出品：科普中國
制作：田鼠之聲（楊錫福）
監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
回想起來，我同鼠打交道已有12個年頭了。最開始接觸它，還給它當(dāng)了3年的保姆。
大學(xué)第一年暑期找老師做課題，因為對動物感興趣，選擇了一位研究鼠的老師，從此和鼠結(jié)緣。
記憶猶新的是，老師非常支持我跟著他學(xué)習(xí)如何開展科學(xué)研究，但一開始并沒有交給我實驗任務(wù)，而是安排我喂養(yǎng)一種從湖南省洞庭湖抓來的東方田鼠（Microtus fortis）。
實驗室飼養(yǎng)的的東方田鼠
這是一種倉鼠科田鼠屬的鼠種，個體不大，成體約50 g，喜歡棲息于沼澤、草甸生境。老師告訴我開展行為實驗之前需要和鼠建立一定的關(guān)系，讓我好生喂養(yǎng)，只有它對我們熟悉，不再害怕時，才可以開展實驗，減少因陌生感而對鼠正常的行為產(chǎn)生影響。
沒想到，之后的大學(xué)生活，我除了學(xué)習(xí)專業(yè)知識外，還給東方田鼠當(dāng)了足足3年的保姆。這期間，我對鼠精心照顧，喂食、換墊料、洗籠子，還給鼠配對，周而復(fù)始。
東方田鼠繁殖快，一年至少可繁殖兩代。剛開始時，我不敢徒手去抓，但到后來，徒手抓鼠對我而言輕而易舉?？梢?，它們對我的熟悉程度可想而知，當(dāng)然養(yǎng)鼠而獲得的經(jīng)驗也發(fā)揮了一定作用。這期間開展的行為實驗結(jié)果也比較理想。
因為對動物研究的熱愛，我考了研究生。研究生課題也從對單一鼠的室內(nèi)操控研究，轉(zhuǎn)換為對野外多種鼠行為、森林鼠與植物種子之間相互關(guān)系的研究。好像命中注定一樣，自從來到都江堰開展動物生態(tài)、動植物種間關(guān)系研究，就把我和鼠的命運綁在了一起。碩士、博士研究生，博士后，一直到現(xiàn)在工作的我依舊從事著與鼠類相關(guān)的研究。
鼠-種子互作研究野外基地
一想到野外考察，人們可能首先想到的就是那種需要去很多地方的旅行考察，每個地方僅待上幾天就換下一個地方繼續(xù)考察，因此常常心生向往，這想必也是很多人報考相關(guān)專業(yè)的一大誘因。
但我們的研究與旅行考察不同，會選定一個到幾個地方，往后多年便默默扎根于此。因此，前期的研究地點選擇相當(dāng)重要，不僅要考慮研究地生態(tài)環(huán)境能否支持我們的科研目的，而且要考慮這里的人文環(huán)境是否適合我們長期開展研究。相比之下，定點研究的趣味性就少了很多。此外，由于野外研究不同于實驗室研究，過程短則幾個月，長可達數(shù)十年；生態(tài)學(xué)實驗更是如此，為了更好地反映生態(tài)現(xiàn)象背后的本質(zhì)，在設(shè)計實驗時就要考慮多空間尺度、長時間跨度等因素。
我們實驗站設(shè)在四川省都江堰市般若寺國營實驗林場，地處四川盆地西緣山地，這里降水充沛、氣候適宜，生物多樣性豐富，周邊植被保護較好。林場較遠(yuǎn)處的部分區(qū)域在上世紀(jì)80-90年曾遭受嚴(yán)重砍伐，因此該林場擁有不同演替階段的植被類型，是研究亞熱帶森林動物與植物相互關(guān)系、生物多樣性保護和生態(tài)環(huán)境評價的良好場所。
林場由于其性質(zhì)一般設(shè)在村莊附近，故而我們研究站并不在大山深處。我們的生活場所離公路近，常有車輛往來，且距鎮(zhèn)上約6公里，時不時遇到來種植農(nóng)作物的村民，這些不僅解決了生活上的難題，而且也減緩了心理上的擔(dān)憂。唯一不好的是，人煙稀少，少了城市激烈競爭的環(huán)境，因此長期待下去會消磨一些昂揚的斗志。
