为什么科学家要研究土豚的粪便

这种哺乳动物所处的环境正变得越来越炎热和干燥。
An aardvark with a long nose sits in grass.
一只土豚在草原上嗅探。这种哺乳动物以白蚁和蚂蚁为食,并建造地下洞穴供其他动物栖身。Peter Buss

土豚(Orycteropus afer)是非洲撒哈拉以南地区生态系统的重要组成部分。它们以可能破坏人类建筑的白蚁为食,并且是像河狸一样的生态系统工程师。它们建造巨大的地下隧道,这些洞穴可以为其他动物提供庇护所。它们的粪便也可以为气候变化如何影响这种难以捉摸的物种提供线索。

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在12月13日发表于《多样性与分布》杂志的一项研究中,数月收集的粪便样本显示,土豚栖息地的干化——即变干和变热——正在将这些动物彼此隔离。研究人员认为,这可能对该物种的长期生存产生影响。

“每个人都听说过土豚,它们被认为具有重要的生态价值,但对它们的研究却很少,”俄勒冈州立大学的野生动物生物学家、该研究的合著者克林特·埃普斯在一份声明中表示。“我们想看看我们是否能收集足够的数据来开始了解它们。”

土豚是夜行性穴居哺乳动物,体重可达180磅。它们的长吻用于挖掘蚁丘和白蚁丘。它们主要分布在非洲南部的三分之二地区。土豚常被比作猪和南美食蚁兽,但它们与这些动物并无亲缘关系。它们最近的近亲是金鼹、海牛和象。

它们被国际自然保护联盟红色名录列为无危物种,部分原因是它们能够适应广泛的生态系统。然而,由于它们难以研究,人们对其当前种群趋势或在景观中的实际分布知之甚少。

“在快速环境变化的时期,评估和描述物种栖息地景观的变化对于明智的保护和管理决策至关重要,”俄勒冈州立大学的野生动物遗传学家、该研究的合著者瑞秋·克劳赫斯特在一份声明中表示。

过去曾对土豚的 DNA 进行研究,以了解哺乳动物的进化过程,但从未用野生土豚种群进行过。埃普斯和克劳赫斯特认为,土豚之所以研究不足,是因为它们是夜行性的,难以捕捉,并且生活在广阔且通常偏远的地区,密度较低。

它们还会掩埋自己的粪便。近二十年前,埃普斯在坦桑尼亚担任博士后研究员期间,学会了如何识别土豚的足迹以及如何找到它们埋藏的粪便。2016年,他回到非洲待了六周,看看他是否还能发现土豚挖掘的痕迹,并跟随它们穿越灌木丛寻找“埋藏的宝藏”。

Aardvark fecal samples collected in Kruger National Park in South Africa in 2018. CREDIT: Rachel Crowhurst
2018年在南非克鲁格国家公园收集的土豚粪便样本。摄影:Rachel Crowhurst

“我想研究一个研究不足的系统,在那里我学到的任何东西都可能是科学界真正的新信息,”埃普斯说。“我还想在广阔的区域进行徒步研究,独自或与朋友一起,必要时与警卫同行,在保护区内进行,尽量减少后勤支持和成本。”

在这项新研究中,研究小组利用土豚粪便样本中的遗传信息,更好地了解了它们的活动范围。他们在南非的八个保护区和四个私人区域,斯威士兰的两个保护区,以及肯尼亚的一个地点进行了调查。总共收集了253份粪便样本,并对104份高质量样本进行了遗传信息分析。

接下来,他们利用遗传信息推断出土豚的分布范围以及它们在景观中的移动方式。例如,如果基因检测显示在不同地点收集的粪便样本都来自同一只土豚,研究小组就会利用这些信息来确定个体动物的活动范围。

遗传信息表明,南非存在三个区域性的土豚种群。该国西部、中部和东部地区的动物在一定程度上也是隔离的。在相隔最远4.3英里(约6.9公里)的不同地点发现了它们的个体。它们的家域可能比以前确定的更大,特别是在食物可能更稀缺的干旱地区。

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近亲的土豚被发现相隔最远27.3英里(约43.9公里),而相隔不到34英里(约54.7公里)的个体在遗传上更相似。研究小组还发现,土豚可能从出生地扩散多达34英里。当动物之间的景观越干燥炎热时,个体之间的遗传差异就越大,这表明在这些干旱地区,它们的活动可能受到限制。

“我们的初步发现表明,气候变化将加剧栖息地碎片化,限制土豚的基因流动,尤其是在预期降水量减少和温度升高的地区,”埃普斯说。“在大多数气候变化情景下,非洲最南部地区的干旱程度预计会增加,因此进一步研究的必要性显而易见。”

该团队计划对新样本进行基因组分析,并扩大范围进行实地考察。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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