三种食草雁类越冬地食物生态位分化机制研究

Although historical factors may shape species distribution patterns, previous studies show that food availability is critical to forming species distributions. Optimal foraging theory predicts that birds would select food to maximize energy intake by spending minimum time, whereas other theories argue that animals would select food to maximize nitrogen intake.The latest theory proposes that endotherms have higher demand of energy than nitrogen compared with ectotherms, and that smalller endotherms have higher demand of energy compared with larger ones. However, this novel theory is lack of supportive evidence, because most previous studies focused unilaterally on either energy or nitrogen demands. In order to test this thoery, this proposal aims to investigate both energy and nitrogen demands of three herbivorous goose species wintering in the Yangtze River wetlands, by using biological stoichiometrical approaches.This research would shed light on understanding the mechanism of foraging niche separation between the three species, support the latest theory with new data, and provide a basis for managements of wildlife and habitat.

尽管历史因素是物种分布格局形成的重要原因，但前期研究表明，食物可利用度是近年来影响长江中下游湿地鸭科鸟类越冬分布的关键因素。根据最优觅食理论，鸟类对于能量最大化的追求，会导致其分布的改变。也有经典理论认为，动物会优先选择含氮量最高的食物。而最新理论认为，由于维持体温等生理活动的需要，与变温动物相比，恒温动物对碳（即能量）的需求比对氮的需求更为迫切，其中小体型恒温动物对碳的需求更为迫切。综上，本项目将检验以下假设：1）在越冬期，食草雁类的能量需求比氮需求更难满足；2）体型越小的雁类，个体维持对能量的需求越迫切；3）食草雁类对食物中能量和氮的需求差异，是其食物生态位分化的根本原因。本项目拟在长江中下游湿地开展食草雁类（小白额雁、白额雁和豆雁）越冬生态学研究，结合生物化学计量学，定量分析不同体型食草雁类的能量与氮收支策略，阐明它们食物生态位分化的机制，为珍稀物种保护和栖息地管理提供科学依据。

物种分布格局的形成受到种间竞争、食物可利用度、湿地斑块面积、体型大小差异引起的觅食行为分化等一系列因素的潜在影响。为了研究动物分布的机制，本项目对在长江中下游越冬的三种不同体型大小的草食性雁类（豆雁Anser fabalis、白额雁Anser albifrons和小白额雁Anser erythropus）开展了越冬生态学研究。本研究发现：在流域尺度上生境斑块面积是影响豆雁和白额雁分布格局的重要因素，而食物可利用度对豆雁、白额雁及小白额雁的分布也有关键作用。由于体型大小不同，雁类对于食物总量（碳）和食物质量（氮）的追求存在差异，其中体型较大的豆雁和白额雁更倾向于对碳的追求而取食生物量大的苔草，而体型小的小白额雁更追求对氮的需求而取食氮含量高的看麦娘、早熟禾和荸荠等食物。虽然一些小白额雁群体也取食苔草，但其碳和氮摄入均不能满足身体需求而呈现负向平衡，其选择苔草可能是为了躲避高质量栖息地上的人为干扰。就豆雁和白额雁而言，虽然两者均主要取食苔草，但它们对微环境的选择性和觅食生态存在差异。两者均偏好低草和新暴露出的苔草滩，但与白额雁相比，体型较大的豆雁对该栖息地类型的选择性相对较弱，且其觅食行为多样化，也取食苔草之外的其它食物资源，并可能从白天觅食转换为晚上觅食。笼养实验也表明，在有种间竞争的情况下，鸭科鸟类可以加快啄食速率，从而弥补由竞争引起的潜在的食物摄入量的降低。同时豆雁和白额雁等雁类的肠道微生物组成结构存在显著性差异。该研究表明，雁类各物种对食物总量和质量追求的分化，不同的觅食行为，对生境不同的选择性，以及肠道微生物组成结构的差异，是解释雁类物种在长江越冬地分布模式的重要因素，为珍稀物种保护和栖息地管理提供了科学依据。