性行为、年龄或生态需求是否会影响濒危棕熊的饮食结构？来自粪便代谢组测序的新发现提供了答案

《Biological Psychiatry》：Do sex, age or ecological needs shape an endangered Brown Bear population diet? New insights from faecal metabarcoding

本研究通过代谢组学分析法国比利牛斯山脉濒危欧洲棕熊的粪便样本，揭示了其在不同生态周期（配对期、超摄食期等）及性别、年龄中的饮食差异。结果显示棕熊以植物为主食（92%），但真菌多样性突出（21个属），雄性更倾向捕食野生动物（24% vs 雌性10%），配对期偏好草本植物，超摄食期依赖硬果树木。研究强调生态周期和性别对饮食结构的影响，为棕熊保护提供了新依据。

　　在这项研究中，科学家们关注的是欧洲棕熊（*Ursus arctos arctos*）在法国普罗旺斯山脉（Pyrénées）的饮食结构，以及这一结构如何受到熊生态周期（Bear Ecological Periods, BEP）和性别差异的影响。这项研究的目的是为了更深入地理解棕熊在不同生态阶段和性别之间的食物选择，从而为棕熊的保护策略提供科学依据。研究对象来自一个濒临灭绝的棕熊种群，通过收集不同年龄阶段和性别的棕熊粪便样本，结合现代的环境DNA（eDNA）分析技术，科学家们能够更准确地揭示棕熊的饮食构成。

### 研究背景与意义

棕熊是温带生态系统中重要的大型动物和关键物种之一，其杂食性饮食使其能够影响生态系统的多个方面。传统上，研究棕熊的饮食结构主要依赖于粪便形态学分析，这种方法存在局限性，因为它可能遗漏高度消化的食物成分，如真菌或苔藓，而这些成分在棕熊的日常生活中扮演着重要角色。此外，研究通常按照气候季节进行，而棕熊的生态周期，如交配期、过度进食期（hyperphagia）和冬眠期等，更直接影响个体的活动和觅食行为。因此，科学家们认为，将研究重点放在熊生态周期上，而不是气候季节，能够更准确地揭示棕熊的生态需求和食物选择。

### 研究方法与数据收集

研究人员在普罗旺斯山脉的范围内，使用训练有素的狗来寻找新鲜的棕熊粪便样本，时间跨度从2017年到2023年。这些样本被分为六个不同的熊生态周期，包括冬眠期、冬眠后恢复期、交配期、过度进食前恢复期、过度进食期和冬眠前准备期。通过分析粪便中的DNA序列，研究人员使用了四种特定的DNA标记：植物（Sper01，trnl区域）、真菌（Fung02，ITS1核区）、节肢动物（Arth02，16S线粒体DNA）和脊椎动物（Vert01，12S线粒体DNA）。这种方法能够有效捕捉棕熊摄入的食物成分，即使这些成分已经被高度消化。

为了确定个体的性别和年龄，研究人员分析了粪便的外层，提取了棕熊的上皮细胞，进行基因分型和性别标记分析。同时，通过长期的监测数据，他们能够确定个体的年龄类别和繁殖状态。收集的样本中，共有126个DNA序列样本，其中包括72个雌性个体和44个雄性个体，分为9个幼崽、23个亚成体和79个成年个体。在这些样本中，研究人员主要分析了交配期、过度进食前恢复期和过度进食期的饮食构成，因为这些阶段的资源可得性较高，且对棕熊的觅食行为有显著影响。

### 研究结果与分析

研究结果显示，棕熊的饮食主要由植物组成，其次是节肢动物、脊椎动物和真菌。在交配期，棕熊的饮食以多样化草本植物为主；在过度进食前恢复期，以富含果肉的灌木为主；而在过度进食期，以干果为主的树木成为主要食物来源。此外，雌性棕熊比雄性更倾向于摄入植物，而雄性则更多地摄入野生脊椎动物。这种性别差异可能与雄性更高的活动范围和捕猎能力有关，同时也可能受到繁殖行为的影响。

