在一个完满的生态系统中

占据养分级最高档的，

通常王人是大型的食肉动物。

姚蒙· 北京大学生态商讨中心副商讨员

格致论谈·湾区第22期 | 2023年5月20日 广州

全球好，我叫姚蒙，来自于北京大学生态商讨中心。我的商讨规模是分子生态学，也即是利用DNA（脱氧核糖核酸）等商讨野天真物的生态常识题。今天，我来讲讲高原食肉动物的进食规则。

在讲吃之前，我想先讲一个倡导叫“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坐蓐者，接管太阳光就能助长；同期为它们上一个养分级，也即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联，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联，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。

关联词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，在一个完满的生态系统中占据养分级最高档的，通常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进击的调动作用。

顶级捕食者 调控生态网

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咱们来看个例子。

这是咱们全球王人熟知的一种食肉动物，狼。它是世界上漫衍极度平庸的一种大型食肉动物，也曾也平庸地漫衍在北好意思大陆。关联词早期的时代东谈主们不可爱狼，就把它从好多的生态系统中根猬缩了，也包括北好意思的黄石国度公园生态系统。

图片起原：Ripples et al., 2014 Science

狼是在20世纪早期被铲除的。关联词几十年之后，就像左边这个图所示，黄石公园的丛林阑珊了。这个丛林本来十分繁多，当今变得极度寥落，也被大片的草地所取代。

为了措置一系列的生态问题，东谈主们又从头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。全球不错看到这个丛林生态系统又收复了守望。丛林又更新了，好多小树苗又从头助长起来。

为什么会出现这样的表象？这就要从黄石公园的食品网结构启动讲起。

图片起原：Ripples et al., 2014 Science

这个图片泄漏的是黄石公园的食品网，其中居于最高档的动物是狼。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。当狼存在的时代，会对马鹿的种群起一个从上至下的调控作用，甘休马鹿的种群不外度增长，丛林也不错较好地收复和助长。

关联词当狼的种群被东谈主根猬缩以后，马鹿的种群由于失去了这种顶级的甘休，启动不受甘休的衍生。这就导致了马鹿对丛林的过度取食，丛林就罢手了助长，罢手了更新。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。

图片起原：Wolf&Ripple，2018

是以咱们看到，大型食肉动物行为顶级的捕食者，通过养分级联的关联，径直和障碍地对总共生态系统的寂静性起到极度进击的调动作用。

很祸殃的是，尽管大型食肉动物有这样进击的生态系统功能，在全世界范围内它们的种群数目和物种数王人处于着落进程中。

这主如果由于东谈主类的步履对它们的栖息地酿成了毁坏，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极度进击的商讨课题。

图片起原：Ripples et al., 2014 Science

目下，世界上的少数地区还留存着比拟丰富的大型食肉动物物种。咱们可能最初预见非洲。如这个图中间的位置所示，这个图里心理越红的区域泄漏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。心理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万般性热门地区。保护好它们亦然咱们极度进击的包袱。

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，咱们最初要澄莹它们是何如样在这些地区共同生活的。

食品是动物生活最进击的资源之一，因此这个问题就变成了：动物们要何如吃才调共存？

商讨动物何如吃，最径直的方针即是去进行捕食行动不雅察。

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极度丰富的地区。坐在掌握等，就不错看到这样的大型食肉动物捕食的场景。通过这样的门径，就不错知谈它们吃了什么。

关联词，这样的商讨门径的应用场景极度有限，只合适于活泼且动物密度很高的场地。

像咱们的商讨地点——中国的西南平地，就莫得方针期骗这种商讨门径进行不雅察。这里山高谷深，植被极度繁多。商讨东谈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门径看它们吃了什么。

关联词在这样的环境中，科学家也预见了方针。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。

但通过这样的印迹来判断它吃的这些物种，可能导致效果极度不准确。这个门径极度依赖商讨者本身的讲授，有好多主不雅要素。况兼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，就莫得方针分析了。

