大鵟幼鳥。張多鈞 攝

觀察。張多鈞 攝

　　三萬多年前（化石推測時間），一群獵隼從非洲向東擴散，約2.1萬年前，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。

　　這種起源三萬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高原低氧、低溫、強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，記者走進中國科學院動物研究所黃河源野生動物保護研究示范站，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科學院動物研究所詹祥江研究團隊建立的野外研究站，為什么要在三江源國家公園黃河源園區(qū)開展獵隼研究，胡莉認為這或許是出于一種家國情懷。

　　“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的本底信息，有關青藏高原獵隼的科學研究也幾近空白。這對于長期研究獵隼的科學家而言是很難接受的。因此，2014年，通過國家高層次人才引進回國后，詹祥江研究員帶領他的研究團隊開啟了對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，將科研站設在此處，可以就地評估猛禽保護的成效，便于開展深入的保護生物學研究。通過對瑪多縣為代表性的地域實施猛禽就地保護，對整個青藏高原地區(qū)猛禽的保護都具有示范意義。

　　因此，2014年，研究團隊與三江源國家級自然保護區(qū)（現(xiàn)三江源國家公園）合作，在瑪多縣設立中國科學院動物研究所黃河源野生動物保護研究示范站，并首次將分子生物學實驗室搬上野外高原。

　　高原獵隼的研究首先從尋找大自然中獵隼的野生巢開始，研究團隊原本以為這項工作會很簡單，而結果卻出乎意料的難。

　　“早在2011年，我的導師帶領團隊成員在高原無人區(qū)進行科學考察，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)獵隼的第一個自然巢?！焙蛘f，發(fā)現(xiàn)第一個自然巢后，緊接著就有第二個、第三個、第四個……這些自然巢的發(fā)現(xiàn)，對于接下來的科學研究起到了至關重要的作用。

　　之后的10多年時間里，詹祥江研究員每年都會組織人員對青藏高原進行科學考察，幾乎涵蓋高原的四季，累計下來已經(jīng)開展了大大小小的野外調(diào)查上百次。其中，團隊的“90后”李帆已堅守黃河源頭的猛禽調(diào)查工作長達六年。

　　夏季是科考的主要時期，主要是因為夏季是獵隼的繁殖期，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、行為觀測和相關的樣品采集等工作。

　　胡莉告訴記者：“為了減少對獵隼繁殖的影響，我們在繁殖期間進行相機安置、環(huán)志、采樣等過程中，會先等獵隼父母離巢，然后迅速爬上鳥巢完成工作，整個過程一般不會超過十分鐘。通過掌握猛禽活動規(guī)律、食性特征及繁殖情況等，建立相關的猛禽動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，可以為瀕危猛禽的保護和管理提供有效的科技支撐和手段?！?/p>

　　研究團隊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)合作搭建人工巢對猛禽實施就地保護。獵隼的復壯受制于自然巢數(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多個人工巢，猛禽上巢率為40%以上。團隊的樣線調(diào)查結果顯示，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數(shù)量逐年上升，從100多巢上升至近300巢。

　　研究團隊通過黃河鄉(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300只以上，出飛率則高達90%以上。人工巢的搭建既為青藏高原獵隼種群的種群復壯提供了有力保障，也為鼠（兔）害的生態(tài)防治打下了堅實基礎，有利于維持當?shù)刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

　　研究團隊結合對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。通過基因組學研究解答了獵隼為什么會適應高原環(huán)境，并向青藏高原遷徙越冬。

　　低溫適應方面，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)了兩個從北極矛隼中滲入的關鍵基因，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增加的負效應。

　　低氧適應方面，發(fā)現(xiàn)高原獵隼基因組中一段正選擇信號最強的脫氧核糖核酸區(qū)域，盡管仍維持保守的空間三維結構，但其內(nèi)部調(diào)控元件與血紅蛋白基因間的互作增強，促使血紅蛋白更高表達，響應低氧壓力。

　　強紫外線適應方面，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，高原型片段的增強效應減弱，促進真黑色素的合成，減少了紫外線對高原獵隼的損傷。

　　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，胡莉帶隊來到黃河源園區(qū)開展野外調(diào)查研究。一到瑪多縣就出現(xiàn)了嚴重的高原反應，還是咬牙堅持了下來，并開展了一個多月的野外科考，“感受過惡劣的自然條件和高寒缺氧的環(huán)境，在有限的實驗室資源和較長的孤寂中切身體驗科研的艱辛，零距離接觸高原上的生生不息，才更能體會到高原生物奮斗不止的精神，從而轉化為科研人自強不息的動力?！?/p>

　　在研究團隊的所有成員身上，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，厘清了中國獵隼保護的研究現(xiàn)狀；基于獵隼全基因組結合生物信息和分子實驗技術篩選并建立了一套獵隼的個體識別系統(tǒng)；通過衛(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)野生動物研究中建立了種群轉錄組學的研究方法；首次揭示了核糖核酸在青藏高原動物低氧環(huán)境適應中的復雜性轉錄調(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物適應低氧的趨同進化機制。