基于几何框架理论的东北马鹿野生种群冬季营养流动稳态研究

Winter in boreal region is characterized by low temperature, snow cover, low food quality and high energy expenditure, which would be restriction factors of survive for deer population in the wild. On the influence of various environmental conditions, animals could make self-regulation to achieve the most suitable nutritional condition. Under a certain timescale, this regulation procedure could be visualized by integrating nutritional homeorhesis among different timescales. . We will use non-invasive sampling technique to collect samples. Food component, nutrient and non-nutrient ingredients, content and ratio of allantoin and creatinine in snow urine will be detected. After that, we will integrate food component, nutrient and non-nutrient ingredients into response surface model for nutritional strategy research and digestible dry matter intake and metabolizable energy intake will be calculated. Then geometric framework for nutrition will be established for nutritional homeorhesis analysis, based on state-space modeling. Then dynamic pathway to achieve most suitable nutritional condition will be visualized using proper parameters estimated by model. Research results will provide scientific quantitative techniques, practical method for habitat restoration, population conservation of endangered deer species in north of China. Furthermore, those techniques and methods would be generalized to nutritional research on other deer species.

在北方冬季野外环境中, 低温、雪被、低食物质量和高能量消耗会成为鹿类种群冬季生存的关键限制因素。在不断变化的环境因子影响下，它们会调整自身的取食策略达到最适营养状态。在特定时间尺度内，这种调节过程可以通过不同营养流动稳态所构成的动态路径量化的呈现出来。. 本项目通过非损伤性取样方法，以东北马鹿冬季食性、食物营养组分、雪尿中尿囊素肌酐比值的测算基本研究内容。通过构建响应曲面研究种群营养策略，通过可消化干物质和可代谢能的摄入量计算精确评价野生种群的营养状态，将各研究结果通过状态空间分析构建营养几何框架，呈现冬季不同时期种群的营养流动稳态以及达到最适营养状态的动态路径。项目将为东北地区珍贵、濒危鹿类动物的种群及受损栖息地恢复技术提供科学的量化指标体系，东北马鹿种群的保护提供可操作性的模式，进而将研究思路和结果推广至整个北方鹿类乃至其它有蹄类动物的营养生态学研究。

在北方冬季野外环境中, 低温、雪被、低食物质量和高能量消耗会成为鹿类种群冬季生存的关键限制因素。在不断变化的环境因子影响下，它们会调整自身的取食策略达到最适营养状态。..本项目通过非损伤性取样方法，分别研究了属于典型北方森林植物群落和森林草原交错区的黑龙江穆棱红豆杉国家级自然保护区和内蒙古高格斯台自然保护区境内野生东北马鹿种群冬季的食性、营养策略和营养稳态。项目期间，发现了穆棱地区马鹿和梅花鹿同域分布的现象，进而将研究内容进行了扩展。食性结果表明，两地马鹿种群冬季食物组成均以落叶乔木和灌木为主，穆棱地区马鹿和梅花鹿种群有取食大量针叶树种的现象，这表明穆棱林区的马鹿和梅花鹿可能处于营养缺乏的环境中。通过优化排序法，研究了不同年间马鹿种群取食模式，在穆棱地区，尽管马鹿种群食物物种年间变化不大，但取食模式年间存在差异。对穆棱林区针叶树种和灌木更倾向于同时被采食，落叶乔木则较少与前述二者同时出现。在内蒙古地区，马鹿更倾向于同时取食蕨类植物、禾本科植物和灌木。马鹿种群营养策略结果表明，内蒙古地区东北马鹿表现出对高蛋白质、高碳水化合物的偏好，回避木质素含量高的食物；穆棱地区马鹿冬季也偏向于选取高蛋白质，高碳水化合物的食物，但对单宁表现出较明显的回避。营养稳态研究结果表明，穆棱地区，马鹿种群早冬和晚冬营养稳态有较大重叠，梅花鹿食物组成在早冬和晚冬有明显的分离，晚冬时期需要单宁含量较高的针叶树种作为替代食物以补充营养需求。因此，穆棱地区梅花鹿种群的营养稳态对环境的变化比马鹿更敏感。.本项目为大型有蹄类营养生态学的深入研究提供了基础，从食物组成扩展至取食模式，延伸至营养策略进而提升至营养流动稳态在不同时间内的变化，这一系列研究使各项研究结果具备彼此链接和整合的条件，使研究不再局限于某一特定时空尺度，而更侧重揭示变化的环境中马鹿种群营养状态的变化，开启了不同植物群落中大型有蹄类营养生态过程的研究。