梁卜之， 陸施毅， 彭愛惠， 曾桂傳， 黃中豪*，李友邦*

(1.珍稀瀕危動(dòng)植物生態(tài)與環(huán)境保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(廣西師范大學(xué))，廣西 桂林 541006；2.廣西珍稀瀕危動(dòng)物生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(廣西師范大學(xué))，廣西 桂林 541006;3.廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006)

動(dòng)物需要攝入不同營養(yǎng)組分以維持正常的生理功能，營養(yǎng)元素缺乏或不足對(duì)動(dòng)物健康有影響，例如：Mn和Zn對(duì)動(dòng)物繁殖功能具有重要作用，缺Mn會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物繁殖能力下降，缺Zn會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物生長發(fā)育遲緩、生殖衰竭、免疫缺陷和認(rèn)知功能受損[1-2]；Ca對(duì)于動(dòng)物的骨骼發(fā)育極為重要，缺鈣導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥[3]；Mg對(duì)動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)很重要，能調(diào)節(jié)肌肉和中樞神經(jīng)活動(dòng)，且可以激活體內(nèi)多種酶，參與動(dòng)物體內(nèi)大多數(shù)新陳代謝活動(dòng)[4]; 蛋白質(zhì)是動(dòng)物生長發(fā)育必須的營養(yǎng)成分[5]。

非人靈長類對(duì)食物的選擇主要由其食物種類及其營養(yǎng)組分決定[6]。目前普遍認(rèn)為靈長類偏好高蛋白[7-8]或低纖維[5,9-11]食物，食物中礦物質(zhì)含量也與靈長類的食物選擇相關(guān)，包括正相關(guān)和負(fù)相關(guān)。例如黑猩猩Pantroglodytes經(jīng)常性地食用腐木補(bǔ)充Na元素[12]。紅尾長尾猴Cercopithecusascanius偏好Cu含量高的食物[13]，黃尾絨毛猴L(fēng)agothrixflavicauda選擇取食低K低Ca的土壤補(bǔ)充微量元素[14]。靈長類一些稀有行為，例如黑葉猴[15]與白頭葉猴Trachypithecusleucocephalus[16]舔舐巖壁及黑猩猩食用黏土等行為也被認(rèn)為與補(bǔ)充礦物質(zhì)有關(guān)[17]。因此，了解動(dòng)物的營養(yǎng)需求對(duì)探究其生理、行為、生態(tài)與進(jìn)化等有著重要作用[18]。

黑葉猴是石山特有珍稀靈長類，分布在越南北部以及我國廣西、貴州和重慶溶洞較多的石山地區(qū)[19]。黑葉猴取食植物的種類與部位有季節(jié)性變化，它們以樹葉尤其是嫩葉作為主要食物，取食比例達(dá)55.8%[20]，當(dāng)雨季果實(shí)充沛時(shí)則大量取食果實(shí)，其取食比例可達(dá)66.7%[21]。黑葉猴營養(yǎng)生態(tài)學(xué)研究中，往往以單一的營養(yǎng)組分分析其覓食策略，例如水分[22-23]、纖維素[24]、粗蛋白[25]與單寧[26]，或者是測(cè)定黑葉猴食物中不同營養(yǎng)組分含量，但只是將各營養(yǎng)組分進(jìn)行單獨(dú)分析[27]，并沒有考慮營養(yǎng)組分的共同作用。而在其他物種中發(fā)現(xiàn)多種營養(yǎng)組分存在共同作用，即動(dòng)物的覓食策略由多種營養(yǎng)組分共同決定[5-6,18]。黃曉紅等[28]認(rèn)為需要考慮各種營養(yǎng)組分才能全面了解黑葉猴的覓食策略。石山環(huán)境下的植物富含Ca、K、Mg[29]，黑葉猴為適應(yīng)石山地區(qū)的高鈣環(huán)境，進(jìn)化出Ca2+通道蛋白，有效減少Ca2+內(nèi)流[30]?；陟`長類飲食的復(fù)雜性及黑葉猴生活的石山地區(qū)特點(diǎn)，本研究關(guān)注如下幾個(gè)問題：1)黑葉猴的食性選擇是否回避富含Ca、K、Mg及其他礦物質(zhì)的食物？2)黑葉猴采取何種覓食策略應(yīng)對(duì)石山地表缺水的環(huán)境？3)石山環(huán)境下的黑葉猴，其食物選擇是否與其他靈長類一樣，受蛋白-纖維比值的影響？

