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PNAS：中科院动物所合作团队发现降水季节分配模式影响草原鼠类种群暴发

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2024-10-05 14:51

当前，气候变化正深刻地影响着地球生态系统，导致灾害频发、疾病流行等一系列严重的社会和生态问题。然而，气候变化下降水模式的改变如何影响动物与植物响应的同步性以及对动物种群动态的影响尚不清楚。

布氏田鼠广布于我国内蒙古草原，繁殖力强，世代周期短，种群增速快，对气候变化十分敏感。每隔一定年份，其种群便发生大暴发，可严重破坏草场，影响畜牧业生产和水土保持。但在种群低数量年份，它们作为食物链的重要一环，在维持生物多样性和生态系统服务功能方面也发挥着关键作用。因此，深入研究其种群动态规律，对于开展草原鼠害预警和防控以及生物多样性保护具有重要的意义。

中国科学院动物研究所张知彬研究员领导的合作团队以布氏田鼠为研究对象，在内蒙古锡林浩特市毛登牧场开展了为期十年的研究，旨在揭示气候变化影响草原鼠类种群大暴发的驱动因子和内在机制。过去，鼠类种群生态学研究主要依赖野外观测，由于涉及的因子众多且相互关联，很难明确各因子的作用和贡献。因此，有必要开展因子控制实验，解析各因子的作用。为此，合作团队在毛登牧场建立了24个大约0.5公顷的实验围栏，其中12个围栏用来研究降雨效应（图1c）。本实验排除了奠基种群大小、扩散、天敌等因子的影响，专一性分析降水对布氏田鼠种群动态的作用。

本实验采用喷灌技术模拟降水的作用（图1b）。实验第一阶段（2010-2015），采用2个增雨梯度（50mm和100mm），于每年5-9月对处理围栏均匀增雨，发现该模式下增雨并未显著增加布氏田鼠的种群数量。于是，合作团队调整实验方案，在第二、第三实验阶段（2016-2019），转向检验降水季节分配模式对布氏田鼠种群数量动态的影响。研究发现，春季的增雨可显著增加布氏田鼠喜食植物的生物量，促进了其繁殖和体重增长（图2）。然而，过多降水增加，会导致一些布氏田鼠溺亡，对布氏田鼠种群的正效应并不显著，表现了降水的非线性作用特征。研究结果说明，气候变化下降水模式的季节变化通过影响植物生长，从而影响布氏田鼠的生长、繁殖和种群增长，而降水的时机比降水量更多地影响了布氏田鼠种群的暴发。该研究成果对于深入探讨气候变化的生态学效应与机制，开展草原鼠害预警与防控均具有重要的意义。

本研究于2021年10 月 14 日在线发表在美国国家科学院院刊（PNAS）上。该研究由中国科学院动物研究所、中国科学院生物互作卓越创新中心、扬州大学、瑞士苏黎世大学、澳大利亚悉尼大学、美国密西西比州立大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学合作完成。中国科学院动物研究所李国梁助理研究员、宛新荣副研究员、扬州大学副教授殷宝法为共同第一作者，张知彬研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院B类战略性先导项目（XDB11050300）和科技部973项目（2007CB109100）的资助。

图1布氏田鼠（a）和喷灌设施（b）和野外大型实验围栏（c）

图2不同降雨模式对布氏田鼠种群（a）、布氏田鼠种群各月份繁殖分配模式的Beta多样性（b-d,数据点在组间越离散，表明繁殖分配模式差异越显著）、在各月份繁殖数的相对比例（e-g）的影响。Control，对照围栏。Phase 1(实验1期): R50，R100指均匀增雨50，100毫米。Phase 2(实验2期): ER130,ER260指增雨130,260毫米,偏向春季增雨。Phase3(实验3期): ER130,LR130指增雨130毫米,分别偏向春季、夏季增雨。自：Liet al (2021).

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