整合GPS遥测与稳定同位素分析揭示驯鹿季节性栖息地与食性选择策略及其生态适应性

《Wildlife Biology》：Delineating seasonal shifts in reindeer habitat and diet selection by integrating GPS telemetry and stable isotope analysis

本研究通过整合GPS遥测与稳定同位素分析(δ13C, δ15N)，首次构建了半驯化驯鹿(Rangifer tarandus tarandus)季节性觅食策略的分析框架。研究揭示从春夏到夏秋季节转换中，67%个体呈现栖息地选择泛化(HSG)与食性选择泛化(DSG)的协同变化，表现为对崎岖地形回避减弱、泥炭沼泽使用增加，同时同位素生态位扩张反映从地衣/灌木向莎草/菌类等δ15N富集植物的食性转变。该研究为理解北极有蹄类动物对气候变化的行为可塑性提供了新范式。

　　

引言

季节性变化通过改变饲料可用性和栖息地条件塑造食草动物行为，但少有研究能整合不同时间尺度的食性和栖息地选择数据。本研究以季节性为统一框架，结合基于GPS的精细尺度栖息地选择数据与毛发稳定同位素分析(δ¹³C, δ¹⁵N)提供的宏观尺度饮食信息，旨在量化半驯化驯鹿觅食行为的季节性变化。研究假设个体可能沿特化-泛化连续体采用四种栖息地-食性策略组合，并通过预设阈值检测季节性转换。

材料与方法

研究于2019年2-10月在芬兰北部Kaldoaivi驯鹿放牧区进行，该区域以沼泽、山地桦树林和苔原为主。对15只成年雌性驯鹿佩戴GPS项圈记录位点，并采集臀部毛发进行稳定同位素分析。毛发分切为2厘米段，基部代表夏秋季饮食，尖端代表春夏饮食。利用资源选择函数分析栖息地选择参数，通过SIBER包计算同位素生态位椭圆和个体轨迹角度，最终建立栖息地与食性变化关联模型。

资源选择函数与栖息地利用

春夏季节驯鹿主要利用地衣牧场，到夏秋季节对泥炭沼泽的使用显著增加。个体家庭范围面积呈现扩大趋势。地形选择分析显示，春夏季节67%个体回避崎岖地形，而夏秋季节50%个体转为随机选择。对高海拔地区和绿色区域的选择在两个季节均保持一致。这些变化符合栖息地选择泛化策略预测。

同位素生态位与轨迹

毛发δ¹⁵N和δ¹³C值从春夏到夏秋显著富集，表明转向消费δ¹⁵N富集植物。个体轨迹角度呈随机分布，夏秋季节贝叶斯标准椭圆面积显著扩大，生态位重叠仅31.7%。同位素轨迹长度和方向存在显著个体差异，但整体符合食性选择泛化特征。

栖息地与食性选择的季节性关联

地形崎岖度选择变化与食性转变指标sinθ_i呈显著负相关。具体表现为：减少地形回避的个体更可能实现δ¹³C和δ¹⁵N的协同变化，主要转向莎草/菌类等富集植物；而保持地形回避者则主要发生δ¹⁵N单维度变化。这种关联揭示了行为可塑性在季节转换中的调节作用。

讨论

本研究首次整合稳定同位素与GPS追踪数据，证实Kaldoaivi驯鹿采用栖息地-食性双泛化策略。季节转换中，动物通过调整运动策略和食性组成来平衡营养获取与能量消耗：春夏季节优先获取蛋白质促进哺乳，夏秋转向能量储存。个体差异源于植物可利用性、消化生理和行为经验的综合作用。该框架为理解泛化食草动物对气候变化的适应机制提供了新视角。

结论

集成空间与同位素数据的研究框架突破了单方法局限，通过设定量化阈值成功识别出驯鹿的泛化觅食策略。研究表明驯鹿通过行为可塑性应对季节变化，这种灵活性为其适应环境变化提供了基础。该框架可推广至其他泛化食草动物研究，为北极生态系统保护提供科学依据。