高原鼠兔生活史对策与个性特征对气候变化的响应

Over the past 100 years, the global average temperature has increased by approximately 0.6 °C and is projected to continue to rise at a rapid rate, the ecological responses to climate change is becoming a hot issue. As the sensitive region to climate change, as well as one of the richest area in biodiversity, Tibetan Plateau plays an important role in global ecosystem. However, studies concerning the responses of wild animals to climate change are rare. Here, we use the plateau pika (Ochotona curzoniae), which is widely distributed on different altitudinal gradient areas of Tibetan Plateau, as the research subject, to test how animals respond to climate change. Based on the thought of integrative zoology, a three-year reciprocal transplant experiment is performed along an elevation gradient from 3100 m to 4000 m for plateau pikas. We investigate the life history strategy and personality from population level to individual level, applying the theories and methods of population ecology, behavioural ecology, molecular biology and evolutionary biology. The aims of this study are as followings: (1) compare the variations of life history strategies and personality under climate change; (2) explore the contributions of phenotypic plasticity and genetic variation to phenotypic changes; (3) illustrate the response mechanisms of life history strategies and personality to climate change; (4) reveal the influencing process and characteristics of climate change on animal survival and reproduction. This study will help us better understand the adaptive evolution theory, predict the future population dynamics under climate change, and formulate effective protection and management measures.

全球气候变化及其对生物的影响是国际生态学研究的一个热点问题。青藏高原作为气候变化的敏感区和生物多样性特别丰富的地区之一，在全球生态系统中具有重要的地位与作用。然而，有关该区域野生动物对气候变化响应的研究甚少。本研究以广泛分布于青藏高原不同海拔地区的高原鼠兔（Ochotona curzoniae）为研究对象，应用整合动物学思想，开展高低海拔置换实验，采用种群生态学、动物行为学、分子生物学的原理与技术，在种群和个体水平上，比较不同世代高原鼠兔生活史对策和个性特征的差异，探索表型可塑性和遗传变异对表型变化的作用格局，阐明生活史对策与个性特征对气候变化的响应机制，揭示气候变化对动物生存、繁衍的影响过程和特点，为理解动物的适应性进化、预测未来种群波动规律、制定合理的野生动物保护与管理对策提供必要的科学依据。

全球气候变化及其对生物的影响是国际生态学研究的一个热点问题。青藏高原作为气候变化的敏感区和生物多样性特别丰富的地区之一，在全球生态系统中具有重要的地位与作用。本研究以广泛分布于青藏高原不同海拔地区的高原鼠兔为研究对象，应用整合动物学思想，开展高低海拔置换实验，采用种群生态学、动物行为学、分子生物学的原理与技术，在种群和个体水平上，比较高原鼠兔生活史对策和个性特征的差异。结果表明，（1）低海拔鼠兔具有快生活节奏，高海拔鼠兔具有慢生活节奏，低海拔置换到高海拔的鼠兔的生理特征向慢生活节奏改变，高海拔置换到低海拔的鼠兔的生理特征向快生活节奏改变。（2）高原鼠兔的探究性与冒失性、惊飞距离、束缚下的心率存在显著的关联，而与血液皮质醇含量及其变化没有显著的关联，符合“two-tier model”模型假说，海拔置换后，个性与生理特征的关联性发生了显著的变化，高原鼠兔表现出较高的行为与生理可塑性，以适应新的环境。（3）高原鼠兔的个性影响繁殖和扩散。探究性强的个体夏季存活率显著高于探究性弱的个体；雄性和雌性均发生扩散，雄性的扩散率显著高于雌性，且雄性中攻击性弱的个体更容易扩散到临近家群中，扩散后的子代数量显著低于恋巢个体，表现为被动扩散。（4）构建了高原鼠兔种群动态学模型和物种分布模型。扩散在控鼠后种群恢复过程中发挥重要作用，只有每年连续的控鼠或每隔1年连续2次的控鼠，才能达到较好的鼠兔控制效果。未来气候变化下，高原鼠兔的栖息地存在减少或丧失风险，土地利用类型在鼠兔栖息地变化中发挥重要作用。（5）不同海拔地区高原鼠兔的个性特征和能量代谢存在显著差异，随着海拔升高，高原鼠兔的探究性降低，静止代谢率和非颤抖性产热提高，脂肪与肌肉组织相关产热基因的表达量也随之增加。通过4年的探索，本项目初步阐述了高原鼠兔个性特征和能量代谢对高原环境的适应机制、种群动态和物种分布规律，为揭示青藏高原小哺乳动物种群波动提供了有效的理论支撑。