滚滚读书 | 揭开野生大熊猫的科学奥秘
大熊猫不仅是全球生物多样性保护的旗帜，更重要的是适应性演化研究的理想模型。但是你知道在这背后，大熊猫有着怎样的演化历程及生存秘密吗？答案就在今天小编介绍的这本书里啦。
《野生大熊猫科学探秘》
作者：魏辅文
出版社：科学出版社
出版日期：2018-3-1
内容简介
《野生大熊猫科学探秘》是一本介绍野生大熊猫科学问题的科普图书。作者从事野生大熊猫保护生物学研究三十余年，通过在野外拍摄到的大量图片和简洁的文字，讲述了野生大熊猫鲜为人知的科学故事。本书不仅系统介绍了野生大熊猫的家族历史、食性特化与适应机制以及环境变迁和人类活动下大熊猫的演化潜力等方面的科学问题，而且还回答了大熊猫是否已走到“演化尽头”、是否还有“生存希望”等公众所关心的保护问题。
作者简介
魏辅文，中国科学院院士，保护生物学家。现于中国科学院动物研究所从事濒危动物保护生物学研究，兼任中华人民共和国濒危物种科学委员会副主任。他从20世纪80年代起，始终坚持在位于秦岭、邛崃、岷山、凉山和相岭山系的科研一线，不断将新的技术手段充实到野生大熊猫保护生物学研究工作中去，使大熊猫这一古老物种的诸多科学之谜得以一一破解。
内容摘抄
种群历史
大熊猫大约有800万年的历史，被人们称为活化石。
演化历史：
上新世晚期或更新世早起，小种大熊猫出现；
更新世中晚期，大熊猫巴氏亚种；
全新世，现生大熊猫。
大熊猫的演化历史经历过两次种群扩张和两个种群瓶颈。
第一次种群扩张，200万-300万年前；第二次种群扩张，3万-4万年前。两个时间段的气候均温暖而潮湿，栖息地充足，食物丰富。
第一次瓶颈，20万年前；第二次瓶颈，2万年前。两个时间段都是干冷时期，严酷的气候条件可能是导致种群收缩的重要原因。
研究表明，大熊猫的濒危主要是古气候变化和人类活动导致的。
目前，从基因组测序和分析，表明现有大熊猫中，秦岭种群是一个相对于四川种群各山系独立的种群，而四川群体中，岷山山系较独立，邛崃山和大小相岭和凉山山系为较密切的联系种群。在保护策略上，不同种群之间尽量避免遗传交流。
大熊猫的食性特化
大熊猫在分类上属于食肉目，具有典型的食肉动物的消化系统，但在长期的进化过程中却特化为以各种竹子为食。
大熊猫可取食的竹种有50多种，其中喜食的有20多种，并且主食竹种存在典型的地域差异。
竹子的营养组成70%-80%为纤维素、半纤维素和木质素，蛋白质、脂肪和可溶性糖仅占20%-30%。
为了竹子这种低能量食物中获取足够的能量，大熊猫从形态功能、觅食策略、消化策略、空间利用和活动规律、栖息地利用、生理和代谢、遗传上都发生了适应。
形态功能上，大熊猫的前掌有一个伪拇指，便于在取食中抓握竹茎和竹叶，头骨有利于强大的咬肌附着，臼齿咀嚼面复杂有利于咀嚼高纤维的食物。
觅食策略上，大熊猫的主要特点包括大量觅食、选择营养最优的竹子种类、在不同季节内食用竹子的不同部位（营养最好的是竹叶和新鲜竹笋），常常在不同竹子种类和同种竹子的不同器官间进行食物转换，来满足能量需求和达到营养均衡。
消化策略上，大熊猫的消化时间短，仅为8-9小时，需要通过大量采食和食物快速通过消化道的最优消化对策来获取足够能量。此外，大熊猫的肠道中含有能消化纤维素和半纤维素的微生物，因此大熊猫不仅可以消化蛋白质和脂肪，还能消化利用部分纤维素和半纤维素。大熊猫肠道中的微生物随季节变化丰度有明显差异，在食物营养水平较低的叶期，会加强对粗纤维的利用，而蛋白质丰富的笋期，会加强对粗蛋白的利用。
空间利用和活动规律上，大熊猫的巢域面积和其他食肉动物相比面积较小，在巢域内的活动也相对稳定，活动上除了觅食就是休息，节约能量消耗。
栖息地利用上，大熊猫偏爱坡度较小、竹子密度适中、较为开阔的原始林，有利于降低能量消耗。与雄性相比，雌性大熊猫更喜爱在竹子生长较好的针阔混交林里活动，这可能与其对产仔洞和营养的需求有关。
生理和代谢上，用“双标水”方法测定出的代谢率异常低，几乎与树懒相似。在形态上，与基础代谢相关的耗能器官，如大脑、肝脏和肾脏，均缩小以节省能量，在行为上，活动大量减少。此外，大熊猫的基因组中调控甲状腺激素合成的关键基因发生了突变，用于能量代谢的甲状腺激素水平也相当低。虽然能量代谢率低，但是大熊猫的皮毛很厚，因此能够维持体内热量不易散失而保持恒定体温，但体表温度很低。
遗传上，大熊猫鲜味受体基因已经发生假基因化，不能感受到鲜味物质如蛋白质，表明其在长期演化中已经对竹类产生了遗传适应。此外，秦岭种群与四川种群相比，苦味受体基因受到了显著的正选择，这可能与秦岭大熊猫主要以竹叶为食有关，竹叶中的苦味物质比竹竿中要高。
繁殖策略与扩张模式
大熊猫是典型的独居动物，个体间很少接触。
通讯的主要方式是化学标记，也有声音通讯。
