北极小型啮齿动物扰动对苔原禾草类饲草品质的影响机制研究

这篇研究首次揭示了北极小型啮齿动物种群高峰期对苔原禾草类植物营养品质的动态影响。通过分析粗蛋白（CP）和酸性洗涤纤维（ADF）含量，发现受扰动的禾草ADF显著升高（28.5% vs 26.6%），其中薹草属（Carex nigra）CP含量最高（18.2%）、ADF最低（24.3%），表明啮齿动物可能通过诱导植物纤维化防御（如硅基防御）改变食物质量，为理解北极生态系统营养级联效应提供新证据。

　　

Abstract

北极苔原生态系统中，小型啮齿动物通过改变植物群落结构和营养动态发挥关键生态作用。本研究以挪威瓦朗厄尔半岛苔原草甸为研究对象，在啮齿动物种群高峰年（2023年）对比分析了三种优势禾草（薹草Carex nigra、发草Deschampsia cespitosa和拂子茅属Calamagrostis spp.）在受扰动与未受扰动样地的营养品质差异。采用ANCOM? 2000纤维分析仪和LECO? FP 528氮分析仪测定显示，受扰动样地植物酸性洗涤纤维（ADF）含量显著增加2%（28.5% vs 26.6%），而粗蛋白（CP）与ADF比值降低，其中薹草表现出最优营养组合（CP 18.2%，ADF 24.3%）。

Introduction

作为"生态系统工程师"，啮齿动物通过土壤扰动、养分循环等途径塑造北极植被格局。既往研究多关注硅基防御（silica-based defences）和酚类物质（phenolics）的诱导机制，但对纤维含量变化的影响认识不足。本研究首次系统评估啮齿动物扰动对禾草类结构性碳水化合物（ADF含纤维素和木质素）的影响，填补了植物-草食动物互作理论的关键空白。

Materials and methods

在Bergebyelva河流域设置32个样方（0.5×0.5 m），通过啮齿活动痕迹（啃食、跑道、粪便）划分扰动等级。采用Retsch?离心研磨机处理样品后，建立广义线性混合模型（glmmTMB包）分析物种与扰动的交互效应，河谷作为随机效应。统计检验通过DHARMa包完成，Tukey法进行事后比较。

Results

1. 纤维差异：拂子茅属ADF最高（30.8%，95%CI 29.4-32.1%），薹草最低（24.3%，CI 22.9-25.6%），发草居中（27.7%，CI 26.3-29.0%）
2. 蛋白差异：薹草CP显著高于拂子茅属（15.9%）和发草（11.1%）
3. 扰动效应：受扰动样地CP/ADF比值降低11%（0.53 vs 0.59），提示营养获取效率下降

Discussion

研究首次证实北极禾草可能通过提高纤维含量构建防御策略，这与Bergeron等（1989）的温带研究结论相反，但符合"营养恢复假说"（Schultz 1964）。值得注意的是，ADF 2%的增幅虽小，但结合CP/ADF比值变化可能影响啮齿动物能量获取——每消耗100g受扰动植物，有效蛋白摄入减少0.6g。这种微妙的营养变化在种群高峰年可能通过密度制约效应（density-dependence）调节种群动态，但需长期研究验证其生态时效性。研究为理解北极草甸生态系统工程师作用提供了新的生化维度。