被动式电子标签在监测高原鼢鼠种群生态变化中的应用

楚　彬，花立民，周延山，姬程鹏，周建伟

(甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州　730070)



被动式电子标签在监测高原鼢鼠种群生态变化中的应用

楚彬，花立民，周延山，姬程鹏，周建伟

(甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州730070)

地下啮齿动物种群生态学研究经常需要对动物个体进行标记，而传统的剪耳、剪趾标记法会造成动物伤害、影响动物行为等，与动物福利相悖。利用PIT标签于2014年秋季在祁连山东段标记高原鼢鼠30只，研究高原鼢鼠种群密度及越冬后体重、体长和尾长变化。结果表明，样地内高原鼢鼠估算种群密度为44只/hm2；越冬后高原鼢鼠平均体重为222.07 g，显著高于越冬前平均体重193.74 g，平均体长为19.4 cm，显著高于越冬前平均体长18 cm；雌性与雄性的体重增长率无显著性差异(P>0.05)。被动式电子标签同时可适用于地下啮齿动物的种群生态学研究，是地下啮齿动物种群生态学研究中的一项新型技术手段。

被动式电子标签；高原鼢鼠；种群生态学；标记

动物种群生态学研究一直是生态学研究的热点问题，尤以对小型哺乳动物的研究居多[1]，而动物种群数量和个体生物学特征更是啮齿动物种群生态学研究的重要内容。地下啮齿动物栖息于地下，在陆地生态系统中有重要的生态位置和功能，是生物多样性的组成部分[2-4]。动物种群数量和生物学特性调查研究时常常需要对目标动物进行标记，其中，剪趾法、染毛法和耳标法是最为常用的几种方法[5-11]。这些方法对动物的生理及行为会产生一定的影响，尤其在地下啮齿动物中运用剪趾法[12-13]，会严重影响其挖掘活动，甚至导致个体死亡。目前，国际学术期刊对于使用剪趾法等伤害动物个体、违背动物福利的标记方法的文章不予接受。

被动式电子标签是不携带电源的电子标签,可在专用阅读器激发下传回储存的信息。其标签通过注射或简易手术放置到动物的皮下或体内,其表层涂有防移动涂层,具有不易丢失的特点[14-15]。不仅可以用作动物体外标记，也可用作体内标记。目前，已应用在无脊椎动物、两栖类、爬行类、鸟类及哺乳动物。杨慧等[14]的研究表明，被动式电子标签可成功的应用在地上啮齿动物的种群生态学的研究中，而对于其能否应用在地下啮齿动物目前较少，因此，以地下啮齿动物高原鼢鼠(Eospalaxbaileyi)为例，探讨PIT标签在高原鼢鼠种群生态学研究中的可行性和使用方法，以期为地下啮齿动物种群生态学研究提供技术参考。

1　材料和方法

1.1试验样地概况

样地设在甘肃省武威市天祝藏族自治县抓喜秀龙乡马营滩地区，样地面积为1.5 hm2，地理坐标为N 37°12′，E 102°46′，海拔2 937 m，气候寒冷潮湿，太阳辐射强。年均温-0.1℃，1月平均温度-18.3℃，7月平均温度12.7℃，>0℃年积温1 380℃；年降水量416 mm，多为地形雨，主要集中在7，8，9月。植被类型为高寒草甸，以莎草科、禾本科植物为主，混有其他杂类草，草群盖度达到90%，土壤为高寒草甸土，主要植物有珠芽蓼(Polygonumviviparum)、鹅绒委陵菜(Potentillaanserina)、早熟禾(Poaceaeannua)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、线叶嵩草(Kobresiacapillifoli)、垂穗披碱草(Elymusdahuricus)、球花蒿(Artemisiasmithii)、黄芪(Astragalusmembranaceus)等[16]。

