Wolf&Ripple，2018

是以咱们看到，大型食肉动物动作顶级的捕食者，通过养分级联的关系，径直和盘曲地对通盘这个词生态系统的自如性起到相配紧迫的弯曲作用。

很灾荒的是，尽管大型食肉动物有这样紧迫的生态系统功能，在全世界规模内它们的种群数目和物种数王人处于着落历程中。

这主如若由于东说念主类的行径对它们的栖息地形成了破损，一些径直的猎杀行动也影响了它们的数目，等等。是以怎样保护好这些大型食肉动物亦然一个相配紧迫的辩论课题。

图片起首：Ripples et al., 2014 Science

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目下，世界上的少数地区还留存着相比丰富的大型食肉动物物种。咱们可能领先料到非洲。如这个图中间的位置所示，这个图里方法越红的区域表露的是大型食肉动物物种越丰富的地区。

不错看到，非洲并不是大型食肉动物最多的地区。方法最红的在图中靠右少量，是我国的西南平地和青藏高原的东南部地区，这是全世界大型食肉动物物种最丰富的地区，同期亦然世界的生物各样性热门地区。保护好它们亦然咱们相配紧迫的包袱。

想要保护好生活在这里的各式各样的动物，包括大型的和中微型的各式各样的食肉动物，咱们领先要剖释它们是奈何样在这些地区共同生活的。

食品是动物生活最紧迫的资源之一，因此这个问题就变成了：动物们要奈何吃智商共存？

辩论动物奈何吃，最径直的主义便是去进行捕食行动不雅察。

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近日，广州队的经营情况并不是很好，相关媒体人陈宁透露，广州队球员的薪资并不高，有球员的月薪不足8000元，和普通工人的区别不大，面对这样的低成本经营，广州队还是出现了欠薪的情况。对于这样的情况，广州队一线队并没有受到太大影响，能专注比赛本身，一方面是球队经营成本小，资金缺口不大，面临的解散风险自然也不大；一方面广州队依然是优质的俱乐部，很容易找到新东家。

比如图中所示，在这种非洲大草原的环境里，咱们不错径直开着越野车到一个动物资源相配丰富的地区。坐在足下等，就不错看到这样的大型食肉动物捕食的场景。通过这样的步调，就不错知说念它们吃了什么。

然而，这样的辩论步调的应用场景相配有限，只合乎于活泼且动物密度很高的地点。

像咱们的辩论地点——中国的西南平地，就莫得主义诈欺这种辩论步调进行不雅察。这里山高谷深，植被相配繁多。辩论东说念主员可能进去十天半个月王人看不见一只动物，更别说通过径直不雅察的步调看它们吃了什么。

然而在这样的环境中，科学家也料到了主义。传统上来说，咱们不错通过采集动物的粪便，不雅察内部莫得消化的食品残渣来判断它们吃了什么，比如说一些吃剩的骨头或者毛发。

但通过这样的陈迹来判断它吃的这些物种，可能导致后果相配不准确。这个步调相配依赖辩论者本人的告戒，有好多主不雅要素。而况它只适用于那些能留住硬质残留的食品，如果动物吃的是软组织，就莫得主义分析了。

跟着科技的发展，咱们目下有了新的器具来惩处这个问题，便是利用粪便中的DNA来分析它的食性。

通过DNA来漂流食性依赖的是DNA序列，它不经过东说念主的主不雅判断，能相配客不雅且准确地漂流出物种。这样的步调适用于各式各样的食品类型，而况相配高效灵巧，因此成为了咱们辩论野天真物食性的一个有劲器具。

粪是一枝花 科研全靠它

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说到粪便，关于咱们辩论野天真物的东说念主来说，那是咱们的挚爱。因为它内部有好多好多的信息。

一方面它含有捕食者本人的DNA，不错通过它来辩论捕食者物种的遗传学；它还含有好多食品的DNA，不错以此来分析食性；另外，它还包含一些肠说念微生物以及寄生虫的DNA，不错匡助咱们来了解这些动物的生理和健康景色。是以咱们说科研全靠它。

通过粪便DNA来默契动物的食性的基本步调大致有这样几步。

领先咱们在郊外采集样品，也便是去捡屎；然后把粪便拿回到本质室进行DNA的索取，再进行分析；临了把它序列进行测序和后续的序列分析。通过序列分析，咱们就不错把DNA的信息还原成这个物种的信息。这样的步调就不错准确地判定这个粪便里含有的各式食品的物种构成。

有了这样的步调，咱们就运行在我国的西南平地开展辩论使命。咱们考取了3个相比典型的山系进行采样，分散是岷山、邛崃山和沙鲁里山。它们分散位于我国四川的北部和西部的高原地区，这些地区具有相配丰富各样的生态系统和栖息地类型。

