古生态视角下的蝙蝠保护：通过粪便揭示鼠耳蝠科蝙蝠的食性转变

为探究土地利用变化对蝙蝠食性的影响，研究人员分析美国田纳西州蝙蝠粪便中 δ13C 和 δ15N 稳定同位素，发现 1952-2018 年蝙蝠食性随 C3/C4作物多样性变化而改变，建议增加农业多样性和植被田界，为蝙蝠保护提供新视角。

　　

蝙蝠是生态系统中重要的传粉者和害虫控制者，但其生存正面临严峻挑战。全球范围内，土地利用变化如农业扩张、集约化耕作等，已成为威胁蝙蝠物种的主要因素之一。农业活动不仅破坏蝙蝠的栖息地，还可能通过减少昆虫猎物的数量和多样性，影响蝙蝠的食物来源。然而，目前关于农业土地利用程度变化导致蝙蝠食性中营养级转变的机制尚不完全明确，尤其是不同类型农作物（如 C₃和 C₄植物）的种植模式如何影响蝙蝠的食物选择，缺乏长期动态的研究数据。因此，深入了解蝙蝠食性随农业景观变化的规律，对于制定针对性的保护策略至关重要。

为解决上述问题，美国奥本大学（Auburn University）的研究人员开展了一项长期研究，相关成果发表在《Biological Conservation》。研究团队以美国田纳西州克里普斯米尔洞穴（Cripps Mill Cave）的蝙蝠粪便为研究对象，通过分析粪便中的 δ¹³C 和 δ¹⁵N 稳定同位素组成，结合美国农业部的历史土地利用数据，揭示了 1952 至 2018 年间蝙蝠食性的变化规律，旨在阐明农业景观变化与蝙蝠食性转变的关联，并为蝙蝠保护提供科学依据。

研究主要采用了以下关键技术方法：

1. 蝙蝠粪便同位素分析：采集克里普斯米尔洞穴的蝙蝠粪便岩芯样本，测定其中 δ¹³C 和 δ¹⁵N 稳定同位素组成，以此追踪蝙蝠食物来源的植被类型（C₃和 C₄植物）及营养级变化。
2. 年代测定：利用碳 - 14（F¹⁴C）测年技术，建立粪便岩芯的年龄 - 深度模型，确定不同层位样本的时间序列（1952 年至 2018 年）。
3. 土地利用数据对比：将同位素数据与美国农业部的历史耕地数据（包括 C₃和 C₄作物种植面积变化）进行关联分析，探究农业景观变化与蝙蝠食性转变的相关性。

研究结果

1. 同位素数据划分的三个食性转变阶段

根据 δ¹⁵N 值的变化，将蝙蝠食性变化划分为三个阶段：

• 阶段 1（1952-1988 年）：δ¹⁵N 值较低，表明蝙蝠主要以植食性昆虫为食。此时农业景观中 C₃植物（如大豆、棉花）占主导，植食性昆虫资源丰富。
• 阶段 2（1988-2012 年）：δ¹⁵N 值显著升高，反映蝙蝠对捕食性昆虫的摄入量增加。这一时期 C₄作物（如玉米）种植面积扩大，可能促使捕食性昆虫数量上升，成为蝙蝠的主要食物来源。
• 阶段 3（2012-2018 年）：δ¹⁵N 值回落，显示蝙蝠食性重新向植食性昆虫偏移。伴随农业多样性的提升（C₃与 C₄作物混合种植增加），昆虫群落结构趋于复杂，植食性昆虫的多样性和数量再次增加。

2. 农业土地利用与蝙蝠食性的关联

通过对比同位素数据与耕地数据发现，蝙蝠食性的营养级转变与农业土地利用变化同步。C₄作物扩张期（如阶段 2），捕食性昆虫数量增加，蝙蝠对高营养级昆虫的取食比例上升；而当农业景观中 C₃/C₄作物多样性提高时（如阶段 3），昆虫群落的食物资源和庇护所更加丰富，支持了植食性昆虫的多样性，进而影响蝙蝠的食物选择。

研究结论与讨论

本研究通过蝙蝠粪便的稳定同位素分析，揭示了农业景观中 C₃/C₄作物多样性对蝙蝠食性的驱动作用。研究表明，单一化的 C₄作物种植（如玉米 monoculture）可能迫使蝙蝠转向捕食性昆虫，而多样化的农业种植模式（如 C₃与 C₄作物混合）能够增加昆虫群落的复杂性和资源可用性，有利于维持蝙蝠食性的多样性。此外，植被田界（如草本田缘）的增加可为昆虫提供庇护所，进而提升蝙蝠的食物资源和栖息地质量。

该研究的重要意义在于：

1. 方法创新：首次利用蝙蝠粪便作为环境档案，通过古生态方法追溯长期食性变化，为蝙蝠生态研究提供了非侵入性的新手段。
2. 保护启示：明确提出增加农业多样性和植被田界作为蝙蝠保护策略，为农业景观中的生物多样性保护提供了可操作的科学依据。
3. 理论补充：填补了蝙蝠食性与农业土地利用关联的研究空白，揭示了 C₃/C₄作物比例变化对昆虫群落及蝙蝠营养级的影响机制，丰富了景观生态学与保护生物学的理论体系。

总之，这项研究通过多学科整合的方法，为理解人类活动与野生动物互作提供了新视角，其结论对于全球农业区域的蝙蝠保护具有重要的借鉴意义。