記得2012年秋季初到都江堰實驗站時，站上的條件相對較差。上山工作都是步行，從基地出發(fā)，先走1-3公里路才到樣地。為了節(jié)省體力和時間，之后我們配了自行車。再后來，配了電動車，更為我們出行提供了便利。
雪景中的實驗站
經(jīng)過多年來如螞蟻搬家般的建設(shè)，現(xiàn)在實驗站的條件越來越好了，不僅實驗所需的設(shè)備越來越齊全，而且配套設(shè)施也有很大的改善。站上不僅有電動車保障出行，安裝了網(wǎng)絡(luò)利于開展科研工作，而且生活場所也有很大的改變。這些為將來科研人員扎根野外研究提供了基礎(chǔ)保障。
重新裝修后的實驗站的一角
互相關(guān)的命運：森林鼠和植物種子
我們主要想知道，在人類干擾下破碎后的森林生態(tài)系統(tǒng)動植物如何發(fā)生相互關(guān)系，進而維持生態(tài)系統(tǒng)多樣性和穩(wěn)定性，因此我們需要了解植物多樣性、種子產(chǎn)量、鼠類種群動態(tài)、鼠類行為、種子擴散等等方面。
由于都江堰種子成熟季在8月-12月，因此我們一般會提前設(shè)計好研究方案，在7月下旬或8月初前往都江堰開展實驗。抵達都江堰，我們的野外生活就正式開始了，并將持續(xù)到農(nóng)歷除夕前幾天結(jié)束。換句話說，一年之中的兩大季節(jié)——秋冬季我們都在野外度過。
不像松鼠類物種，都江堰地區(qū)多數(shù)鼠類物種是夜行性的動物，因此白天一般難以觀察到，這給我們開展森林鼠與植物種子相互關(guān)系研究帶來了極大的挑戰(zhàn)。不過，由于人類超高的智慧，科技的發(fā)展給研究帶來了便利。人類對自然的了解從達爾文時代的直接觀測描述，到現(xiàn)在從宏觀和微觀揭示自然規(guī)律，為人類了解、改造自然，促進人與自然和諧共生提供了科學(xué)依據(jù)。
調(diào)查鼠類的方法也在不斷進步，從早期的直接觀測，到后來發(fā)展起來的夾捕法、陷阱法、籠捕法，再到現(xiàn)在結(jié)合高科技力量的紅外自動感應(yīng)相機監(jiān)測法，技術(shù)的改進不僅節(jié)約了勞動成本、對生態(tài)環(huán)境的破壞越來越小，而且研究結(jié)果的可信度也越來越高。
籠捕法捕獲的小泡巨鼠，正在被稱量體重（539.6g）
為了探明鼠與種子之間的相互關(guān)系以及影響種子命運的因素，科學(xué)家們也絞盡腦汁，試驗了各種方法，如同位素標(biāo)記法、金屬及磁鐵標(biāo)記法、線標(biāo)記法、色彩或熒光標(biāo)記法、種子標(biāo)簽標(biāo)記法和無線電標(biāo)簽標(biāo)記法等。
我們主要采用種子標(biāo)簽標(biāo)記法，即將種子和標(biāo)簽牌用10~15cm長的細(xì)鐵絲相連，并在每個標(biāo)簽牌上單獨編號，因此在野外不僅能通過搜索標(biāo)簽牌找到釋放的種子，而且可以知道每個種子最終的命運。為了明確到底是何種動物將種子搬走，我們在種子釋放點還安放了紅外感應(yīng)相機。當(dāng)動物處理種子時，紅外感應(yīng)相機會自動拍攝，鑒定視頻便可一目了然。
我們研究的大致流程為：首先根據(jù)研究方案，選定研究樣地，并在樣地內(nèi)安放種子雨收集器，從種子開始掉落至結(jié)束，定期查看收集器內(nèi)種子情況。根據(jù)種子雨，我們可以知道每個樣地的植物組成、產(chǎn)量，結(jié)合多年的調(diào)查結(jié)果還可以了解每種植物間隔幾年大規(guī)模繁殖一次，即“大年結(jié)實”。期間，采集完好的殼斗科植物種子（主要依靠鼠傳播）以備開展種子釋放實驗。其次，在釋放種子之前，采用籠捕法對每個樣地內(nèi)的鼠類種群進行調(diào)查，并在鼠背部用染發(fā)劑進行不同形狀的染色標(biāo)記，便于后期紅外相機監(jiān)控下識別鼠種類。最后，就是我們實驗的核心，標(biāo)記、釋放以及追蹤種子。這一過程也將占據(jù)我們大部分時間，由于釋放的種子陸續(xù)被動物搬運，而且貯藏的種子存在多次擴散的可能，因此追蹤種子命運將持續(xù)1月到2月不等。
