基本信息
- 项目名称：
- 东方田鼠警觉对其功能反应的作用格局
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文是一篇理论研究性论文，对目前广泛使用的经典的功能反应模型口量模型存在的问题进行了理论探讨和修正，修正后的警觉功能反应模型的机制性及可预测性得到了检验。警觉功能反应模型的建立和检验有助于揭示复杂环境条件下动物觅食的行为过程及机制，为深入探讨植食性哺乳动物斑块利用模型边际值理论奠定了可靠的理论基础。
- 详细介绍：
- 长期以来，生态学家普遍认为，植食性哺乳动物觅食活动中的部分警觉时间占用了咀嚼处理食物的时间，使单位时间的采食口数即采食率减小；动物为补偿因采食率减小可能引起的食物摄入量的损失，必然延长觅食时间。然而，延长觅食时间不但要消耗较多的能量，而且亦潜在地增加了与捕食者的相遇率。近来，一些观点则认为，植食性哺乳动物处理食物时，能同时监视环境，故能维持食物摄入率。由于野外定量测定动物觅食行为参数的困难性和艰巨性，致使此两种对立的论点长期未能得到解决。实验室模拟研究在定量测定和准确预测动物觅食行为参数及动态，推动觅食生态学理论的发展，起着十分重要的作用。因此，需借助精密的实验设计及精细的觅食行为测定检验此两种论点。 植食性哺乳动物功能反应描述了动物食物摄入率与食料植物可利用性的相互关系。在可利用性植物密集条件下，摄入率随植物大小及口量的增大呈渐近减速增高趋势，为典型的Ⅱ型功能反应。依此，Spalinger和Hobbs（1992）建立和检验了经典的植食性哺乳动物功能反应机制模型即口量模型。由于该模型是在可利用性植物密集条件下预测摄入率的，仅考虑了动物有效觅食即采食和处理（咀嚼和吞咽）食物竞争制约条件下，摄入率与可利用性植物之间的动态关系，未能考虑非觅食活动如警觉等行为动作等的影响，使得其应用性受到限制。 在可利用性植物密集条件下，若动物咀嚼食物的同时，能监视周围环境和搜寻下一口食物，且咀嚼食物的时间超过监视周围环境和搜寻下一口食物的时间，则摄入率受采食和咀嚼食物竞争的制约；假定监视环境与咀嚼食物相冲突，则动物用于监视环境的行为即警觉行为动作如扫视、监听及嗅闻将延迟与下一口食物相遇，进而降低摄入率，影响其功能反应格局。为此，我们对口量模型进行了修正即动物收获1口食物的时间不但受到采食和处理食物的制约，而且考虑受因警觉引起的觅食中断时间的约束。 修正后的模型能真实地反映动物觅食的行为过程及机制，模型机制及其预测性亦得到了检验。警觉功能反应模型的建立和检验有助于揭示复杂环境条件下动物觅食的行为过程及机制，为深入探讨植食性哺乳动物斑块利用模型边际值理论奠定了可靠的理论基础。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 长期以来，觅食生态学界存在两种对立的论点，一种论点认为，植食性哺乳动物觅食活动中的警觉能使摄入率降低；另一种观点则认为，警觉对其摄入率没有作用。由于野外定量测定动物觅食行为参数的困难性和艰巨性，致使此两种对立的论点长期未能得到解决。实验室模拟研究在定量测定和准确预测动物觅食行为参数及动态，推动觅食生态学理论的发展，起着十分重要的作用。因此，需借助精密的实验设计及精细的觅食行为测定检验此两种论点。
科学性、先进性及独特之处
- 实验观察发现东方田鼠警觉能降低其摄入率，由于经典的植食性哺乳动物功能反应模型口量模型未能反映警觉引起的觅食中断时间对摄入率的影响，因此对功能反应模型进行了修正，修正后的警觉功能反应模型能真实地反映动物瞬时摄入率的动态，模型的机制和预测性得到了检验。该模型的建立和检验有助于揭示复杂环境条件下动物觅食的行为过程及机制，为深入探讨植食性哺乳动物斑块利用模型边际值理论奠定了可靠的理论基础。
应用价值和现实意义
- 本文是一篇理论研究性论文，对目前广泛使用的经典的功能反应模型口量模型存在的问题进行了理论探讨和修正，修正后的警觉功能反应模型的机制性及可预测性得到了检验。该理论模型的建立为深入探讨植食性哺乳动物斑块利用模型边际值理论提供了可依赖的路径。
学术论文摘要
- 植食性哺乳动物功能反应描述了摄入率与植物可利用性变量的动态关系。动物警觉因占用了处理食物时间即觅食中断时间而延迟与下一口食物相遇，引致摄入率降低，进而对功能反应构型产生影响。在新鲜白三叶叶片构成的各类食物密集斑块上，测定东方田鼠觅食行为，建立功能反应函数模型，检验觅食中断对功能反应的作用格局及机制。结果发现，除小叶片斑块觅食中断时间在觅食活动中所占的比例较低外，在大、中型叶片斑块的觅食中断时间比例均达到15.42%—26.82%；尽管，觅食中断使摄入率降低了33%，但其功能反应仍为Ⅱ型功能反应。研究结果揭示，东方田鼠因警觉引起的觅食中断事件是导致采食率及摄入率降低的主要因子。摄入率测定值与模型预测值的线性回归极显著（P < 0.01），表明，新建立的功能反应模型具有良好的可预测性。推测，东方田鼠因警觉引起采食率及摄入率减小的代价，是以延长觅食时间来补偿的。研究结果充分验证了，在可利用性植物密集斑块，由植物大小调控的动物口量决定其摄入率，且受采食和处理食物竞争及觅食中断的制约，其功能反应为Ⅱ型功能反应的假说。
