即时和长期剩余消化能力是动物适应食物质量和数量变化的重要内因,对理解近缘物种的食性分化和地理分布具有重要意义。我们在对黄毛鼠与板齿鼠的相同食物驯化研究中发现,二者食性相似且同域分布,但消化对策却完全不同,对此我们提出假设即时和长期剩余消化能力的差异是食性相似近缘物种消化对策分化的重要内因,并依据前期结果预测板齿鼠具有更多的即时剩余消化能力,而黄毛鼠具有更强的剩余消化能力。为检验该假设,本项目拟通过对不同食物驯化条件下黄毛鼠和板齿鼠的消化器官和组织形态、肠道消化酶活力、消化物滞留时间、摄食量和消化率及食粪行为等参数的测定,系统整合地比较二者消化系统不同层次表型特征的即时和长期剩余消化能力的差异,揭示这些差异对消化对策的影响机制,阐明食性相似近缘种消化对策分化的内在因素,为深入理解动物对环境变化的适应和进化机制提供重要的理论依据。
digestive strategy;immediate spare digestive capacites;long-term spare digestive capacites;phenotypic plasticity;digestive enzymes
在自然界中,季节性变化或者随着迁徙扩散进入新环境,动物必须面对食物种类、数量和食物质量的变化,能否在其生理忍耐极限时间内,适应新的食物获取足够的能量和营养,这对其生存和繁殖尤为重要,且这种适应时间取决于动物自身具备的即时和长期的剩余消化能力。植食性鼠类在一年中必须面对食物中纤维含量的变化,在环境中食物种类有限时,能否适应高纤维食物将决定其能否在此生存。在本项目研究中我们选择了两种同域分布但表现出不同消化对策的鼠种,通过不同质量食物的驯化实验,检测其即时和长期消化剩余能力,以揭示它们适应相同的食物质量变化的消化调节机制。结果发现,面对高纤维食物黄毛鼠采取先降低消化率、降低体重、后增加摄食量的消化对策,而体型更大的板齿鼠则在整个实验期间仅略微降低消化率,摄食和体重都无显著变化。在器官方面,板齿鼠具有相对较小的心脏、肾脏,表明其代谢水平较体型较小的黄毛鼠更低,而在消化道形态方面,板齿鼠具有特别发达的囊状盲肠和结肠,而小肠也更长,这些特征表明其比黄毛鼠具有更好的消化高纤维食物的能力。单位组织消化酶活性二物种并无明显差别,但板齿鼠的总酶活因其器官重量较大其绝对值显著大。此外,将同一区域内获取的褐家鼠、黑缘齿鼠及卡氏小鼠的器官形态与黄毛鼠和板齿鼠一起以体重为协方差比较后,发现板齿鼠的心脏显著小于其他四种鼠,脾脏仅小于褐家鼠,肾脏小于黄毛鼠和黑缘齿鼠,亦反映出板齿鼠其代谢水平较低的特征;而消化道形态方面黑缘齿鼠具有最大的胃长,且显著长于黄毛鼠和卡氏小鼠,卡氏小鼠具有最小的小肠长度,且显著小于黄毛鼠和黑缘齿鼠;褐家鼠具有最小的结肠,显著小于其他四种鼠,而黄毛鼠的结肠长度也显著小于黑缘齿鼠;黑缘齿鼠具有最大的盲肠,显著大于黄毛鼠和褐家鼠,略大于卡氏小鼠,板齿鼠的也大于褐家鼠。褐家鼠的消化器官组织鲜重在五种鼠中皆为最小。 基于当前结果可得出初步结论,南方农田同域分布的不同鼠种间消化对策与其偏好生境相关,生境相对稳定变化较少的物种,其消化功能和表型的可塑性相对较低,而生境变迁大的物种,其消化功能和表型的即时能力较强,而长期能力可变幅度也较大。但限于本研究中除黄毛鼠和板齿鼠进行了室内测试,其余物种尚未完成室内测试实验,因此上述结论还需待获得所有数据后,并引入系统发育关系,整合比较后才能得到客观的检验。