在分析食物种类时，研究人员发现植物在粪便中的出现频率最高，其次是真菌、节肢动物和脊椎动物。其中，植物的出现频率占92%，而真菌的出现频率为37%，节肢动物为24%，脊椎动物为15%。在食物种类的分布上，不同熊生态周期之间存在显著差异。例如，在交配期，棕熊摄入的节肢动物和植物种类较多，而在过度进食期，植物种类的出现频率显著下降，而树木的摄入比例上升。这可能与过度进食期的资源集中和棕熊的觅食策略有关。

在分析食物成分时，研究人员发现不同年龄阶段的棕熊在食物种类上的选择存在一定的差异。成年棕熊在交配期和过度进食期摄入了更多的食物种类，而幼崽则在过度进食期摄入了更多的干果。这可能与幼崽的觅食能力和活动范围有关。此外，研究人员还发现不同性别之间的食物种类存在差异，雄性在交配期摄入了更多的脊椎动物，而雌性则在过度进食期摄入了更多的植物。

### 食物种类与生态周期的关系

研究还发现，棕熊的饮食结构在不同的生态周期中表现出显著的变化。例如，在交配期，棕熊的饮食以多样化草本植物为主，而在过度进食期，以富含脂肪的树木为主。这种变化可能与植物的生长周期和资源可得性有关。在交配期，草本植物的出现频率显著高于灌木和树木，而在过度进食期，树木的出现频率显著上升，这可能与树木的高脂肪含量和集中分布有关。

此外，研究人员还发现，棕熊在不同的生态周期中对真菌的摄入存在一定的差异。在交配期，真菌的出现频率较低，而在过度进食期，真菌的出现频率有所上升。这可能与真菌的生长周期和棕熊的觅食行为有关。研究人员还发现，雄性棕熊在交配期摄入了更多的脊椎动物，而雌性则在过度进食期摄入了更多的植物。这种性别差异可能与雄性更高的活动范围和捕猎能力有关。

### 研究的生态意义

研究结果表明，棕熊的饮食结构不仅受到生态周期的影响，还受到性别和年龄的显著影响。这种多样性可能与棕熊的生态功能和生态系统工程有关。例如，棕熊通过摄入和传播种子，能够促进植物的生长和繁殖，从而对生态系统产生积极影响。此外，棕熊的觅食行为可能对真菌的传播和分布产生影响，尤其是在过度进食期，真菌的出现频率显著上升。

研究还发现，棕熊的饮食结构可能受到气候变化的影响。例如，在交配期，植物的出现频率显著上升，而在过度进食期，植物的出现频率下降。这种变化可能与气候变化导致的资源分布和生长周期的变化有关。此外，研究人员还发现，棕熊的觅食行为可能受到人类活动的影响，例如，某些地区的棕熊可能会摄入更多的农业动物，而这些动物的出现频率可能与人类活动有关。

### 研究的局限性与未来方向

尽管这项研究提供了丰富的数据，但仍存在一定的局限性。例如，由于使用了环境DNA分析技术，研究人员无法准确估计每种食物的摄入量，这可能影响对棕熊饮食结构的全面理解。此外，研究中的DNA标记可能对某些食物种类的识别存在偏差，尤其是植物和真菌。因此，未来的研究可能需要结合环境DNA分析和形态学分析，以获得更准确的饮食数据。

研究还指出，棕熊的饮食结构可能受到不同地区的生态条件的影响。例如，在某些地区，棕熊可能会摄入更多的鲑鱼，而在其他地区，可能会摄入更多的植物。因此，未来的研究需要在不同地区进行，以更全面地了解棕熊的饮食结构和生态功能。此外，研究人员还发现，棕熊的饮食结构可能受到不同年龄和性别的影响，这需要进一步的研究来验证。

总的来说，这项研究为棕熊的保护策略提供了重要的科学依据，揭示了棕熊在不同生态周期和性别之间的饮食差异。这些发现不仅有助于理解棕熊的生态功能，还可能对其他动物的保护策略提供参考。通过更全面地了解棕熊的饮食结构，研究人员能够更好地制定保护措施，以确保这一濒危物种的生存和繁衍。