民众不错看到，这些是咱们拍的一些郊外的实地相片，有峻岭、有峡谷，有山有水，有丛林、有草甸。这里多种的栖息地环境为这里各式各样的野天真物提供了精粹的生活风物。咱们就在这样多种各样的栖息地里运行了咱们的郊外样品采集“捡屎”行径。

这里有几幅相片，表露的是我跟共事李晟古道沿路捡屎，还有我确其时的博士生邵昕宁和陆琪——主要雅致这个项方针同学在捡屎。除此之外咱们还发动了好多志愿者，包括当地的喇嘛也跟咱们沿路捡屎。是以如果你有本事捡屎，也宽容加入咱们。

咱们在郊外能不雅察到各式各样形态互异的粪便，看到之后咱们王人会进行影像记载。民众看到的这些相片是咱们其时发现的一些粪便的例子。

通过这样的相片，咱们不错看到粪便具有各式各样的形态。在郊外，咱们不错通过粪便的形态对粪便起首物种作念出初判，便是判断它来自于什么动物。然而这种初判经常是绝顶不准确的。回到本质室咱们还要用DNA进行更准确的物种识别。图中圆形部分是咱们识别出来的这些粪便的对应物种，这些粪便王人曲直常好的样品。

足下的GPS仪一方面不错表露出经纬度、海拔这些信息，另外还能起到一个参照系的作用，不错对照知说念粪便的大小。

诚然，在郊外也会碰到形描述色的粪便，有几次咱们相配灾瘠土检出过东说念主的“粑粑”。

咱们通过分析发现，在岷山、邛崃山和沙鲁里山，食肉动物的群落构成是不一样的。

在邛崃山咱们只发现了两种主要的食肉动物，分散是豹猫跟亚洲金猫。

岷山有3种，除了两种微型的豹猫和赤狐之外，还有一种大型的是雪豹。

沙鲁里山是这3个辩论地点中海拔最高的。它的食肉动物物种相配丰富，除了有6种大、中、微型的野生的食肉动物，此外还出现了狗。

民众知说念，狗是家养的。沙鲁里山亦然个藏族聚居的地区，好多牧民会养狗，有些狗就会逃遁出去，或者干脆成为流浪狗，是以在郊外也会捡到狗的粪便。咱们将这些粪便也沿路进行了分析。

前后经过了6年多的郊外的样品采集，咱们一共采集到1700多份的动物粪便，并对这粪便逐个进行了DNA分析和数据筛选，临了取得900多份粪便的高质地分子食性的数据。这亦然全世界第一个多种食肉动物的分子食性数据集，在咱们的辩论规模里如故具有相配紧迫的始创性真谛的。

用这样的数据集咱们就不错构建相配考究的食品蚁合。这里表露了咱们探访的3座山的食品蚁合，每个蚁合里上头王人表露的是捕食者，底下这些小条王人表露的是它们的食品。每个小条便是一种食品。不同的方法表露的是这个食品所属的目，便是它的不同的分类。

在这3个山系里，咱们一共检出了95种不同的食品，这表露出这个地区的食品相配相配丰富。中间的连线就示意它们之间的捕食关系。不错看到它们的捕食关系也相配混淆口角。

放大沙鲁里山的食品网，咱们来看一下它具体的情况。

不错看到，沙鲁里山有60种被捕食者，它们的代表性相片我放不才面了。这些被捕食者包括一些微型的，比如啮齿类的各式鼠像田鼠、鼠兔，还有兔子；还有更大一些的，比如一些有蹄类，比如各式鹿还有牦牛等等。还有一些鸟类也被检出了。

这表露了沙鲁里山有相配丰富的食品，也表露了捕食者之间的食品网关系相配混淆口角，这些线王人交汇在沿路。

另外咱们在分析中还发现，狗也取食了好多种的野天真物。这教导咱们散养的家狗如果不受法例，也会对野天真物形成一定的危害。

食性各分离 动物共相处

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为了更好地默契它们食性的关系，咱们选拔了一些步调来分析。

像这个分析中，不同的方法代表着不同的捕食者，方法占据的空间就示意了它食性的各样性。不同捕食者之间照实存在着多若干少的色块疏导，这表露的便是它们食性之间相似的部分。然而咱们也发现，每一个捕食者王人有某个方法单独占据的空间，也便是它私有的食性。

通过一些统计分析，咱们也发现不同动物的食性照实是有显赫差异的。它们是奈何终了这种食性的分离的呢？咱们进一步分析了捕食者的体重与其食品体重的关系。

图片起首：Shao et al., 2021 Curr Biol

这个图上横轴从左到右表露的是捕食者体重的加多，从最小的豹猫运行一直到最大的棕熊。不错看到，跟着捕食者体重的加多，它们的食品的体型或者说体重也在相应加多，总体上呈一个线性的正联系关系。捕食者越大，它的食品也越大。通过这样的方式，动物们相配好地终昭着捕食者之间食性的差异化。

