灌木降低沙地穴居啮齿类中心觅食者的巢穴构建与维护成本

为解决沙地穴居啮齿动物（CPFs）巢穴选址的能量成本问题，研究人员通过模型构建、野外实验及调查，证实灌木通过减少松散沙层厚度显著降低巢穴构建与维护成本，并验证了啮齿类对灌木微生境的偏好。该研究为理解动物行为经济学及沙地生态系统工程提供了新视角。

　　

在广袤的沙地生态系统中，穴居啮齿动物如沙鼠（Gerbillinae亚科）面临着独特的生存挑战。作为典型的中心位置觅食者（Central-Place Foragers, CPFs），它们每次觅食后必须返回固定巢穴进行进食、储存食物或哺育后代。巢穴选址的决策直接影响其觅食效率、安全性和生存成功率，而沙地不稳定的基质特性使得巢穴构建与维护成为极高的能量负担。尤其在半化石啮齿类动物中，缺乏完全穴居动物的形态适应特征，使得挖掘行为成为最耗能的运动方式，能量消耗可达其他运动的10倍。

以往研究表明，灌木作为沙丘最显著的环境特征，可能通过稳定土壤、拦截风沙来改善微生境条件。但关于灌木如何具体影响啮齿类巢穴选址的能量经济学，尚未有实验性研究验证。针对这一空白，研究人员开展了一项多方法融合的研究，成果发表在《Journal of Arid Environments》上。

研究团队通过三方面方法展开工作：首先建立基于颗粒物理学的数学模型，量化松散沙层厚度与挖掘体积的指数关系；其次在以色列阿什杜德海岸沙丘开展野外实验，对比灌木下与开阔地人工巢穴的坍塌率；最后通过网格化调查分析真实巢穴的空间分布特征。

模型分析揭示关键发现：松散沙层厚度（x）与需挖掘体积（V）呈V=W*(x²
tan(90+α-β)/2 + x²
/tanα + xh/sinα + h²
/(2*tanα))的指数关系，当松散层达20cm时，挖掘量较10cm增加175%。野外实验显示：灌木下人工巢穴一周后的完好率显著高于开阔地（坍塌率降低62.5%），仅3对例外。实地调查证实：48个自然巢穴中，较大直径巢穴（反映建造者体型）与灌木距离呈显著负相关（rho=-0.32），且实际巢穴距灌木平均仅25cm，显著低于随机预期值54.4cm。

讨论部分深入分析了多维度意义：从行为经济学角度，首次量化证明灌木通过减少松散沙层厚度（作为"沙障"）降低巢穴构建的边际成本；从生态适应视角，揭示体型越大物种对灌木微生境的依赖性越强，这可能解释沙地动物群落的空间分层现象。研究还探讨了未被量化的竞争与捕食压力因素：尽管灌木可能提供捕食庇护，但瘦弱灌木的保护价值有限，而较大体型个体占据近灌木优质位点的模式更符合干扰竞争假说。

该研究的创新性在于将物理学模型与生态学观察结合，为理解动物行为决策的能量约束提供了定量框架。成果对沙地生态系统管理具有应用价值：灌木覆盖不仅影响植被格局，还通过"生物工程效应"间接调控穴居动物分布，这对荒漠化防治和生物多样性保护具有启示意义。未来研究可拓展至更多类群，验证体型-基质稳定性关系的普适性，并分离捕食风险与能量成本的选择压力权重。