鼠類廣佈於我國內蒙古草原，對氣候變化敏感。受氣候變化等因素影響，鼠類種群數量頻繁暴發，其取食和挖洞活動可破壞草場，並傳播鼠疫等人畜共患病，對當地畜牧業生產、衛生防疫和生態環境建設造成威脅。但在正常年份，其作為生態系統中的關鍵物種，在維持生態系統物質、能量迴圈等方面發揮重要作用。研究鼠類對氣候變化的響應和適應機制，對於闡明鼠類種群暴發成災機制，提出鼠害防控和草原保護對策均有重要意義。
中國科學院動物研究所研究員張知彬領導的合作團隊，在內蒙古錫林郭勒盟錫林浩特市毛登牧場，建立了24個大型生態因子模擬實驗圍欄，以布氏田鼠為研究物件，選取了12個圍欄用以研究氣候變化下降水模式改變對布氏田鼠種群暴發的影響（圖1）。該研究設施排除了其他因素的干擾作用，採用泵壓噴灌控制降水時間和強度。研究時間長達10年，標記和重捕布氏田鼠18452只，調查植物樣方3000塊。
實驗初期（2010-2015），科研人員主要圍繞驗證降水是乾旱區鼠類種群暴發的關鍵因子這一傳統理論展開，發現5-9月均勻增雨未能顯著增加布氏田鼠的種群數量。於是，科研團隊調整研究思路和方案，側重探索降雨季節模式變化對種群的影響。經過4年實驗（2016-2019），研究發現，降雨增加的時機對鼠類種群暴發十分重要。春季（5-6月）的增雨可顯著促進布氏田鼠喜食植物的返青、發芽提前、生物量增加，進而促進了布氏田鼠的生長和繁殖（圖2）；但夏季（7-9月）增雨的正作用不明顯。如果降雨增加過多，雨水灌洞則導致田鼠溺亡（圖1b），不利種群增長。該研究揭示了布氏田鼠種群暴發的氣候驅動因子和機制，發現氣候對鼠類種群發生的影響具有時間和強度依賴的複雜性特徵。
該研究提示，深入研究氣候變化模式對動物種群動態的影響機制，以及闡明氣候變化的複雜生態學效應，對於開展生物災害預警與防控以及生物多樣性保護具有重要意義。此外，加強大型生態學設施建設和長期定位研究，對於釐清氣候變化的生態學效應十分必要。
相關研究成果線上發表在《美國科學院院刊》（PNAS）上。該研究由中國科學院動物研究所、中科院生物互作卓越創新中心、揚州大學、瑞士蘇黎世大學、澳大利亞悉尼大學、美國密西西比州立大學、加拿大不列顛哥倫比亞大學合作完成。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（B類）和國家重點基礎研究發展計劃專案的資助。
圖1.布氏田鼠和噴灌設施（a）、因降水過多導致個體溺亡（b）和野外大型實驗圍欄（c）
圖2.不同降雨模式對布氏田鼠種群（a）、繁殖（b）和生長（c）的影響。Control，對照圍欄。Phase 1（實驗1期）: R50， R100指均勻增雨50，100毫米。Phase 2（實驗2期）: ER130，ER260指增雨130，260毫米，偏向春季增雨。Phase 3（實驗3期）: ER130，LR130指增雨130毫米，分別偏向春季、夏季增雨。
來源：中國科學院動物研究所
