加拿大中西部五种同域分布有蹄类动物冬季食性的DNA宏条形码解析及其生态意义

为解决气候变化与景观改变对北方森林有蹄类动物食性生态的影响问题，研究人员采用DNA宏条形码技术对加拿大中西部白尾鹿、骡鹿、驼鹿、马鹿和驯鹿的冬季粪便样本进行系统分析。研究发现五种有蹄类食性存在42%-64%的重叠度，其中驼鹿食性最为独特，而马鹿与驯鹿食性相似度最高。该研究首次揭示了该地区有蹄类冬季营养生态位分化特征，为理解物种共存机制及濒危物种保护提供了重要依据。

　　

在快速变化的北方森林生态系统中，五种大型有蹄类动物如何共享有限的冬季食物资源？这个看似简单的生态学问题背后，隐藏着物种共存机制与濒危物种保护的关键科学命题。随着气候变化加剧和人类活动干扰，加拿大中西部森林正经历前所未有的改变，这不仅影响着植被组成，更重塑着依赖这些植物为食的有蹄类动物群落。特别是被列为受威胁物种的林地驯鹿，其传统认为以地衣为主的冬季食性是否正面临其他扩张物种的竞争压力，成为生态学家亟待解答的问题。

加拿大阿尔伯塔大学等机构的研究团队在《FACETS》发表的研究中，创新性地采用DNA宏条形码技术，对白尾鹿、骡鹿、驼鹿、马鹿和驯鹿的冬季粪便样本进行系统分析。这项研究首次全面比较了该地区五种同域分布有蹄类的食性特征，揭示了令人意外的食性重叠模式，为理解营养生态位分化提供了新证据。研究团队通过采集88份粪便样本，运用高通量测序技术分析植物和真菌DNA序列，采用Horn-Morisita和Bray-Curtis相似性指数量化食性重叠度，并结合比例分析法评估各类食物的相对重要性。

研究方法部分，研究团队在2022年冬季系统采集了白尾鹿、骡鹿、驼鹿和马鹿粪便样本，并整合了2016年采集的驯鹿样本。通过冷冻保存样本后，使用特异性引物对ITS区域进行PCR扩增，将获得的序列与BOLD数据库比对进行物种鉴定。数据分析采用POO（出现比例）和RRA（相对读长丰度）两种指标，分别反映食物出现的频率和相对含量。

在"食性组成"部分，研究鉴定出37个植物和真菌科。所有物种的粪便中都检测到茅膏菜科植物和毛霉科真菌的DNA，其中驼鹿样本中柳科植物为独有成分。通过食性类型分析发现，草本植物在所有物种的植物DNA读长中占53%-82%，而地衣相关真菌占真菌DNA读长的23%-49%。"食性丰度"分析显示，豆科、茅膏菜科和赤壳科等是五种有蹄类共同的主要食物来源。特别值得注意的是，传统认为以地衣为主食的驯鹿，其粪便中草本植物DNA占比高达75%，这一发现挑战了既往认知。

"讨论"部分指出，该研究首次揭示了加拿大中西部五种有蹄类的冬季食性特征。虽然存在20%-45%的食性重叠，但驼鹿因大量取食桦木科植物而表现出最独特的食性。与预期相反，驯鹿冬季食性比传统认知更为多样化，地衣并非绝对主导。这些发现为理解同域物种共存机制提供了新视角，特别是对评估驯鹿与其他有蹄类的潜在食物竞争具有重要意义。

该研究的创新性在于将DNA宏条形码技术系统应用于多物种食性比较研究，克服了传统显微分析法的局限性。虽然存在分类分辨率有限（仅到科级）和样本量不平衡等限制，但研究结果仍为北方森林生态系统管理提供了重要依据。特别是在气候变化背景下，理解有蹄类食性可塑性对预测物种分布变化、制定保护策略具有关键价值。研究暗示，随着森林干扰增加导致的早期演替植物增多，可能通过改变食物资源分布而影响物种间相互作用，这一发现为后续研究开辟了新方向。