三萬(wàn)多年前（化石推測(cè)時(shí)間），一群獵隼從非洲向東擴(kuò)散，約2.1萬(wàn)年前，正值末次盛冰期，矛隼從北極向南遷移，獵隼與矛隼在西伯利亞南部相遇并發(fā)生雜交，此后向青藏高原地區(qū)拓殖。至此，才有了青藏高原上的第一只獵隼。
(資料圖)
這種起源三萬(wàn)多年前非洲祖先的鳥類，如何翻山越嶺拓殖到青藏高原？它們又是如何快速地適應(yīng)高原低氧、低溫、強(qiáng)紫外線等極端氣候環(huán)境？這些謎題始終未有解答。
7月15日，記者走進(jìn)中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所黃河源野生動(dòng)物保護(hù)研究示范站，胡莉博士為我們答疑解惑，解釋了青藏高原獵隼的“前世今生”。
胡莉所在的示范站是中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所詹祥江研究團(tuán)隊(duì)建立的野外研究站，為什么要在三江源國(guó)家公園黃河源園區(qū)開展獵隼研究，胡莉認(rèn)為這或許是出于一種家國(guó)情懷。
“獵隼廣泛分布于亞歐大陸中部和北非地區(qū)，然而，在全球尺度下，在青藏高原分布的獵隼卻缺少詳細(xì)的本底信息，有關(guān)青藏高原獵隼的科學(xué)研究也幾近空白。這對(duì)于長(zhǎng)期研究獵隼的科學(xué)家而言是很難接受的。因此，2014年，通過(guò)國(guó)家高層次人才引進(jìn)回國(guó)后，詹祥江研究員帶領(lǐng)他的研究團(tuán)隊(duì)開啟了對(duì)瀕危物種獵隼的高原野外種群的研究工作?！?/p>
三江源地區(qū)有著開闊的草原，鼠兔等食物資源豐富，是獵隼、大鵟等猛禽的適宜棲息地，也是開展猛禽調(diào)查和科研工作的理想之地。瑪多縣素有黃河源頭第一縣之稱，將科研站設(shè)在此處，可以就地評(píng)估猛禽保護(hù)的成效，便于開展深入的保護(hù)生物學(xué)研究。通過(guò)對(duì)瑪多縣為代表性的地域?qū)嵤┟颓菥偷乇Ｗo(hù)，對(duì)整個(gè)青藏高原地區(qū)猛禽的保護(hù)都具有示范意義。
因此，2014年，研究團(tuán)隊(duì)與三江源國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（現(xiàn)三江源國(guó)家公園）合作，在瑪多縣設(shè)立中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所黃河源野生動(dòng)物保護(hù)研究示范站，并首次將分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室搬上野外高原。
高原獵隼的研究首先從尋找大自然中獵隼的野生巢開始，研究團(tuán)隊(duì)原本以為這項(xiàng)工作會(huì)很簡(jiǎn)單，而結(jié)果卻出乎意料的難。
“早在2011年，我的導(dǎo)師帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員在高原無(wú)人區(qū)進(jìn)行科學(xué)考察，連續(xù)搜尋了七天、途經(jīng)上千公里之后，才在瑪多縣花石峽鎮(zhèn)周邊發(fā)現(xiàn)獵隼的第一個(gè)自然巢?！焙蛘f(shuō)，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)自然巢后，緊接著就有第二個(gè)、第三個(gè)、第四個(gè)……這些自然巢的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于接下來(lái)的科學(xué)研究起到了至關(guān)重要的作用。
之后的10多年時(shí)間里，詹祥江研究員每年都會(huì)組織人員對(duì)青藏高原進(jìn)行科學(xué)考察，幾乎涵蓋高原的四季，累計(jì)下來(lái)已經(jīng)開展了大大小小的野外調(diào)查上百次。其中，團(tuán)隊(duì)的“90后”李帆已堅(jiān)守黃河源頭的猛禽調(diào)查工作長(zhǎng)達(dá)六年。
夏季是科考的主要時(shí)期，主要是因?yàn)橄募臼谦C隼的繁殖期，有利于觀察獵隼的繁殖行為。獵隼每年的產(chǎn)卵期一般是4月份，每巢產(chǎn)卵3至5枚，孵化期約7周時(shí)間，獵隼幼鳥一般在6月中下旬初飛。因此，研究人員從3月起監(jiān)測(cè)記錄獵隼的行為，在6月下旬之前完成野外調(diào)查、行為觀測(cè)和相關(guān)的樣品采集等工作。
胡莉告訴記者：“為了減少對(duì)獵隼繁殖的影響，我們?cè)诜敝称陂g進(jìn)行相機(jī)安置、環(huán)志、采樣等過(guò)程中，會(huì)先等獵隼父母離巢，然后迅速爬上鳥巢完成工作，整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)十分鐘。通過(guò)掌握猛禽活動(dòng)規(guī)律、食性特征及繁殖情況等，建立相關(guān)的猛禽動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以為瀕危猛禽的保護(hù)和管理提供有效的科技支撐和手段?！?/p>