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)與對(duì)象

研究地點(diǎn)位于廣西的西大明山自治區(qū)級(jí)保護(hù)區(qū)(107°14′55″～107°50′15″E,22°37′10″～23°7′44″ N)，屬典型喀斯特地貌[31]，全年平均溫度25 ℃，最高溫度39.5 ℃，最低溫度-0.5 ℃[32]。雨季(5月至9月)和旱季(10月至次年4月)明顯，春(3月至5月)、夏(6月至8月)、秋(9月至11月)、冬(12月至次年2月)四季分明[33]。

2016年9月至2017年8月，先后選取2群黑葉猴群作為觀察對(duì)象，分別命名為A群和B群。A群組成如下：成年雄性1只，成年雌性4只和未成年個(gè)體6只。后因該群被全雄群攻擊而進(jìn)入深山，無法觀察，于是將研究對(duì)象改為B猴群。B群的個(gè)體組成為成年雄性1只，成年雌性6只和未成年個(gè)體1只。

1.2 數(shù)據(jù)收集和樣本分析

采用瞬時(shí)掃描取樣法(instantaneous scan sampling)收集黑葉猴的覓食行為數(shù)據(jù)[34]，以15 min為一個(gè)掃描單元，每次掃描持續(xù)5 min，取樣間隔10 min，以保證樣本間的相對(duì)獨(dú)立性。掃描時(shí)從猴群的最左側(cè)開始，依次觀察所見個(gè)體在取樣時(shí)的活動(dòng)類型。當(dāng)取樣個(gè)體覓食時(shí)，記錄其取食植物的種類和部位。食物部位劃分為嫩葉、成熟葉、果實(shí)、花與莖[35]。

每個(gè)月到采樣點(diǎn)對(duì)黑葉猴取食的植物進(jìn)行采樣。當(dāng)猴群離開后，每種植物采集總質(zhì)量大于等于50 g樣本；如果植物在懸崖上無法采集，到其他地方采集同種幾株植物樣本混合，以減少誤差[36]。樣本裝在規(guī)格相同的封口袋中，用電子天秤(PE-HD型)測(cè)濕質(zhì)量m1，再將樣本帶回實(shí)驗(yàn)室，恒溫60 ℃干燥至恒質(zhì)量m2，封口袋質(zhì)量記為m3。干燥處理之后，粉碎過0.5 mm篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

粗蛋白含量采用凱氏定氮儀(KDY-9830)測(cè)定。中性洗滌纖維(NDF)與酸性洗滌纖維(ADF)的含量測(cè)定采用酸堿洗滌法。使用恒溫消解儀(DTD-40)消解食物樣本，通過原子吸收分光光度計(jì)(PinAAcle 900H，產(chǎn)地美國)測(cè)定礦物質(zhì)含量[37]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)黑葉猴取食某一食物種類的取食比例，將食物分為主要食物(staple food)(大于等于1%)與次要食物(minor food)(小于1%)[32]。

不同食物種類或部位的取食比例計(jì)算公式[38]：Pk=Ck/F。式中：Pk為不同食物種類或部位所占的比例；k為采食的植物種類或采食的部位；Ck為采食植物類別k的總和；F為采食樣本的總和。

