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夏季牧場植被與糞便樣品采集???蘭州大學(xué)供圖

■本報記者 溫才妃 通訊員 法伊莎

說起牦牛，大家眼前浮現(xiàn)的可能是長長的毛發(fā)和魁梧健壯的身軀。其實(shí)牦牛并不是一種“四肢發(fā)達(dá)頭腦簡單”的動物。

在數(shù)百萬年的進(jìn)化歷程中，它們體內(nèi)形成了完整的適應(yīng)機(jī)制，能根據(jù)季節(jié)性牧草變化選擇食物，且與腸道內(nèi)的微生物菌群起交互作用，進(jìn)而能從有限的飼草中獲得更多的營養(yǎng)，以應(yīng)對青藏高原惡劣的自然環(huán)境?？梢哉f，牦牛是一種能適應(yīng)高寒高海拔環(huán)境的非常聰明的動物。

近日，蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授龍瑞軍團(tuán)隊(duì)和云南大學(xué)省部共建云南生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張志剛團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《生物膜和微生物》上發(fā)表成果，探明了牦牛適應(yīng)逆境的食性選擇特征及其與腸道微生物互作的新機(jī)制，為其健康養(yǎng)殖與科學(xué)管理提供依據(jù)。

根據(jù)冷暖改變腸型

牦牛作為一種“全能”家畜，在遺傳學(xué)上是一個極為寶貴的基因庫，對人類有不可忽視的生態(tài)、社會及經(jīng)濟(jì)意義。關(guān)于極端高原環(huán)境下放牧動物采食哪些牧草，及其季節(jié)性變化和微生物群的互作關(guān)系的研究一直是國際相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

從2016年開始，龍瑞軍團(tuán)隊(duì)的博士生郭娜和團(tuán)隊(duì)成員每年都要往返位于青藏高原東北邊緣的甘肅省天?？h多次。在這個海拔3000~3700米的高原牧場上放牧，輾轉(zhuǎn)春、夏、秋、冬四季牧場。

傳統(tǒng)放牧管理學(xué)認(rèn)為，放牧牦牛主要采食禾本科和莎草科植物，但龍瑞軍團(tuán)隊(duì)卻發(fā)現(xiàn)，牦牛四季均以采食富含蛋白的闊葉雜類草為主。在4年的研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這片草場有411種植物，牦牛會吃其中80種以上，以禾本科、莎草科、蓼科、菊科和薔薇科植物為主。

春季，闊葉的雜類草由于扎根深、返青早，同時營養(yǎng)豐富，因此成為牦牛最優(yōu)選擇。夏季百草豐茂，牦牛就會有更多選擇，葉子軟、營養(yǎng)豐富的雜類草同樣是其最愛。秋季植物種子成熟，富含蛋白質(zhì)和淀粉，牦牛采食時間更長，以貯存更多的營養(yǎng)過冬。冬季植被量減少，無論是闊葉類的牧草還是毒草都成為牦牛維持生命的食物。

郭娜跟著在不同草場區(qū)域采食的牦牛群，采集它們新鮮的糞便樣本，保存在液氮罐里回實(shí)驗(yàn)室分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出牦牛放牧采食牧草種類的季節(jié)變化特征，并發(fā)現(xiàn)了牦牛的三種腸型及其腸道微生物功能。

研究發(fā)現(xiàn)，放牧采食牧草種類的季節(jié)性變化是影響腸道微生物的主要因素之一，牦牛為適應(yīng)高原環(huán)境，會根據(jù)采食牧草種類的暖季（夏季）和冷季（春、秋和冬季）改變腸型。腸型Ⅲ貫穿于四季，暖季由腸型Ⅱ主導(dǎo)，冷季由腸型Ⅰ主導(dǎo)。其中腸型Ⅰ能有效提高冷季牦牛對能量和氮素利用效率，這些腸型都有利于牦牛應(yīng)對嚴(yán)酷環(huán)境下的營養(yǎng)問題。

“一方面牦牛舌短且味蕾退化利于啃食短草和拓寬食譜，另一方面它們會根據(jù)草地植物的可利用性，選擇對自身最有利的采食方式，以獲取更多的營養(yǎng)物質(zhì)。這三類腸型的發(fā)現(xiàn)可以驗(yàn)證為何牦牛能量和蛋白利用效率高?！饼埲疖娬f。

低碳節(jié)氮的環(huán)境友好型家畜

牦牛是世界上生活在海拔最高處的大型反芻動物，全世界約1600萬頭牦牛有95%生活在中國，以家養(yǎng)為主，藏族同胞的衣、食、住、行、燒、耕等都離不開它。

目前，我國高原放牧牦牛的經(jīng)營管理大多數(shù)實(shí)行家庭牧場、合作社和公司+牧戶的經(jīng)營模式，在不同季節(jié)如何對牦牛進(jìn)行精準(zhǔn)飼養(yǎng)管理是牦牛產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的重要方面。除此之外，高原野生動物與家畜以及家畜間的放牧競爭日趨激烈。放牧牦牛采食牧草種類的準(zhǔn)確量化也為同域其他草食哺乳動物的保護(hù)與生產(chǎn)提供了參考。

同時，牦牛也是“低碳”和“節(jié)氮”的畜種?！胺雌c動物飼養(yǎng)釋放的甲烷大概占人類活動的22%，反芻動物飼養(yǎng)過程中會將其采食飼料能量的15%以甲烷的形式釋放于大氣中，既造成了飼糧浪費(fèi)，又增加了溫室效應(yīng)?！饼埲疖娬f，“牦牛對食物的高利用率使得其排放的甲烷及尿液中的氮含量維持在較低水平，恰好是國際上尋找低碳節(jié)氮的環(huán)境友好型家畜?！?/p>

在放牧生態(tài)系統(tǒng)中，最主要的矛盾就是草與畜的矛盾，處理好放牧家畜與草地植被生長的關(guān)系才能促進(jìn)放牧生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展，達(dá)到草畜共贏。

龍瑞軍團(tuán)隊(duì)從事青藏高原草畜生產(chǎn)與系統(tǒng)管理研究已有三十多年，首次提出了青藏高原草地生態(tài)系統(tǒng)具有生態(tài)、生產(chǎn)、生活之“三生”服務(wù)功能的系統(tǒng)理念，構(gòu)建了草畜生態(tài)系統(tǒng)“土—草—畜—人”的“四位一體”管理模式，強(qiáng)調(diào)了人在系統(tǒng)中作為管理者的關(guān)鍵角色，為草原牧區(qū)的可持續(xù)管理指明了路徑。下一步，該團(tuán)隊(duì)將在此研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善牦牛的飼養(yǎng)管理，為青藏高原放牧牦牛的健康養(yǎng)殖和科學(xué)管理提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41522-021-00207-6