研究團(tuán)隊(duì)一方面揭示高原獵隼的“前世今生”，另一方面與黃河源園區(qū)合作搭建人工巢對(duì)猛禽實(shí)施就地保護(hù)。獵隼的復(fù)壯受制于自然巢數(shù)量，人工巢則可以緩解這一難題。目前，黃河源園區(qū)一共搭建了700多個(gè)人工巢，猛禽上巢率為40%以上。團(tuán)隊(duì)的樣線調(diào)查結(jié)果顯示，從2018年至2022年期間，黃河源園區(qū)棲息在人工巢中的獵隼繁殖對(duì)數(shù)量逐年上升，從100多巢上升至近300巢。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)黃河鄉(xiāng)、扎陵湖鄉(xiāng)等區(qū)域人工巢采樣數(shù)據(jù)的研究，發(fā)現(xiàn)每年出殼的獵隼幼鳥達(dá)300只以上，出飛率則高達(dá)90%以上。人工巢的搭建既為青藏高原獵隼種群的種群復(fù)壯提供了有力保障，也為鼠（兔）害的生態(tài)防治打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有利于維持當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合對(duì)全球獵隼主要地理種群的遙感衛(wèi)星追蹤、環(huán)志等調(diào)查工作，發(fā)現(xiàn)高原上生活的獵隼占全球獵隼總數(shù)的四分之一，并且發(fā)現(xiàn)青藏高原是全球最大的獵隼越冬地。通過(guò)基因組學(xué)研究解答了獵隼為什么會(huì)適應(yīng)高原環(huán)境，并向青藏高原遷徙越冬。
低溫適應(yīng)方面，高原獵隼比其他獵隼體型更大，體重更重，高原獵隼基因組中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)從北極矛隼中滲入的關(guān)鍵基因，滲入基因有利于高原獵隼清除血液中更多的膽固醇，降低寒冷條件下脂質(zhì)增加的負(fù)效應(yīng)。
低氧適應(yīng)方面，發(fā)現(xiàn)高原獵隼基因組中一段正選擇信號(hào)最強(qiáng)的脫氧核糖核酸區(qū)域，盡管仍維持保守的空間三維結(jié)構(gòu)，但其內(nèi)部調(diào)控元件與血紅蛋白基因間的互作增強(qiáng)，促使血紅蛋白更高表達(dá)，響應(yīng)低氧壓力。
強(qiáng)紫外線適應(yīng)方面，比較羽毛的反射光譜，發(fā)現(xiàn)高原獵隼的羽色更深，其基因組上基因的一段內(nèi)含子區(qū)受到正選擇，高原型片段的增強(qiáng)效應(yīng)減弱，促進(jìn)真黑色素的合成，減少了紫外線對(duì)高原獵隼的損傷。
在高原上開展科研研究，要耐得住性子、靜下來(lái)心思、更需要坐得了冷板凳，還需要接受生理上的挑戰(zhàn)。2018年5月，胡莉帶隊(duì)來(lái)到黃河源園區(qū)開展野外調(diào)查研究。一到瑪多縣就出現(xiàn)了嚴(yán)重的高原反應(yīng)，還是咬牙堅(jiān)持了下來(lái)，并開展了一個(gè)多月的野外科考，“感受過(guò)惡劣的自然條件和高寒缺氧的環(huán)境，在有限的實(shí)驗(yàn)室資源和較長(zhǎng)的孤寂中切身體驗(yàn)科研的艱辛，零距離接觸高原上的生生不息，才更能體會(huì)到高原生物奮斗不止的精神，從而轉(zhuǎn)化為科研人自強(qiáng)不息的動(dòng)力?！?/p>
在研究團(tuán)隊(duì)的所有成員身上，我們看到了勇攀高峰、敢為人先的精神。他們的研究彌補(bǔ)了青藏高原獵隼研究的空白，然而成果也不止于此。
——發(fā)表了世界首例猛禽基因組，厘清了中國(guó)獵隼保護(hù)的研究現(xiàn)狀；基于獵隼全基因組結(jié)合生物信息和分子實(shí)驗(yàn)技術(shù)篩選并建立了一套獵隼的個(gè)體識(shí)別系統(tǒng)；通過(guò)衛(wèi)星追蹤發(fā)現(xiàn)蒙古獵隼冬季遷徙至青藏高原的規(guī)律。
——首次在青藏高原地區(qū)野生動(dòng)物研究中建立了種群轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究方法；首次揭示了核糖核酸在青藏高原動(dòng)物低氧環(huán)境適應(yīng)中的復(fù)雜性轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式，揭示高原鳥類在青藏高原生活的奧秘；揭示了藏羚羊、牦牛、鼢鼠、鼠兔等青藏高原特色野生哺乳動(dòng)物適應(yīng)低氧的趨同進(jìn)化機(jī)制。
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