將嫩葉、成熟葉、果實(shí)各部位的獨(dú)立樣本(n=161)全部投入廣義線性模型。以黑葉猴不同食物種類的取食比例作為響應(yīng)變量(因變量)，水分、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、灰分、Zn、Ca、K、Mg、Cu、Fe、Mn這12種營養(yǎng)組分作為預(yù)測(cè)變量(自變量)，使用廣義線性回歸(GLM)與模型平均(Model averaging)進(jìn)行分析，根據(jù)AIC值(akaike information criterion)篩選模型，ΔAIC ≤ 2的模型認(rèn)為是最佳模型[7,39]，其中，最優(yōu)模型Model 1為AIC=45.82, ΔAIC=0,df=5,W=0.140。通過求和各最佳模型的Wi值，獲得每個(gè)預(yù)測(cè)變量的相對(duì)重要值(Wip)[7]。為使回歸的結(jié)果更加準(zhǔn)確，我們對(duì)數(shù)值型數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og10(x+1)轉(zhuǎn)化，對(duì)百分比數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦平方根轉(zhuǎn)化。顯著性水平設(shè)為0.05。所有數(shù)據(jù)處理與分析均在Microsoft Excel for Windows、SPSS 21.0和R 4.0.0統(tǒng)計(jì)軟件上完成。

2 研究結(jié)果

2.1 黑葉猴食物種類和取食比例

采集到黑葉猴食物種類共計(jì)23種(包括9種主要食物和14種次要食物)，取食比例為0.02%～6.81%，詳見表1。在主要食物中，海南翼核果Ventilagoinaequilateralis的取食比例最高，為6.81%，取食部位為嫩葉。在次要食物中，野葛Puerariamontana的取食比例最高，為0.51%，取食部位為嫩葉。

表1 西大明山黑葉猴食物樣本種類組成

2.2 食物中礦物質(zhì)元素含量變化及對(duì)食物選擇的影響

嫩葉部位主要食物中Mn、Mg和K的含量顯著高于次要食物(K:U=1 143.0,n=122,P=0.023；Mg:U=1 066.0,n=122,P<0.001; Mn:U=1 139.0,n=122,P=0.022)，其他礦物質(zhì)在主要食物與次要食物間無顯著差異(Zn:U=1 486.0,n=122,P=0.728; Cu:U=1 353.0,n=122,P=0.274; Fe:U=1 428.5,n=122,P=0.502; Ca:U=1 315.0,n=122,P=0.191)。詳見表2。

在成熟葉主要食物中Mn和Mg的含量顯著地高于次要食物(Mn:U=32.0,n=24,P=0.026；Mg:U=27.0,n=24,P=0.012)，其他礦物質(zhì)在主要食物與次要食物間無顯著差異(Zn:U=65.0,n=24,P=0.770; Cu:U=39.0,n=24,P=0.069; Fe:U=56.0,n=24,P=0.412; K:U=53.0,n=24,P=0.320; Ca:U=56.0,n=24,P=0.412)。詳見表2。

果實(shí)部位，主要食物與次要食物間礦物質(zhì)含量無顯著差異(Zn:U=17.0,n=15,P=0.885; Cu:U=6.5,n=15,P=0.097; Mn:U=11.0,n=15,P=0.312; Fe:U=10.0,n=15,P=0.248; Mg:U=7.0,n=15,P=0.112; K:U=17.0,n=15,P=0.885; Ca:U=15.0,n=15,P=0.665)。詳見表2。

廣義線性回歸結(jié)果見表3。由表可見，食物各種礦物質(zhì)中，只有Mg(β=0.238,P=0.002,Wip=0.410)是決定黑葉猴取食比例的顯著因素。根據(jù)回歸結(jié)果得到14個(gè)最佳模型(ΔAIC ≤ 2),進(jìn)一步作模型選擇后，有6種礦物質(zhì)進(jìn)入最佳模型，分別為Ca、Cu、Fe、K、Mg和Zn(表 4)。礦物質(zhì)中，只有Mg(β=0.250,P<0.001,Wip=1.000)進(jìn)入最優(yōu)模型Model 1(表4)，可見Mg元素顯著影響黑葉猴取食比例，Mg元素可能是影響黑葉猴食物選擇的因素之一。

