《Ecology and Evolution》：Soil Moisture and Prey Life Cycles Promote Seasonal Dietary Shift in a Grassland-Breeding Migratory Shorebird
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了解迁徙鸟类的食性灵活性（dietary flexibility）对于预测其对快速环境变化的适应力（resilience）至关重要。对于大陆黑尾塍鹬（*Limosa limosa limosa*），关于其繁殖地季节性食性及猎物选择潜在原因的精确认知仍有限。这主
了解迁徙鸟类的食性灵活性（dietary flexibility）对于预测其对快速环境变化的适应力（resilience）至关重要。对于大陆黑尾塍鹬（*Limosa limosa limosa*），关于其繁殖地季节性食性及猎物选择潜在原因的精确认知仍有限。这主要由于在高度植被中观察觅食困难以及软体猎物被快速消化。研究人员利用207份粪便样品的DNA宏条形码（DNA metabarcoding）描述了荷兰西南弗里斯兰（southwest Friesland, the Netherlands）集群觅食塍鹬在预筑巢期（pre-nesting，3月）和后筑巢期（post-nesting，5–6月）的食性。为评估食性变化是基于资源还是选择性，研究人员同时量化了土壤大型动物生物量（soil macrofauna biomass），并测量了生物物理变量（biophysical variables），包括土壤湿度含量（soil moisture content）、土壤穿透阻力（soil penetration resistance）和植被高度（vegetation height）。蚯蚓（Lumbricidae）和皮革虫（Tipulidae）是检测到的主要猎物类群。两个时期之间发生了显著的食性类群转变：蚯蚓相对读取丰度（relative read abundance, RRA）从预筑巢期的73%降至后筑巢期的21%，而皮革虫从3%增至47%。3月蚯蚓按其土壤生物量比例被消费，而5月和6月土壤变得更干更硬时，其选择性显著下降。相反，后筑巢期皮革虫消费更高，因为其个体生物量增加。这些结果表明，塍鹬食性的季节性转变由猎物生活周期（prey life cycles）与影响猎物可收获性（prey harvestability）的栖息地条件之间的相互作用引起。后筑巢期土壤干燥降低了蚯蚓的可检测性（detectability）和可及性（accessibility），即使蚯蚓仍存在于土壤中，这可能迫使鸟类转向变得更具收益的皮革虫。随着气候变化和集约土地利用加剧农业草地土壤干燥，塍鹬获取蚯蚓的窗口正在缩小。本研究强调，维持高土壤湿度不仅对猎物丰度至关重要，也确保食物在向南迁徙前至关重要的能量补给期（fueling period）对草地鸟类仍可获取。
研究背景与问题：确定鸟类吃什么以及为什么吃，是理解其生态、行为、分布和种群动态的核心。迁徙鸟类沿站点网络经历差异很大的栖息地，对环境变化较敏感。许多鸻鹬类食性存在季节变化，这种变化可能来自能量需求改变、栖息地生物物理条件变化或猎物生活周期引起的可得性变化。猎物选择性还取决于猎物的营养价值以及捕获和处理难易程度，并需要基于准确的猎物可得性来理解，其中可检测性和可及性受猎物行为及温度、降雨等环境条件影响。然而，许多鸻鹬类的食性描述仍缺乏。大陆黑尾塍鹬（*Limosa limosa limosa*，以下简称塍鹬）在西部非洲和伊比利亚半岛越冬，在西北欧农业草地繁殖，荷兰拥有欧洲繁殖种群的最大部分。塍鹬2–3月到达，4月开始产卵，5月中至6月中为育雏高峰期，5月底后完成筑巢和育雏的个体重新集群并为南迁积累能量。已有研究认为蚯蚓（Lumbricidae）是草地重要食物，后繁殖期则取食皮革虫（Tipulidae幼虫），但这些报道多基于视觉观察或巢址土壤大型动物，并未定量描述不同猎物对食性的贡献。随着春季到夏季温度升高、降水下降，加之集约土地利用，表土可能干燥，土壤猎物减少，干硬土壤还可能降低地下猎物的可及性和可检测性，植被高度则可能影响地上猎物可及性。因此，研究人员需要评估塍鹬食性组成与土壤和植被特征的关系，并判断食性变化是基于资源变化还是选择性变化。