1.2高原鼢鼠的捕获及标记方法

1.2.1高原鼢鼠的捕获在所选样地根据新鼠丘分布的位置，在其附近布设活捕笼[17]，每天早上9∶00～12∶00随机布设6个活捕笼，下午18∶00检查笼内是否有捕获的高原鼢鼠。捕获时间分别在2014年秋季(9月23日～10月18日)和2015年春季(5月9日～6月5日)。

1.2.2标记方法试验所采用的PIT设备(芯片、注射器、阅读器)均由台湾瑞新SMC公司生产，芯片规格为12 mm×2 mm。标记高原鼢鼠时,用75%浓度的酒精消毒高原鼢鼠皮肤和PIT标签,使用消过毒的注射器将PIT标签平行于体表注射到高原鼢鼠皮下。根据实践经验,高原鼢鼠背部皮肤松弛,皮下注射标签的容留性好且不易出血,比其他部位更适合进行注射。注射后,用酒精对注射口进行消毒处理,避免伤口感染，待高原鼢鼠行为稳定后，用手指触摸表皮检测标签是否成功注入皮下，并用专用阅读器进行扫描确认标签编码后将其放回原捕获点。

1.3高原鼢鼠生物学数据测定

注射标签完成后记录 PIT标签编码,观察和测量高原鼢鼠的性别、体重、体长、尾长等数据。体重测量使用精度0.1 g的电子秤,长度测量使用精度为1 mm的钢卷尺。于2015年春季再次对该区域的高原鼢鼠进行捕获，所有捕捉到的高原鼢鼠都先用阅读器扫描确定是否有PIT标签,携带有PIT标签的即为重捕个体。若为重捕个体,记录该个体的体重、体长、尾长及捕获日期，即可释放。

1.4高原鼢鼠种群密度估算

根据标志重捕法计算高原鼢鼠种群数量。

N∶n=M∶m

式中：N为种群数量，n为初次标记个体数，M为重捕个体数，m为标记个体数。

1.5数据分析

采用Excel 2007以及SPSS 19.0对所收集数据进行分析。将2014年秋季捕获个体的体长和2015年春季重捕个体用成对数据t检验进行比较，雌性和雄性的体重增长率采用独立样本t检验进行分析。

2　结果与分析

2.1高原鼢鼠的体重、体长和尾长变化

在2014年秋季标记的30只高原鼢鼠成体中有12只在第2年春季被重捕，重捕率为43.3%，其中雌性个体7只，雄性个体5只(表1)。2014年秋季雄性个体体重为177.0～270.0 g，体长为16.8～23.2 cm，尾长5.0～6.5 cm；雌性个体体重为136.6～223.0 g，体长为15.3～18.3 cm,尾长为3.2～5.1 cm。2015年春季雄性个体体重为229.7～297.4 g，体长为19.0～23.4 cm，尾长为4.2～7.0 cm；雌性个体体重为140.9～223.4 g，体长为17.2～19.0 cm，尾长为3.6～5.0 cm。2015年春季重捕的高原鼢鼠体重、体长及尾长较2014年春季有增长的趋势，且高原鼢鼠雄性个体的体重、体长和尾长大于雌性个体。

表1　高原鼢鼠体重、体长及尾长

注：♂代表雄性，♀代表雌性

2.2高原鼢鼠种群密度

2014年秋季初捕高原鼢鼠个体为30只；2015年新标记个体为10只，重捕个体为12只，计算高原鼢鼠种群密度为44只/hm2。

2.3高原鼢鼠体重的季节性变化

2015年春季重捕的个体体重为222.0 g/只，显著高于2014年秋季体重(193.7 g/只)标记的个体(成对数据t检验，t=-3.623，df=11，P=0.004)(图1)。雌性越冬后体重增长率为14.22%，雄性为18.43%，雄性的体重增长率大于雌性，但两者差异性不显著。(独立样本数据t检验，t=-0.462，df=10，P=0.6)。

