我校迟庆生博士及其合作团队的研究成果

被《美国科学学院院刊》（PNAS）报道

-------发现高原鼠兔通过降低能量需求和取食牦牛粪便在青藏高原上越冬的奥秘

近日，我校生物与农业科技学院（食品科技学院）迟庆生博士（副教授）与中国科学院动物研究所、中国科学院西北高原生物研究所和中国科学院遗传与发育生物学研究所等多家单位的科研人员新近完成的一项历时13年的合作研究成果，揭示了高原鼠兔越冬的奥秘。本研究于2021年7月20日以Surviving winter on the Qinghai-Tibetan Plateau: pikas suppress energy demands and exploit yak feces to survive winter为题在线发表在《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

研究人员采用双标记水(double labeled water)技术对自由生活的高原鼠兔的每日能量消耗（Daily energy expenditure, DEE）的季节变化进行了测定，结果显示尽管冬季的平均环境温度比夏季低25^oC，但高原鼠兔在冬季的每日能量消耗却显著降低，相同体重的高原鼠兔在冬季的每日能量消耗比夏季降低了约30%。结合在热中性区内静止代谢率（resting metabolic rate at thermoneutrality, RMRt）的测定结果，发现冬季高原鼠兔代谢范围非常低（DEE/RMRt =1.60 ± 0.30），代谢范围对于动物的地理分布边界、繁殖输出和生存能力等具有重要的决定作用。为了找出鼠兔能量消耗降低的原因，研究人员通过在鼠兔腹腔内埋置体温记录装置和在野外对其活动进行录像记录等方法，获得的数据表明冬季高原鼠兔能量消耗的显著降低主要是通过降低体温和减少活动量来实现，而且环境温度越低体温下降的幅度越大。甲状腺素（T3和T4）的测定表明，高原鼠兔代谢水平下降可能通过甲状腺素系统进行调节。研究人员还发现，在家养牦牛（Bos grunniens）密度高的地区，冬季高原鼠兔会减少地面的活动时间；通过直接的鼠兔行为观察和在鼠兔胃内容物中发现牦牛的DNA等信息，确定了高原鼠兔取食牦牛粪便的事实。此外，还发现冬季牦牛和鼠兔肠道微生物组成在冬季具有很高的趋同程度。这些结果表明高原鼠兔除了摄入常规的食物之外，还通过取食牦牛的粪便以补充能量。这种不同物种间的食粪行为，使高原鼠兔种群在牦牛密度高的地方能够更加繁盛，这部分解释了为什么高原鼠兔种群密度在其食物的直接竞争者（牦牛）数量多的地方反而更高的原因。

图1 使用双标水技术（Doubly-labelled water method）测定的青藏高原野外生活高原鼠兔的每日能量消耗（Daily energy expenditure）（图中的空心点表示数据来自夏季6月到9月，实心黑色点表示数据来自11月到次年3月。图中的两条直线表示拟合的线性关系，并分别标注了直线的方程）

图2. A）夏季或冬季捕捉的高原鼠兔在不同环境温度下测定的静止能量消耗，B）热中性区环境温度25℃下的静止能量消耗分别与夏季和冬季动物体重拟合的线性关系（静止能量消耗采用间接测热法测定，季节差异非常显著；图中的空心点表示数据来自夏季动物，实心黑色点表示数据来自冬季动物）

图3. 腹腔埋置温度时间记录器的6只高原鼠兔中，夜间和白天体温的平均值与环境温度之间的关系（图中的直线表示线性关系：红色直线表示夜间和白天体温分别对环境温度的线性拟合关系，黑色直线表示所有温度数据对环境温度的线性拟合关系。鼠兔的体温随环境温度的降低而下降，且在夜间时更加明显）

图4. 在牦牛密度高的地区，高原鼠兔夏季和冬季的地面活动模式，以及在牦牛低密度的地区，高原鼠兔冬季的地面活动模式（A 每分钟观察到的鼠兔地面活动次数，B每分钟在摄像机画面中同时出现的所有鼠兔的数量。与季节和研究样地无关，鼠兔活动最多的时间总是在清晨和黄昏；冬季的地面活动次数明显低于夏季；虽然在牦牛密度较高的地区鼠兔密度也更高，但鼠兔地面活动次数却显著减少）

高原鼠兔（Ochotona curzoniae）（迟庆生拍摄）

高原鼠兔在取食牦牛的粪便 （Ł. Ołdakowski 拍摄）

撰稿人：迟庆生

审稿人：高智席