2.3 食物中水分變化及對(duì)食物選擇的影響

在嫩葉中主要食物中的水分含量顯著高于次要食物(U=1 046.0,n=122,P=0.005)。

成熟葉和果實(shí)中，水分含量在主要食物和次要食物中都無顯著差異(成熟葉:U=63.0,n=24,P=0.682; 果實(shí):U=7.0,n=15,P=0.112, 表 2)。

廣義線性回歸結(jié)果表明，食物中水分(β=0.351,P=0.029,Wip= 0.136)是決定黑葉猴取食比例的顯著因素(表3)。根據(jù)回歸結(jié)果得到14個(gè)最佳模型(ΔAIC≤2)，進(jìn)行模型選擇后，水分(β=0.281,P=0.046,Wip=0.940)進(jìn)入最優(yōu)模型Model 1(表5)。水分可能是影響黑葉猴食物選擇的因素之一。

2.4 食物中營養(yǎng)成分變化及對(duì)食物選擇的影響

嫩葉部位，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的含量在主要食物與次要食物中存在顯著差異，詳見表2。其中，主要食物中NDF含量低于次要食物，但ADF含量高于次要食物(NDF:U=1 064.0,n=122,P=0.007; ADF:U=1 182.0,n=122,P=0.040)。嫩葉中其他營養(yǎng)成分在主要食物與次要食物間差異不顯著(粗蛋白:U=1 277.0,n=122,P=0.128; 灰分:U=1 435.0,n=122,P=0.525)。

成熟葉部位，各營養(yǎng)成分在主要食物與次要食物間差異不顯著(粗蛋白:U=69.0,n=24,P=0.953; NDF:U=55.0,n=24,P=0.380; ADF:U=69.0,n=24,P=0.953; 灰分:U=58.0,n=24,P=0.482)。

果實(shí)部位，各營養(yǎng)成分在主要食物與次要食物間差異不顯著(粗蛋白:U=9.0,n=15,P=0.194; NDF:U=15.0,n=15,P=0.665; ADF:U=10.0,n=15,P=0.248; 灰分:U=11.0,n=15,P=0.311)。

廣義線性回歸結(jié)果表明，食物中的營養(yǎng)成分，只有NDF(β=-0.196,P=0.012,Wip=0.217)是決定黑葉猴取食比例的顯著因素(表3)。根據(jù)回歸結(jié)果得到14個(gè)最佳模型(ΔAIC≤2)，進(jìn)行模型選擇后，除灰分外其他營養(yǎng)成分全部進(jìn)入最佳模型(表4)，只有NDF(β=-0.193,P=0.010,Wip=1.000)進(jìn)入最優(yōu)模型Model 1(表5)。營養(yǎng)成分中只有NDF顯著影響黑葉猴取食比例，NDF可能是影響黑葉猴食物選擇的因素之一。

表 2 主要與次要食物不同取食部位營養(yǎng)成分含量

表3 營養(yǎng)因子對(duì)黑葉猴覓食比例影響的廣義線性回歸結(jié)果

表4 排名前14的回歸模型(ΔAIC≤2)