2.4高原鼢鼠体长及尾长的季节性变化

2015年春季重捕的个体体长为19.4 cm/只，显著大于2014年秋季的个体体长(18.0 cm)(成对数据t检验，t=-2.911，df=11，P=0.014)，而尾长变化无显著性差异(P>0.05)(图2)。

图1　高原鼢鼠体重的季节性变化和雌性、雄性体重增长率Fig.1　The seasonal change of body weight of plateau zokor and the bodyweight increasing rates of male andfemale

图2　高原鼢鼠体长和尾长的季节性变化Fig.2　The seasonal change of body length and tail length of plateau zokor

3　讨论与结论

标志重捕是地下啮齿动物种群生态学研究中的一种重要的方法，根据重捕记录可以获得标记动物的重捕率、体重、体长等生物学数据，同时可以估算种群数量的动态变化[5,18-19]。试验以祁连山东段的高原鼢鼠为例分析越冬后其体重、体长及尾长的变化，越冬后高原鼢鼠的体重和体长显著高于越冬前，原因可能是一方面冬季青藏高原的土壤出现冻结现象，高原鼢鼠挖掘活动停止，而且在越冬前高原鼢鼠储存大量粗蛋白及水溶性糖含量较高的食物[20-21]；另一方面在第2年春季来临之前，土壤逐渐解冻，植物在返青前根部积累大量营养物质[22]，同时随着高原鼢鼠采食活动的增加，体内摄入较多热量。综合分析，导致高原鼢鼠次年春季体重和体长显著上升，而雌性和雄性的体重增长率没有显著性差异，说明两者的采食行为和所储存的食物种类相似。

通过运用PIT标记方法对高原鼢鼠的种群数量和体重变化进行研究，其方法具有安全可靠、识别准确、不易丢失等优点，可以应用到地下啮齿动物的研究中。但是在使用该方法应注意，PIT标记方法需要在地下啮齿动物皮下进行注射，因此，注射过程中要对动物的皮肤、针头以及芯片进行严格消毒，防止伤口感染。同时，在对动物进行注射时，也要加强标记人员的安全防护；PIT标签体积较小，在野外注射时容易出现注射失败等情况，因此，在注射完成后标记人员应该用手指触摸标记动物的皮肤并用阅读器扫描标签以确定标签成功植入动物体内；PIT标签专用阅读器耗电量较大，在野外工作时应确保有充足的备用电池，在注射之前应用阅读器扫描PIT标签，以确保该标签是可用的，以免造成二次注射[14]。目前，PIT标签的研究成本还相对较高，扫描距离相对较近，但随着电子技术的不断发展各种困难终将会被克服，该标记技术也将广泛应用在动物种群生态学研究的各个方面。

通过应用PIT标签技术研究高原鼢鼠种群数量和体重变化，得出：(1)高原鼢鼠2014年秋季的体重为193.7 g，体长为18.0 cm，显著低于2015年春季的体重222.0 g和体长19.4 cm，雌性和雄性的体重增长率无显著性差异；(2)被动式电子标签同时可适用于地下啮齿动物的种群生态学研究，是地下啮齿动物种群生态学研究中的一项新型技术手段。

[1]游群.我国啮齿动物种群生态学研究进展[J].陕西林业科技,2004(1):26-30.

[2]乌日娜,苏布道,白梦兰,等.地下鼠对农业生态系统的影响[J].畜牧与饲料科学,2005,25(6):104-106.

[3]周建伟，花立民，王巧玲，等.天祝高寒草甸高原鼢鼠鼠丘植被演替调查[J].草原与草坪，2014,34(3)：8-13.

[4]李春鸣，张凯，徐长林，等.高寒草甸鼢鼠新旧鼠丘中种子数量特征[J].草原与草坪，2011(6):17-26.

[5]曾宗永,丁维俊,杨跃敏,等.川西平原大足鼠的种群生态学[J].兽类学报,1996,16 (3):202-210.