種子收集器（左）、鼠籠布設(shè)矩陣（中）和野外布設(shè)的鼠籠（右）
在種子釋放點安放紅外感應(yīng)相機（動物處理種子時會自動拍攝）
在追蹤種子命運的過程中，也是最辛苦的。有些鼠將種子貯藏到枯枝落葉下、洞穴，甚至墳洞中；有些鼠將種子搬運到樹上貯藏起來；也有些是松鴉（Garrulus glandarius）等鳥叼走很遠(yuǎn)或貯藏在高大的樹上，因此往往難以將所有釋放的種子找回?？梢赃@樣形容下釋放種子的樣地環(huán)境，在開始釋放種子時，草綠葉茂、雜草叢生，而當(dāng)我們完成種子查看后，林下基本光光如也。此外，都江堰雨水多，為了不耽擱實驗，有時候我們冒雨上山查看種子，甚至下雪天上山。
在一個洞穴發(fā)現(xiàn)了貯藏的標(biāo)記種子
鼠將油茶種子搬運到樹上貯藏起來
雪雨天野外查看種子命運（還是比較辛苦的……）
種子為何“不翼而飛”？
植物種子成熟后會掉落到地面，剛開始的時候，我們會發(fā)現(xiàn)母樹下鋪滿了種子，然而過幾天再去觀察時就會發(fā)現(xiàn)地面基本沒有了種子，我們不禁疑惑種子為何“不翼而飛”了？
通過多年的研究，我們發(fā)現(xiàn)，原來多數(shù)種子被中華姬鼠（Apodemus draco）、針毛鼠（Niviventer fulvescens）和小泡巨鼠（Leopoldamys edwardsi）等鼠類搬離母樹，少數(shù)被松鴉、灰翅噪鹛（Garrulax cineraceus）等鳥叼走，并貯藏在林間空地的淺層土壤或枯枝落葉中，搬運距離一般在20米內(nèi)，但也有少量被搬運到40米外。搬運后的種子大多被動物吃掉，少數(shù)幸存的種子遇到合適的陽光、溫度和水分等條件就會抽出幼苗。因此，鼠類對種子不僅有害，而且有利，在生態(tài)學(xué)上認(rèn)為鼠與種子的這種關(guān)系既包含了捕食關(guān)系又包含了互惠關(guān)系。
鼠在處理釋放的種子，左為兩只中華姬鼠，右為小泡巨鼠（紅外感應(yīng)相機拍攝）
鳥在處理釋放的種子，左為松鴉，右為灰翅噪鹛（紅外感應(yīng)相機拍攝）
我們設(shè)置了14個不同大小和演替階段的樣地，通過為期3年的研究追蹤了13830粒枹櫟（Quercus serrata）、栓皮櫟（Quercus variabilis）、油茶（Camellia oleifera）等10種植物種子，鑒定了237.3 GB的視頻后，初步構(gòu)建了鼠—種子互作網(wǎng)絡(luò)圖譜，并發(fā)現(xiàn)人類干擾導(dǎo)致的森林演替對鼠-種子互作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響很大，森林演替年齡越大越有利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，為了保護青山綠水，我們需要減少人類對森林的干擾；若森林已受到干擾，為了加快森林的更新和恢復(fù)，需要進行必要的干預(yù)措施，保護分散貯藏的鼠種，控制入侵森林的家鼠（它們只吃種子而不分散埋藏種子）。
都江堰研究樣地（A）和鼠—種子互作雙向網(wǎng)絡(luò)（B）
（圖片來源：參考文獻[1]）