研究开展与结论意义：研究人员利用粪便DNA宏条形码，比较预筑巢期和后筑巢期塍鹬食性，同时量化土壤大型动物生物量及生物物理变量。结论是，塍鹬食性从以蚯蚓为主转向以皮革虫为主，季节性食性转变由猎物生活周期与栖息地条件相互作用决定，关键在于土壤干燥降低蚯蚓可收获性。其重要意义在于，维持高土壤湿度不仅关系到猎物丰度，也关系到食物对草地鸟类的可及性；在气候变化和集约农业导致土壤退化与干燥的背景下，塍鹬获取蚯蚓的窗口可能缩小，进而影响迁徙前能量补给。
关键技术方法：样本来自荷兰西南弗里斯兰农业草地。2022年3月10–31日采集预筑巢期样品，2022年5月16日–6月30日和2023年采集后筑巢期样品，共50个地点、249份粪样，最终分析207份（预筑巢2022：27份；后筑巢2022：66份；后筑巢2023：114份）。研究人员在观察集群觅食至少30 min后收集新鲜粪样。每个地点采集6个20×20 cm宽、10 cm深土芯，鉴定并称量土壤大型动物鲜生物量；测量土壤湿度（0–5 cm）、土壤穿透阻力和植被高度。DNA宏条形码扩增线粒体COI基因313 bp片段，使用mlCOIintF和jgHCO2198引物，Illumina MiSeq测序，USEARCH 11、UNOISE2、BLAST+ 2.14，并参考GenBank和BOLD进行注释。分析包括相对读取丰度（RRA）、非度量多维尺度（NMDS）、Schoener重叠指数、多变量广义线性模型（mGLM）、单变量广义线性混合模型（uGLMM）和Ivlev选择指数。
研究结果：
3.1 DNA宏条形码（DNA Metabarcoding）：通过阴性对照、土壤样品、模拟样品（mock samples）和重复测序评估污染与批次效应。阴性对照与粪便样品中类群重叠少；Lumbricidae和Tipulidae在所有阴性对照中分别总计27和31条reads。6份土壤样品含12,697条reads、56个目标类群，其中18条Lumbricidae，无Tipulidae。模拟样品中Insecta和Lumbricidae的RRA密切反映其相对生物量；重复测序结果一致，无批次效应。因此，研究人员用RRA近似食性组成。
3.2 粪便样品的分类学描述（Taxonomic Description of Fecal Samples）：粪便样品中检测到189个目标类群，隶属95科，涉及Insecta、Clitellata、Arachnida和Gastropoda，其中77个鉴定到种。RRA最高的是Tipulidae和Lumbricidae。Lumbricidae reads出现在预筑巢期100%样品、后筑巢2022年97%样品和2023年39%样品；Tipulidae reads出现在93%、100%和97%样品。蜘蛛Araneae、蜗牛Gastropoda、甲虫Coleoptera和蝴蝶Lepidoptera数量较少，但未识别Araneae在各时期频率发生率（FOO）较高。粪便宏条形码还检测到次生猎物、寄生虫、寄生蜂和螨类，但占比较小。Tipulidae可能为成虫大蚊或皮革虫，但觅食观察表明其reads主要来自土壤中的皮革虫，因此以leatherjackets指代Tipulidae。
3.3 时期之间食性组成差异及特定猎物和栖息地条件影响（Differences in Diet Composition Between Periods and Influence of Specific Prey and Habitat Conditions）：基于2022年预筑巢期和后筑巢期比较，食性组成差异显著，Schoener重叠指数D=0.519（CI=0.304–0.794），为中等重叠；mGLM显示差异显著（deviance=33.13，p=0.001）。差异主要来自皮革虫，其次为蚯蚓。蚯蚓RRA从预筑巢期73%±26%降至后筑巢期21%±26%；皮革虫从3%±4%升至47%±29%。功率分析结果与全数据集一致。土壤湿度含量解释最多季节性食性变异；预筑巢期食性与湿润、柔软、低植被土壤相关，后筑巢期食性与更干、更硬、较高植被相关。