跟着科技的发展，咱们当今有了新的器具来措置这个问题，即是利用粪便中的DNA来分析它的食性。

通过DNA来订立食性依赖的是DNA序列，它不经过东谈主的主不雅判断，能极度客不雅且准确地订立出物种。这样的门径适用于各式各样的食品类型，况兼极度高效聪慧，因此成为了咱们商讨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，关于咱们商讨野天真物的东谈主来说，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身的DNA，不错通过它来商讨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，它还包含一些肠谈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象。是以咱们说科研全靠它。

通过粪便DNA来领略动物的食性的基本才略大约有这样几步。

最初咱们在田野采集样品，也即是去捡屎；然后把粪便拿回到履行室进行DNA的提真金不怕火，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。这样的门径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。

有了这样的门径，咱们就启动在我国的西南平地开展商讨职责。咱们登科了3个比拟典型的山系进行采样，永别是岷山、邛崃山和沙鲁里山。它们永别位于我国四川的北部和西部的高原地区，这些地区具有极度丰富万般的生态系统和栖息地类型。

全球不错看到，这些是咱们拍的一些田野的实地相片，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简易的生活场合。咱们就在这样多种万般的栖息地里启动了咱们的田野样品采集“捡屎”步履。

这里有几幅相片，泄漏的是我跟共事李晟竭诚总共捡屎，还有我确其时的博士生邵昕宁和陆琪——主要厚爱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总共捡屎。是以如果你有时辰捡屎，也接待加入咱们。

咱们在田野能不雅察到各式各样式样相反的粪便，看到之后咱们王人会进行影像记载。全球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式样。在田野，咱们不错通过粪便的式样对粪便起原物种作念出初判，即是判断它来自于什么动物。关联词这种初判往往是稀奇不准确的。回到履行室咱们还要用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，这些粪便王人长短常好的样品。

掌握的GPS仪一方面不错泄漏出经纬度、海拔这些信息，另外还能起到一个参照系的作用，不错对照知谈粪便的大小。

诚然，在田野也会遭遇形描写色的粪便，有几次咱们极度祸殃地检出过东谈主的“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，永别是豹猫跟亚洲金猫。

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个商讨地点中海拔最高的。它的食肉动物物种极度丰富，除了有6种大、中、微型的野生的食肉动物，此外还出现了狗。

全球知谈，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，是以在田野也会捡到狗的粪便。咱们将这些粪便也总共进行了分析。

前后经过了6年多的田野的样品采集，咱们一共采集到1700多份的动物粪便，并对这粪便一一进行了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，在咱们的商讨规模里如故具有极度进击的首创性意旨的。

用这样的数据集咱们就不错构建极度紧密的食品蕴蓄。这里泄漏了咱们访问的3座山的食品蕴蓄，每个蕴蓄里上头王人泄漏的是捕食者，底下这些小条王人泄漏的是它们的食品。每个小条即是一种食品。不同的心理泄漏的是这个食品所属的目，即是它的不同的分类。

在这3个山系里，咱们一共检出了95种不同的食品，这泄漏出这个地区的食品极度极度丰富。中间的连线就暗示它们之间的捕食关联。不错看到它们的捕食关联也极度长短不一。

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鄙人面了。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。

这泄漏了沙鲁里山有极度丰富的食品，也泄漏了捕食者之间的食品网关联极度长短不一，这些线王人交汇在总共。

另外咱们在分析中还发现，狗也取食了好多种的野天真物。这指示咱们散养的家狗如果不受甘休，也会对野天真物酿成一定的危害。

食性各分离 动物共相处

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为了更好地领略它们食性的关联，咱们接收了一些门径来分析。

像这个分析中，不同的心理代表着不同的捕食者，心理占据的空间就暗示了它食性的万般性。不同捕食者之间确乎存在着多几许少的色块重迭，这泄漏的即是它们食性之间相似的部分。关联词咱们也发现，每一个捕食者王人有某个心理单独占据的空间，也即是它私有的食性。

通过一些统计分析，咱们也发现不同动物的食性确乎是有显赫差异的。它们是何如终结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联。

