新的研究挑战了黄石国家公园的动物饮食分类

布朗大学生物学家和黄石国家公园的科学家领导的一项由联邦政府资助的新研究表明，不同的环境导致食草动物食用的植物种类比以前认为的要多得多。这项发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究表明，传统的通过草的消耗百分比来区分食草动物的分类方案过于简单，可能无法反映物种内部和物种之间的饮食差异，布朗大学生态学、进化和生物体生物学副教授、该研究的共同作者泰勒·卡特齐内尔说。

　　

罗德岛州普罗维登斯 [布朗大学]——学者和小学生通常根据动物所吃的食物对它们进行分类：食肉动物吃肉；食草动物以开花植物、针叶树和灌木为食；食草动物则以草为主。 

但由布朗大学生物学家和黄石国家公园的科学家领导的一项由联邦政府资助的新研究表明，不同的环境导致食草动物吃的植物种类比以前认为的要多得多。

这项发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究表明，  传统的分类方案是通过草的消耗百分比来区分食草动物，这种分类 方法过于简单，无法反映物种内部和物种间饮食的差异，布朗大学生态学、进化和生物体生物学副教授、这项研究的共同作者泰勒·卡特齐内尔 (Tyler Kartzinel) 说。

“这促使生物学家思考，我们是否在自然界中发现了一些模式，这些模式强化了我们对动物应该做什么的认知，而不是它们实际上在做什么，”卡茨内尔说。“这有力地证明了，在黄石公园，我们把动物放进了一个物种的所有成员的分类框里，却没有考虑到物种内部饮食行为的差异，或者——或许更重要的是——不同物种之间的一些相似之处。”

卡茨内尔表示，这类研究可以帮助科学家更好地预测野生动物在不断变化的景观中使用的资源，因为在保护策略上存在分歧。

“这些发现对于理解如此多的大型哺乳动物物种如何在黄石公园共同生存至关重要，”卡茨内尔说道。“我们的研究结果表明，维持植物多样性是维持迁徙野生动物多样性的关键条件。”

当食草动物变成浏览者

该研究团队已经研究黄石公园的动物觅食行为七年了。去年，他们在《皇家学会开放科学》上发表了一项 研究 ，重点研究了黄石公园里食草动物的普通觅食行为。

在这项新研究中，该团队再次与黄石公园的科学家合作，后者追踪了五种食草动物，并收集了它们的粪便和植物样本。这些物种包括叉角羚、大角羊、黑尾鹿、麋麋鹿和野牛。在布朗大学，研究人员使用DNA宏条形码技术分析了这些样本，这有助于识别这些动物食用的植物，并使用简单的人工智能技术来查明黄石公园庞大的野生动物群中存在多少种不同的饮食类型，以及每种动物是否都有自己独特的饮食类型。

该研究的共同作者汉娜·霍夫（Hannah Hoff）是布朗大学生态学、进化和有机体生物学方向的博士生，她为该项目带来了植物学和数据科学方面的专业知识。受布朗大学生物学和数据科学教授索希尼·拉马钱德兰（Sohini Ramachandran）主持的研讨会的启发，霍夫将机器学习与遗传技术相结合，以更好地理解食草动物的行为。

物种间饮食差异比之前认为的要小。相反，研究人员发现，不同物种成员的饮食可能存在很大重叠，重叠程度取决于它们进食的地点和时间。

研究团队的见解之一是，机遇可能比动物种类更能驱动觅食行为。夏季，各种动物都会聚集在夏季牧场的草地上，以营养丰富的野花为食；而冬季，以针叶树和灌木为食的动物则更为常见。 

在冬季，尤其是野牛（但不限于野牛）倾向于继续寻找草和类似的食物，即使它们被雪冻住了，而一些较小的食草动物，如黑尾鹿和叉角羚，则倾向于更剧烈地转向以常绿树为食。 

“事实证明，正确的问题不是‘那个物种吃草吗？’”卡茨内尔说，“而是‘它现在正在吃草吗？’” 

作为一名植物生态学家，霍夫采取了植物前沿的方法来了解这个生态群落。

“人们有时倾向于将植被视为一种静态的‘栖息地类型’，而不是将其视为一组具有各自独特生态环境、相互作用的动态物种，”霍夫说道。“我们将饮食分组的分析集中在区分这些植物种类上，这使我们能够探究季节性、营养和空间分布如何影响食草动物的觅食——这些见解可能会被广泛的饮食分类所掩盖。” 

卡茨内尔表示，这一发现不仅给科学家，也给反传统的动物们带来了教训。

“想象一下，一群野牛本应都是食草动物，但其中有一两头却像食草动物一样喜欢吃东西，”卡茨内尔说道。“科学家们讲述这个故事的传统方式可能是将这种差异视为异常或不重要而忽略不计。但这样的发现表明，饮食多样性实际上是正常的，我们也应该讲述食草野牛的故事。”

这项研究由美国国家科学基金会（DEB-2046797、OIA-2033823）和国家公园管理局合作研究与培训计划（P22AC00332-00、P23AC00378）资助。