获奖情况
- 《东方田鼠警觉对其功能反应的作用格局》一文已在《生态学报》发表，发表时间及检索页码为：2011，31（2）：410 – 420。
鉴定结果
- 《东方田鼠警觉对其功能反应的作用格局》一文已在《生态学报》发表，发表时间及检索页码为：2011，31（2）：410 – 420。
参考文献
- Tao S L, Liu J K, Du Y R, Li J N, Ma J B. Functional response patterns of instantaneous intake rate for vole (Microtus oeconomus) to the set of plant availability variables. Acta Theriological Sinica, 2002, 22 （1）: 279 – 286. Tao S L, Liu J K, Li J N. Tests of a model mechanism of functional response in mammalian herbivores foraging. Acta Ecologica Sinica, 2003, 11（23）: 2239 – 2245. Tao S L, Liu J K, Li J N, Zhang W H, He L. Comparisons of the models for functional responses of foraging in root voles (Microtus oeconomus). Acta Ecologica Sinica, 2010，30 ( 16) : 4359 – 4368. Tao S L, Zhang W H, Li J N, He L, Yang X F. Validation of the mechanism for decelerating energy gains in mammalian herbivores. Acta Ecologica Sinica, 2010，30 ( 18) : 4839 – 4847. Tao S L, Zhang W H, Li J N, He L. Assessment of validation and application of several models for energy gain function in mammalian herbivores. Acta Ecologica Sinica, 2010，30 ( 20 ) : 5431 – 5438.
同类课题研究水平概述
- 近年来，国外在该领域进展甚为迅速，引人注目的是将捕食者功能反应理论及斑块利用模型边际值理论引入该领域，在理论及应用研究中得到提升。但由于口量的变异性和野外测定的困难性，大部分研究仍局限于定性描述；建立的功能反应机制模型甚少，且甚少考虑影响动物摄入率的一些潜在变量和因子如警觉等，仅探讨有效觅食（采食和处理食物）时间内动物摄入率的动态变化，制约了植食性哺乳动物觅食生态学理论的发展。 国内开展相关研究始于上世纪90年代，其中涉及植食性哺乳动物的食物选择及栖息地选择、种内竞争及捕食风险对动物觅食行为的作用、以及动物对植物种子扩散的作用，上述研究为我国觅食生态学的发展奠定了良好的基础。可能由于研究内容及目标的不同，或受野外观测难度及实验测定技术的制约，此类研究甚少涉及对动物摄入率的动态监测，在植食性哺乳动物功能反应及边际值理论研究尚处于起步阶段。陶双伦等在单一食物斑块测定了根田鼠（Micriotus oeconomus）、高原鼠兔（Ochotona curzoniae）及东方田鼠（Micriotus fortis）的觅食行为及功能反应，检验了植食性哺乳动物能量收益增长减速的机制，分析和评价了能量收益函数模型的预测性及适用性，加之《东方田鼠警觉对功能反应的作用格局》一文的发表，这些工作的开展，为探讨植食性小型哺乳动物MVT奠定了基础。 该文修正了植食性哺乳动物功能反应口量模型，且对模型机制及预测性进行检验和预测，理论创新性明显，学术水平在国际先进水平之列。