图片起原：Shao et al., 2021 Curr Biol

这个图上横轴从左到右泄漏的是捕食者体重的加多，从最小的豹猫启动一直到最大的棕熊。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探究关联。捕食者越大，它的食品也越大。通过这样的式样，动物们极度好地终结了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。

图片起原：Shao et al., 2021 Curr Biol

这里左侧泄漏的是沙鲁里山不同的大型食肉动物，右侧上方泄漏了其中一些典型的有蹄类的食品。图上红色泄漏是它偏好捕食的，蓝色泄漏的是它秘籍捕食的。

不错看到这个图里有一个区域红色稀奇稀奇集中，这泄漏的是狼、狗跟棕熊王人稀奇偏好取食牦牛、牛和马这3种有蹄类，且王人是家养的有蹄类，也即是咱们所说的六畜。

这些野天真物对六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，藏民的传统文化中相当包容这些野天真物对六畜的捕食，是以不会因此稀奇仇恨野天真物。

咱们也臆测，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六畜行为它们的食品补充，尤其是在它们野生的食品种群数目不及的时代。这也使这个地区有多种的大型食肉动物共存。

简便回来一下：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极度好的食性分离，减少它们之间食性上头的冲破或竞争。咱们把这个称为“和而不同”，动物通过食性的差异终结了它们在吞并个生态系统中的共存共处。

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豹猫来采样 好大信息量

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在这个商讨中还有一些其他的发现，超出了咱们本来的瞎想。可能有些稀奇犀利的不雅众如故发现，在这3个山系里王人有一样一种食肉动物，即是豹猫。

豹猫是一种微型的猫科动物，它的体型就跟平方的家猫差未几大，在好多场地王人有漫衍，我笃信广州也有。它的食性稀奇广，基本上什么王人吃，稀奇杂。我其时就在想，咱们能不可用豹猫行为采样者，让它去帮咱们搜检不同生态系统里的生物万般性呢？

为了考证这个想法，我就又从头启动组织全球招募志愿者，在天下好多场地启动捡豹猫的粪。最终在5个山系捡了好多的豹猫粪便，进行了食性分析。商讨效果确乎考证了我的假说。

咱们发现，一个微型畜牲物种记载越丰富的地区，豹猫食品里小兽的物种也越丰富。也即是说豹猫的食性丰富度和当地的物种丰富度，呈现很好的正探究关联。

有了这个，咱们就不错用豹猫行为采样者，用豹猫的粪便快速地对不同地区生物万般性进行摸底分析。这样的商讨门径也会大大促进咱们对不同地区生物万般性的了解。

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

由这个商讨推广开来，咱们还不错发散念念维。豹猫是一种中微型食肉动物，而在全世界范围内，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，是以咱们辞世界上各大洲竟然王人不错发现它们的踪迹。

如果咱们利用它们的粪便，将它们行为生活在这些地区的生物万般性的网罗者，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畜牲、鸟类以致是鱼类和虫豸等等。

这些类群万般性信息不错反应当今全球变化情况下，东谈主类步履等对野生生态系统的影响，也能匡助咱们更好、更积极地去叮咛这些变化。是以咱们建议，这些中微型食肉动物能够行为田野科研的好帮衬、行为采样者来援救科研职责。

今天的演讲跟全球共享了咱们在田野不雅察这些食肉动物的商讨，主要有几个要点的论断，也不错说是留给全球的一些念念考。

第一个是，食肉动物，尤其是大型食肉动物对一个生态系统合座有极度进击的调动功能。

另外，大型食肉动物之间不错通过不同的式样形成食性的分离，包括大型和中微型食肉动物之间也不错通过这样的式样形成一个更和洽的共存关联。

此外，中微型食肉动物还不错行为咱们科研的一个好帮衬。

也但愿全球能够在今后愈加关心和解救食肉动物的保护。但愿这些动物能够恒久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完满和功能。

好，我的评释注解就到这里，谢谢全球。

和值分析：历史上066期，和值范围在53-148之间，和值平均值为97.00；去年同期前区奖号和值为111；本期关注和值下降54位，推荐和值在57左右。

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