[6]宛新荣,张新阶,刘伟,等.布氏田鼠标志种群的社群等级及其季 节变化[J].生态学杂志,2007,26(3):359-362.

[7]刘伟,宛新荣,王广和,等.不同季节长爪沙鼠同生群的繁殖特征及其在生活史对策中的意义[J].兽类学报,2004,24(3):229-234.

[8]石红艳,刘昊,吴毅,等.中华山蝠的生长发育及年龄估算[J].兽类学报,2008,28(1):42-48.

[9]徐海根,杨凤翔,曾宗永,等.腾格里荒漠沙蜥(Phrynocephalusprzewalskii)年龄划分的研究[J].动物学报,1993,39(2):146-153.

[10]杨士剑,诸葛阳.农田黑线姬鼠与臭鼩的巢区及种间关系的研究[J].兽类学报,1989,9(3):186-194.

[11]刘伟,钟文勤,宛新荣,等.长爪沙鼠在作物秋收期的行为适应特征及其生态治理对策[J].兽类学报,2001,21(2):107-115.

[12]张堰铭，周文扬，樊乃昌，等.高原鼢鼠种群生态学研究[J].中国媒介生物学及控制,1993,4(5):359-361.

[13]宛新荣,钟文勤.一种简易的啮齿动物切趾编码方法[J].动物学杂志,2000,35(4):22-24.

[14]杨慧，马建章，戎可.被动式电子标签用于花鼠种群动态研究的可行性[J].生态学报，2013,33(20)：6634-6642.

[15]楚彬，花立民，纪维红，等.地下啮齿动物扩散研究现状、挑战及展望[J].四川动物，2014,33(6):954-960.

[16]李凤霞,张德罡.草地退化指标及恢复措施[J].草原与草坪,2005 (1):24-28.

[17]何俊龄,张金沙,杨莹博,等.高原鼢鼠土丘空间格局及主要特征研究[J].草业学报,2006,15(1):107-112.

[18]王利清,武晓东,付和平,等.阿拉善地区不同植被生境中鼠类栖息地选择的特[J].中国草地学报，2012,34(1)：37-42.

[19]孙儒泳.动物生态学原理[M].北京:北京师范大学出版社,2001.

[20]崔雪峰，谢久祥，张守栋，等.高原鼢鼠越冬食物选择与营养成分的关系[J].兽类学报，2014,34(4):340-347.

[21]Hodges K E，Sinclair A R.Does predation risk cause snowshoe hares to modify their diets[J].Canadian Journal of Zoology,2003,81(12):1973-1985．

[22]王三根，赵德刚，何龙飞，等.植物生理学[M].北京:科学出版社,2013.

Application of PIT marker in research on population and bodyweight of subterranean rodents

CHU Bin,HUA Li-min，ZHOU Yan-shan,JI Cheng-peng，ZHOU Jian-wei

(CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

Subterranean rodents usually need to be marked in research on population ecology,but the traditional marking methods have some disadvantages (it influences the animal behavior and is against with animal welfare).A passive integrated transponder (PIT) was used to mark 30 plateau zokors in 2014 which were used to study the population density,and variation of weight,height,tail length.The results showed that the population density was 44 individuals/ha,the weight of plateau zokor (222.07 g) in 2015 was greater than that in 2014(193.74 g) significantly,the variation of height was same with weight.The weight increasing rates of males and females had no difference.Therefore,the passive integrated transponder is suitable for the research on population ecology of subterranean rodents.

PIT;plateau zokors；population ecology；mark

2015-12-15；

2016-01-05

国家自然科学基金项目(31460635)；甘肃省国际合作项目(2013GS06893)资助

楚彬(1991-)，男，甘肃兰州人，在读硕士研究生。

E-mail：ryan_713@163.com

S 443

A

1009-5500(2016)03-0007-05

花立民为通讯作者。