雄性非洲草原象农业利用与粪便糖皮质激素及三碘甲状腺原氨酸代谢物浓度的关联研究

《Global Ecology and Conservation》：Higher fecal glucocorticoid and triiodothyronine metabolite concentrations are associated with agricultural use in male African savanna elephants

本研究针对人象冲突加剧背景下野生动物生理响应机制不清的问题，通过分析GPS项圈追踪的雄性非洲草原象粪便激素代谢物（fGCM和fTM），发现农业区使用时间与fGCM（3天窗口）和fTM（10天窗口）浓度呈正相关，且低NDVI值（植被绿度）促进农业区利用。结果揭示了作物觅食行为对大象生理状态的双向影响（应激与代谢调节），为冲突管理策略提供了生理学依据。

　　

随着全球自然栖息地加速向农业用地转化，人类与野生动物的冲突日益频发。非洲草原象（Loxodonta africana）作为典型的跨界物种，常在农作物成熟季节进入农田觅食，引发严重的“人象冲突”。以往研究多集中于行为观察或生态驱动因素，而大象在风险与收益并存的农业利用过程中，其生理状态如何响应却鲜有报道。理解作物觅食行为背后的生理机制，对于制定科学的冲突缓解策略至关重要。

为此，研究人员在肯尼亚莱基皮亚县（Laikipia County）展开了一项创新性研究。该区域作为非保护区，包含私人牧场、公共土地和社区农场，是肯尼亚第二大非洲草原象种群的家园，同时也是人象冲突的高发区。研究团队选取了7头已知有作物破坏行为的成年雄性大象，为其佩戴GPS项圈，并于2022年6月至2024年2月期间每月收集粪便样本。通过非侵入性激素检测技术，团队分析了粪便中的糖皮质激素代谢物（fecal glucocorticoid metabolite, fGCM）和三碘甲状腺原氨酸代谢物（fecal triiodothyronine metabolite, fTM），以评估大象的应激水平和代谢状态。同时，结合遥感数据（如归一化植被指数NDVI）和行为记录（如身体状态评分BCS、群体大小），系统探讨了农业利用强度、生态环境条件与生理指标之间的关联。

本研究主要依托以下几项关键技术方法：首先，利用GPS项圈追踪技术记录大象的空间移动轨迹，并结合Google Earth影像数字化农田边界，精确量化个体在农业区的停留时间；其次，采用酶免疫分析法（EIA）检测粪便中的fGCM和fTM浓度，并通过并行性验证确保检测可靠性；此外，通过视觉评估制定身体状态评分（BCS），以反映个体的营养状况；最后，借助卫星遥感数据（如MODIS和Sentinel-2）提取NDVI值，用于表征栖息地植被绿度变化。所有统计分析均基于广义线性混合模型（GLMM）进行，以控制个体重复采样带来的随机效应。

3.1. 描述性结果

在83份样本中，大象在16天窗口期内平均花费20%的时间位于农业区，但个体间差异显著。fGCM平均浓度为31.45±43.41 ng/g，fTM为384.95±365.57 ng/g，两者均未因个体或BCS等级不同而呈现显著差异。

3.2. 农业区利用天数比例

模型分析显示，农业区利用强度与景观尺度NDVI呈负相关：当NDVI值较低时，大象进入农业区的天数比例可达36%，而在植被茂盛期（高NDVI）降至7%。这表明自然植被资源匮乏时，大象更倾向于冒险进入农田觅食。

3.3. fGCM与fTM浓度

fGCM浓度与采样前3天内农业区停留时间呈显著正相关，从最低停留时间对应的10.65 ng/g升至最高时的54.54 ng/g。同时，BCS较低个体（评分2或3）的fGCM显著高于BCS较高者（评分4），提示身体状况差的个体可能面临更大生理压力。fTM浓度则与采样前10天农业区利用时间正相关，且与同期NDVI值负相关，即植被条件越差、农业活动越多时，fTM水平越高（从227.57 ng/g升至573.90 ng/g）。群体大小对激素浓度无显著影响。

研究结论部分指出，fGCM与农业利用的关联集中在短期（3天），符合糖皮质激素对急性应激的快速响应特征；而fTM的响应窗口较长（10天），可能反映能量代谢的累积效应。低NDVI时期大象更依赖农作物补充营养，但此举同时加剧了其应激水平。此外，较低BCS与较高fGCM的关联暗示营养不足可能迫使个体采取高风险觅食策略。

这项研究首次同步揭示了大象在农业景观中活动的“双面性”——既通过高能量作物提升代谢状态，又因人类干扰承受生理应激。成果发表于《Global Ecology and Conservation》，不仅为理解野生动物适应性决策的生理基础提供了新视角，也为基于生理指标的人象冲突预警与管理策略开发提供了科学依据。在气候变化与农业扩张叠加的背景下，此类研究对促进人与野生动物共存具有重要实践意义。