采用宏条形码研究鄱阳湖四种越冬鹤类的食性分化

Cranes are among the most threatened groups of birds. Knowing diet composition and diet separation are the premise and basis of crane protection. However, traditional diet analysis methods have many drawbacks. DNA metabarcoding, which integrates DNA barcoding techniques and next generation sequencing, has provided new perspectives for diet analysis. Compared with traditional diet analysis methods, metabarcoding is more efficient and accurate, and has higher taxonomic resolution. In this study, we focus on the four crane species winter in Poyang Lake: Siberian Crane (Grus leucogeranus, Critically Endangered), White-naped Crane (Grus vipio, Vulnerable), Hooded Crane (G. monacha, Vulnerable) and Common Crane (G. grus). We integrate microscopic examination of feces and DNA metabarcoding to: 1) explore diets of the four cranes; 2) investigate food niche separation among the four cranes; 3) assess utility and efficiency of DNA metabarcoding in bird diet analysis. We aim to fully understand diet compositions of the four cranes, estimate intensity of interspecific competition, and evaluate the effectiveness of DNA metabarcoding. Our study would provide scientific basis for implement of crane protection policies. It would also provide guidance for studies of bird diet from methodological point.

鹤类是鸟类中濒危程度最高的类群之一，了解鹤类的食性及其分化是鹤类保护的前提和基础。然而，传统的食性研究方法存在诸多缺陷。基于DNA条形码和高通量测序的宏条形码以其快速、准确、较高分辨率等优势脱颖而出，为鸟类（尤其是濒危鸟类）食性与食性分化研究提供了新的契机。本项目以鄱阳湖越冬的4种鹤类——白鹤（Grus leucogeranus，极危）、白枕鹤（G. vipio，易危）、白头鹤（G. monacha，易危）和灰鹤（G. grus）为研究对象，采用粪便镜检和宏条形码相结合的方法，主要研究：1）四种鹤类的食性；2）鹤类食性生态位的分化；3）宏条形码在鸟类食性研究中的作用。本项目旨在采用全新的方法深入解析鄱阳湖越冬鹤类的食性，了解鹤类的种间竞争强度及共存机制，评估宏条形码在鸟类食性研究中的应用潜力。本项目研究成果可为鹤类保护政策的制定提供科学依据，同时为鸟类食性研究提供方法学方面的参考。

鹤类是鸟类中濒危程度最高的类群之一，鄱阳湖是鹤类极为重要的越冬地。近年来，鄱阳湖沉水植被退化明显，这可能影响以其为食的鹤类的觅食生境、食物组成和食性生态位，进而影响鹤类的生存。为此，本项目着眼于鄱阳湖沉水植被退化这一严峻生态环境问题，以白鹤（Leucogeranus leucogeranus）、白枕鹤（Grus vipio）、白头鹤（G. monacha）和灰鹤（G. grus）为研究对象，研究了：1）白鹤觅食生境变化的驱动因子；2）鄱阳湖周边稻田对白鹤的承载力；3）四种鹤类的食性；4）沉水植被退化对鹤类食性生态位的影响。结果表明苦草冬芽锐减是白鹤由传统利用的湿地浅水生境转移至稻田和藕田觅食的主要驱动因子。鄱阳湖周边稻田能承载白鹤数量为10,746只，超过了全球白鹤总数量。通过使用宏条形码方法，本项目深度解析了4种鹤类的食物组成和年间变化，印证了苦草冬芽是鹤类的重要食物来源，同时表明洲滩植物廖子草也是鹤类的重要食物。稻田和藕田等人工生境是鹤类在传统食物苦草冬芽短缺时的重要避难所，为鹤类提供了重要的食物补给，但相比人工生境，鹤类更偏好自然生境。当苦草冬芽短缺时，鹤类会取食其它替代食物，鹤类食物组成发生变化，物种间食性生态位重叠度降低。本项目研究结果拓宽了现有对鹤类食性了解的广度和深度，揭示了沉水植被退化引发的生态效应，阐明了人工生境在鹤类保护中的作用。本项目研究结果可为鹤类保护政策的制定提供科学依据。本项目超额完成预定目标：已发表论文9篇，其中SCI论文5篇，有2篇文章发表在动物学一区TOP期刊上；培养硕士研究生3名；1份咨询报告得到江西省省长的批示；4次接受中央电视台和江西省电视台采访。