咱们进一步还想看一下这些不同的大型食肉动物的捕食偏好性。它们可爱吃这个，如故不可爱吃这个。

图片起首：Shao et al., 2021 Curr Biol

这里左侧表露的是沙鲁里山不同的大型食肉动物，右侧上方表露了其中一些典型的有蹄类的食品。图上红色表露是它偏好捕食的，蓝色表露的是它避让捕食的。

不错看到这个图里有一个区域红色绝顶绝顶鸠合，这表露的是狼、狗跟棕熊王人绝顶偏好取食牦牛、牛和马这3种有蹄类，且王人是家养的有蹄类，也便是咱们所说的牲畜。

这些野天真物对牲畜的捕食在这个地区为什么这样多，我也分析了一下原因：因为这里是藏族聚居的地区，藏民的传统文化中十分包容这些野天真物对牲畜的捕食，是以不会因此绝顶仇恨野天真物。

咱们也揣度，像这样的文化传统和宗教信仰能匡助这些野天真物利用一部分牲畜动作它们的食品补充，尤其是在它们野生的食品种群数目不及的本事。这也使这个地区有多种的大型食肉动物共存。

浅薄追想一下：咱们主要发现动物不错在食品的体型上进行食性分离，微型的食肉动物主要取食微型的食品，比如啮齿类，还有一些兔子等等。大型的食肉动物主要去捕食那些体型更大的食品，比如有蹄类像野生的鹿、家养的牦牛等等。是以它们之间就不错形成一个相配好的食性分离，减少它们之间食性上头的突破或竞争。咱们把这个称为“和而不同”，动物通过食性的差异终昭着它们在吞并个生态系统中的共存共处。

豹猫来采样 好大信息量

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在这个辩论中还有一些其他的发现，超出了咱们蓝本的瞎想。可能有些绝顶机敏的不雅众依然发现，在这3个山系里王人有一样一种食肉动物，便是豹猫。

豹猫是一种微型的猫科动物，它的体型就跟广阔的家猫差未几大，在好多地点王人有漫步，我确信广州也有。它的食性绝顶广，基本上什么王人吃，绝顶杂。我其时就在想，咱们能不可用豹猫动作采样者，让它去帮咱们查验不同生态系统里的生物各样性呢？

为了考据这个想法，我就又再走运行组织民众招募志愿者，在世界好多地点运行捡豹猫的粪。最终在5个山系捡了好多的豹猫粪便，进行了食性分析。辩论后果照实考据了我的假说。

咱们发现，一个微型禽兽物种记载越丰富的地区，豹猫食品里小兽的物种也越丰富。也便是说豹猫的食性丰富度和当地的物种丰富度，呈现很好的正联系关系。

有了这个，咱们就不错用豹猫动作采样者，用豹猫的粪便快速地对不同地区生物各样性进行摸底分析。这样的辩论步调也会大大促进咱们对不同地区生物各样性的了解。

图片起首：Shao et al., 2021 Front Ecol Environ

由这个辩论延长开来，咱们还不错发散念念维。豹猫是一种中微型食肉动物，而在全世界规模内，中微型食肉动物的物种数和种群数王人是远远高于大型食肉动物的，是以咱们谢世界上各大洲确切王人不错发现它们的足迹。

如果咱们利用它们的粪便，将它们动作生活在这些地区的生物各样性的网罗者，是不是能匡助咱们更好地了解这些不同地区的这些微型的禽兽、鸟类甚而是鱼类和虫豸等等。

这些类群各样性信息不错反应目下全球变化情况下，东说念主类行径等对野生生态系统的影响，也能匡助咱们更好、更积极地去粗鄙这些变化。是以咱们残暴，这些中微型食肉动物能够动作郊外科研的好襄理、动作采样者来扶持科研使命。

今天的演讲跟民众共享了咱们在郊外不雅察这些食肉动物的辩论，主要有几个重心的论断，也不错说是留给民众的一些念念考。

第一个是，食肉动物，尤其是大型食肉动物对一个生态系统举座有相配紧迫的弯曲功能。

另外，大型食肉动物之间不错通过不同的方式形成食性的分离，包括大型和中微型食肉动物之间也不错通过这样的方式形成一个更融合的共存关系。

此外，中微型食肉动物还不错动作咱们科研的一个好襄理。

也但愿民众能够在今后愈加暄和和救助食肉动物的保护。但愿这些动物能够始终地生活在咱们的地球，也但愿咱们能更好的保护生态系统的圆善和功能。

好，我的论述就到这里，谢谢民众。

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