高原生态系统揭秘：食物网结构揭示食肉动物共存机制

高原生态系统揭秘：食物网结构揭示食肉动物共存机制

青藏高原是全球最后一个仍然保留完整食肉动物群落的地方之一。北京大学姚蒙团队在《Current Biology》期刊上发表了一项重要研究，首次揭示了青藏高原食肉动物群落的食物网结构，为理解高原生态系统和物种共存机制提供了新的视角。

研究背景

青藏高原是全球最后一个仍然保留完整食肉动物群落的地方之一，但其复杂的环境、复杂的捕食者和猎物生物多样性以及稀疏的食肉动物种群密度使获取食肉动物食物网结构数据十分困难，阻碍了对高原生态系统和物种共存机制的理解。

实验设计

研究团队在青藏高原的索加、扎青和昂赛三个研究区域采集了12种食肉动物的粪便样本，其中8种样本量较大。进一步研究后将8个物种依据体重分为大型捕食者和中性捕食者，大型食肉动物包含狼、狗、雪豹、猎豹和棕熊5个物种，中型食肉动物包含兔狲、藏狐和赤狐3个物种。

图1 研究区域和食肉动物样本分布图

实验结果

1. 食肉动物的群落构成

按区域划分，索加有7种食肉动物，扎青有5种食肉动物，昂赛有4种食肉动物。在索加、扎青和昂赛分别发现了21、18和27种猎物，其中仅8种猎物在三个区域内均有出现（图2A）。对食肉动物的食性多样性进行了分析，结果发现，食性多样性与食肉动物的自身体重不存在显著相关性，中型与大型食肉动物中均存在专食性捕食者和广食性捕食者（图2B）。

图2 8种食肉动物的食物网

2. 食肉动物的饮食多样性

本研究对食肉动物食性结构的差异和重叠性进行了分析，每个群落中不同食肉动物物种之间的猎物组成有显著差异（图3A、3D和3G）。所有地区的大型食肉动物和除扎青外其余地区的中型食肉动物内部也存在显著的种间食性差异（图 3B、3C、3E 和 3H）。生态位重叠指数Ojk的结果表明食肉动物的猎物构成组间差异在比组内更加显著

图3 食肉动物之间食性生态位分析

3. 食肉动物食性生态位的分化

对食肉动物与猎物体重的相关性进行了研究。结果表明，中型食肉动物食肉动物主要捕食体型较小的猎物，除棕熊外其余大型食肉动物则以大型猎物为主（图4 A）。食肉动物体重与其猎物体重呈单峰型关系，即大型食肉动物比中小型食肉动物的猎物体型更大，而集群捕猎的狼、狗捕获的猎物体重达到峰值（图4 B）。因此，不同食肉动物物种通过在猎物多样性、体型大小和利用比例上的差异产生物种间营养生态位的分化，可能有助于食肉动物在青藏高原的严酷环境中共存。

图4 食肉动物与其猎物之间的体重关联

4. 食肉动物食物网结构分析

通过食物网的网络结构分析可知，3个食物网均存在显著的模块化结构（图4），其中食肉动物多样性最高的地区索加的食物网中存在嵌套结构。此外，鼠兔、岩羊和牦牛是高原地区的关键猎物，其对食物网的稳定有重要作用。

图5 3个研究区域的食物网模块化结构

研究结论

本研究首次揭示了青藏高原食肉动物群落的食物网结构，利用分子食性分析方法和生态网络分析来深入理解食肉动物的共存机制和动物群落的组织特征，并识别和确定复杂群落中的重要功能物种，为高原生态系统保护提供了新思路。

参考文献：
Lu Q, Cheng C, Xiao L, Li J, Li X, Zhao X, Lu Z, Zhao J, Yao M. Food webs reveal coexistence mechanisms and community organization in carnivores. Curr Biol. 2023 Feb 27;33(4):647-659.e5.