3.4 猎物可得性季节变化和栖息地条件对猎物选择性的影响（Influence of Seasonal Variation in Prey Availability and Habitat Conditions on Prey Selectivity）：通过比较粪便RRA与土壤生物量并计算Ivlev选择指数，预筑巢期塍鹬大致按土壤中蚯蚓生物量取食蚯蚓。蚯蚓在土壤中的平均比例从预筑巢期0.91±0.14降至后筑巢期0.58±0.23，但粪便中比例下降更强，从0.93±0.13降至0.34±0.30。预筑巢期所有地点蚯蚓选择指数在?0.3至0.3之间，表明随机选择；后筑巢期19个地点中9个低于?0.3，表明回避或不可及。皮革虫在预筑巢期在1个地点被选择、4个地点被回避、2个地点随机；后筑巢期在12个地点按土壤生物量被取食，在7个地点被选择。后筑巢期蚯蚓选择性与较低土壤湿度和较高土壤阻力相关而下降；皮革虫选择性与土壤湿度或土壤阻力无关，但随植被高度增加而增加。
讨论部分总结：本研究首次利用粪便DNA宏条形码详细描述成年大陆黑尾塍鹬食性。预筑巢期湿润柔软土壤中，塍鹬主要取食蚯蚓，且大致符合土壤蚯蚓生物量；后筑巢期土壤更干更硬，塍鹬转向皮革虫，蚯蚓消费明显低于其土壤生物量。功率分析表明该食性类群转变一致，未受样本量差异偏倚。尽管使用RRA量化生物量贡献存在争议，但模拟样品显示Insecta与Clitellata的偏差较小，且已校正污染，因此研究人员用RRA近似相对消费生物量。后筑巢期蚯蚓选择性受土壤湿度正向影响、受土壤阻力负向影响；皮革虫选择性仅在后筑巢期受植被高度正向影响。栖息地条件，尤其是土壤干燥和硬化，是食物可及性的重要障碍。蚯蚓后筑巢期消费减少与其土壤密度下降一致，但不能完全解释；一半后筑巢地点蚯蚓选择指数为负，表明其存在但被少量取食或未被取食。干硬土壤使蚯蚓不可及或不可检测；塍鹬需要软土以插入喙，湿土促进蚯蚓活动和振动传递，增强喙端机械感受器检测。皮革虫生活在2–4 cm深的开放式U形洞穴中，塍鹬可能利用触觉和视觉线索定位，硬干土障碍较小。皮革虫重要性增加可能因其6月比3月更具收益。取食的皮革虫约90% RRA为荷兰常见大蚊 *Tipula paludosa*。该种7–9月产卵，幼虫秋冬较小，春季土壤变暖后迅速生长，5月底达3–4 cm。3月Tipulidae个体平均生物量为80±70 mg，后繁殖期增至360±130 mg；3月个体可能太小而不划算，5–6月较大个体更常被取食。Tipulidae在预筑巢期FOO达93%但RRA仅3%，支持小个体少量被取食。食性转变还引发后筑巢期蚯蚓可得性降低是否迫使塍鹬取食较低收益猎物的问题。Zwarts and Blomert的研究表明，皮革虫能量和脂肪含量更高、无机负荷更低，这可能解释蛎鹬即使在蚯蚓更多时也更多取食皮革虫。1990年代弗里斯兰草地塍鹬每天取食1100–1300条皮革虫，日增重约10 g，相对增重3%–4%；今天皮革虫密度是否支持如此快速储能仍存疑。除蚯蚓和皮革虫外，蜗牛Gastropoda和蜘蛛Araneae少量出现。蜗牛提供蛋壳形成和骨骼生长所需钙，常被产蛋雌鸟和早成雏鸟取食。蜘蛛含牛磺酸，影响雏鸟跗跖生长；对成鸟影响较小，但可能与迁徙生理有关。Araneae在各时期FOO较高，提示塍鹬可能需要少量其营养物质；在后筑巢期更干时，尤其2023年6月明显更干，蜘蛛也可能作为蚯蚓不可得时的替代猎物。总体而言，本研究显示猎物选择性取决于栖息地条件与猎物生活周期的相互作用，为理解不同气候条件如何决定繁殖区成年塍鹬食性组成提供洞见，并为后续研究其摄食生态、能量需求及对局地栖息地和食物变化的响应提供框架。
研究结论翻译：本研究显示猎物选择性取决于栖息地条件与猎物生活周期的相互作用，因此为不同气候条件如何决定繁殖区成年塍鹬的食性组成提供了洞见。它为后续研究塍鹬的摄食生态、评估其如何维持能量需求并响应局部栖息地和食物条件变化提供了框架。本研究所描述的草地集群觅食塍鹬从预筑巢期到后筑巢期食性组成的转变表明，塍鹬会响应猎物可收获性的波动调整食性，尽管不能排除前往非繁殖地迁徙前营养需求改变可能影响猎物选择。然而，气候变化因集约农业土地利用而加剧，导致土壤退化和干燥增加，问题是未来塍鹬是否仍能在其出生草地完成能量补给，或需要转向其他栖息地。