化学标记通过肛周腺和尿液标记进行，主要在巢域附近的乔木树干上进行。化学标记频率存在显著的季节性差异和性别差异，高峰出现在繁殖季节，雌性的标记行为集中在繁殖季节。
大熊猫的声音通讯主要发生在繁殖季节，大熊猫可以发出多种声音，雄雄个体和雌雄个体间的声音交流可能对个体竞争力、繁殖信息的传递起着重要作用（待发表数据）。
每年的3-4月为大熊猫的繁殖交配季节。一只雌性一般会吸引3-5只雄性个体参与繁殖竞争。雄性个体在一个繁殖季节可以参与多次繁殖活动。雌性大熊猫的发情期可持续几天到十几天不等，在此期间雌性主要蹲或趴在树干上，树下有多只雄性集聚，通过激烈打斗来获取交配权。在竞争中获取胜利的雄性会出现典型的繁殖守护行为，守在雌性的树下，阻止雌性逃离及其他雄性的接近。研究发现，雄性的的竞争水平主要受体型大小影响，与雄性激素的高低无显著相关。
大熊猫的交配并不遵循近交避免机制。
大熊猫的产仔时间主要集中在每年的8-9月。雌性大熊猫在产仔前首先需要找到适合的产仔洞，产仔洞需要相对封闭和安全，一般洞口狭窄、内部宽阔、所处坡度较陡、离水源较近。在四川产仔洞以巨大乔木的树洞为主，在秦岭由于植被退化，产仔洞以石洞为主。一定区域内符合要求的产仔洞的资源是有限的，推测出一个区域内的产仔洞数量和质量可能会成为限制该区域大熊猫种群大小的一个因素。
雌性大熊猫产仔后一般会在洞中连续待上两周左右，在这段时间内主要哺育幼崽，基本处于禁食状态。随后，母兽开始觅食，带着幼崽不断移动，转移到养洞（比较浅的、光照较好的洞穴或崖边的凹陷处）生活。随着幼崽不断长大，母兽离开幼崽觅食的范围逐渐扩大。幼崽一般会随着母亲生活到一岁半左右后开始独立生活。
正常情况下，大熊猫每两年繁殖一次，雌性一般从6.5岁开始发情，7.5岁能够交配产仔，雄性在8.5岁获得交配权，两性的最高繁殖年龄在20岁左右。野生大熊猫的年繁殖率为62.5%，其中单胞胎58.33%，双胞胎为4.17%。繁殖率并不低。
大熊猫的扩散模式为偏雌的出生扩散模式，这个模式可能与环境中有限的产仔洞资源有关，这个模式在野生大熊猫近交避免中发挥了关键作用。
种群生态与种群遗传
种群数量、性比及年龄结构是种群生态的基本参数。
我国的三次大熊猫生态普查反映出来，大熊猫的种群数量是先下降后增长的。随着分子生物学技术的发展，大熊猫的生态和遗传学研究上升到了一个新的台阶。研究表明，传统的调查方法（通过粪便特征，如粪便竹茎咬节长度等来区分大熊猫）低估了大熊猫的种群数量，大熊猫的种群具有潜在的正增长率，遗传多样性也并不贫乏。
大熊猫的年龄界定可以通过牙齿齿质来进行，大熊猫的牙齿具有和树木年轮一样的生长线。依据大熊猫0-1岁幼崽的死亡率和通过牙齿鉴定的不同年龄段的大熊猫的自然死亡率，可以编制出大熊猫的生命表，结合可育年限和每雌产雌率，可以得出大熊猫的净生殖率和内禀增长率。
研究发现，大熊猫的净生殖率大于0，内禀增长率大于1。
但对于栖息地破碎而被隔离的小种群，用种群参数对它们进行种群生存力分析，得出的灭绝率将非常高，即使在没有近亲繁殖和灾变的情况下。需要对大熊猫的孤立小种群的保护高度重视。
分子粪便学是近年进行野生大熊猫个体识别和种群数量调查的前沿方法。分子粪便学以野生大熊猫的新鲜粪便为材料，通过样品DNA选取、微卫星引物优化、PCR扩增体系和基因分型错误率估算等技术方法，来进行个体识别。
但分子粪便学依赖于野外调查中所采集的大熊猫新鲜粪便的数量和新鲜程度，一般而言，在一周内的粪便可以达到研究目的，以1-3天内的为佳，并且该方法耗时、成本较高。除了分子粪便学外，监控相机个体识别方法也作为一种非损伤性的行为生态学取样方法，在大熊猫的个体识别上有很大潜力。随着野外红外相机的普及，我们获得了大量清晰的野生大熊猫照片，这些照片数据通过数据挖掘可以用于种群调查的素材。
通过分子粪便学对王朗地区的大熊猫进行的性比分析表明，大熊猫种群的性比与1:1无显著差异。
大熊猫致危因素与拯救措施
快速的人口增长和逐渐加剧的人类活动对大熊猫的生存产生了严重影响。森林采伐、道路修建导致了栖息地破碎化，阻碍了大熊猫的自由扩散和基因交流，另一方面对野生大熊猫的盗猎和捕捉也直接导致了种群数量的减少。此外，大熊猫的主食周期性开花大面积死亡，加剧了大熊猫的不利处境。
为保护大熊猫，需要加强大熊猫栖息地保护力度并增加栖息地连接度（如设立大熊猫廊道），促进隔离群之间的基因交流。此外，还需要开展圈养大熊猫野化放归，避免小种群近亲繁殖增加带来种群崩溃。
随着我国对大熊猫保护的重视，大熊猫的种群数量在不断增加中，2016年已经从濒危动物调整至易危动物。祝愿大熊猫有个更加美好的明天！
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来源：豆瓣读书
书摘整理：墨儿
图片：网络