此外，在森林中，還會發(fā)現(xiàn)一些有趣的現(xiàn)象。這也是大自然擁有無窮奧秘讓人著迷的地方。比如有些樹種同期生產(chǎn)種子，而有些樹種異步生產(chǎn)種子。由于它們的種子主要依靠鼠傳播，我們猜想是不是鼠起到了調(diào)控作用。通過為期4年的研究標(biāo)記追蹤了21600顆栓皮櫟、栲樹（Castanopsis fargesii）、青岡櫟（Cyclobalanopsis glauca）等6種植物的種子，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物同步生產(chǎn)種子時，大量的種子刺激鼠分散貯藏種子且增加了種子逃逸的幾率，使得參與大年結(jié)實的植物受益，這在生態(tài)學(xué)上被稱為“似然互惠”；相反，當(dāng)植物異步生產(chǎn)種子時，大年結(jié)實樹種吸引鼠取食種子時會增加生產(chǎn)少量種子的壓力，這一過程增加了兩者之間的競爭，要么兩方都受害，要么一方受益一方受害，這種現(xiàn)象被稱為“似然競爭”或“似然捕食”。這樣看來，生長在同一區(qū)域的植物也會通過采取不同的繁殖策略，來吸引傳播者傳播種子，進而調(diào)控植物之間的共存關(guān)系。
森林鼠與種子之間還存在很多秘密等待我們?nèi)ヌ綄?。例如，植物之間如何相互交流、協(xié)調(diào)，進而同步繁殖？有些植物毗鄰生長，而有些相距很遠(yuǎn)，什么因素造就？動物如何感知植物即將進入“大年”？不同森林鼠-種子互作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能有何變化？它們?nèi)绾位プ鬟M而維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康？等等。
八年的野外研究經(jīng)歷，讓我和鼠類、種子結(jié)下了“不解之緣”，或許我這一生都將與鼠-種子互作關(guān)系研究結(jié)伴而行。
團隊介紹：
田鼠之聲是一支以博士為主的科普團隊，帶你追蹤生態(tài)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的科研熱點，挖掘不同領(lǐng)域科研經(jīng)過的趣事，讓你發(fā)現(xiàn)，原來科學(xué)研究還能這么“玩”！
參考文獻：
[1] Yang, X., C. Yan, Q. Zhao, M. Holyoak, M. A. Fortuna, J. Bascompte, P. A. Jansen, and Z. Zhang. 2018. Ecological succession drives the structural change of seed-rodent interaction networks in fragmented forests. Forest Ecology and Management 419:42-50.
[2] Yang, X., C. Yan, H. Gu, and Z. Zhang. 2020. Interspecific synchrony of seed rain shapes rodent-mediated indirect seed-seed interactions of sympatric tree species in a subtropical forest. Ecology Letters 23:45-54.
[3] 楊錫福, 張洪茂,張知彬. 2020. 植物大年結(jié)實及其與動物貯食行為之間的關(guān)系. 生物多樣性 28:821-832.
[4] 張知彬主編. 2019. 森林生態(tài)系統(tǒng)鼠類與植物種子關(guān)系研究--探索對抗者之間合作的秘密. 科學(xué)出版社, 北京.
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