表5 營養(yǎng)因子對(duì)黑葉猴覓食比例影響的模型平均結(jié)果

3 討論與結(jié)論

3.1 礦物質(zhì)元素對(duì)黑葉猴取食的影響

攝入足量礦物質(zhì)對(duì)于靈長類是相當(dāng)必要的。通常，靈長類會(huì)選擇性地利用不同食物以達(dá)到礦物質(zhì)平衡[3]，甚至為了獲得自身所需礦物質(zhì)而產(chǎn)生特定的行為[12]，例如Zhou等[15]發(fā)現(xiàn)黑葉猴有舔舐巖壁的行為，而白頭葉猴也有類似行為[16]，這可能是為了增加礦物質(zhì)的攝入。一些元素，例如Mg對(duì)動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)很重要，能調(diào)節(jié)肌肉和中樞神經(jīng)活動(dòng)，且可以激活體內(nèi)多種酶，參與動(dòng)物體內(nèi)大多數(shù)新陳代謝活動(dòng)[4]。在本研究中，黑葉猴取食嫩葉和成熟葉部位時(shí)，選擇的主要食物Mg含量相較于次要食物更高；同時(shí)，回歸結(jié)果表明Mg是對(duì)黑葉猴取食比例影響最大的因素。這個(gè)研究結(jié)果與弄崗黑葉猴的研究結(jié)果[37]一致，也與一些靈長類，例如黑掌蜘蛛猴Atelesgeoffroyi[2]和西非低地大猩猩Gorillag.gorilla[4]傾向選擇富含Mg食物的研究結(jié)果一致。值得一提的是，本研究發(fā)現(xiàn)即便NDF含量低而ADF含量高的食物依然被黑葉猴選擇作為主要食物，可見西大明山區(qū)域的黑葉猴在食物選擇時(shí)會(huì)優(yōu)先保證Mg的攝入。

其他礦物質(zhì)元素也會(huì)影響一些靈長類的食物選擇，例如Zn[1]、Cu[13]、Mn[2]、Fe[17]、Na[12]、K[40]與Ca[14]這些礦物質(zhì)。盡管在一些部位中，黑葉猴主要食物中Cu、Mn和K的含量高于次要食物，但本次研究并未發(fā)現(xiàn)西大明山黑葉猴對(duì)這些礦物質(zhì)存在偏好(表4)。石山生境下的植物大多富含Ca，在長期進(jìn)化下黑葉猴體內(nèi)有Ca2+通道蛋白，對(duì)高血鈣產(chǎn)生抗性[30]，這可能是食物中Ca含量對(duì)黑葉猴食物選擇沒有影響的原因之一。另外，可能與礦物質(zhì)之間會(huì)產(chǎn)生作用有關(guān)，因?yàn)橐环N礦物質(zhì)的過量攝入或不足往往會(huì)影響另一種礦物質(zhì)的吸收，故靈長類會(huì)以一定的礦物質(zhì)比例去選擇食物[3]。

3.2 水分含量對(duì)黑葉猴取食的影響

黑葉猴取食嫩葉部位時(shí)，其主要食物相較于次要食物有著更高的含水量。而黑葉猴取食水分含量小于嫩葉的成熟葉部位時(shí)，其中主要食物往往Mg含量高于次要食物，但水分含量并無差異?？梢姾谌~猴在食物選擇時(shí)會(huì)優(yōu)先保證Mg的攝入。雖然水分的貢獻(xiàn)值相較Mg更低，但水分含量依然是影響黑葉猴覓食偏好的重要因素之一，這與弄崗保護(hù)區(qū)黑葉猴的研究結(jié)果[23]一致。一般來說，野生動(dòng)物補(bǔ)充水分主要有2種方法——直接飲用地表水和從食物中獲得水分。黑葉猴棲息的喀斯特環(huán)境中，地表水缺乏[31]，故黑葉猴可能選擇取食水分含量高的食物補(bǔ)充水分，以應(yīng)對(duì)缺乏地表徑流的石山環(huán)境。這種適應(yīng)策略也被其他石山靈長類采用，例如白頭葉猴[41]、弄崗黑葉猴[37]和熊猴Macacaassamensis[7]，非石山地區(qū)靈長類也有依靠食物補(bǔ)充水分的報(bào)道[42]。值得注意的是，本次研究結(jié)果與以往研究結(jié)果[22]不同。這種不同，可能是黑葉猴行為在年份間變化的結(jié)果，也可能是以往研究未考慮多種因素相互作用的結(jié)果，比如過往研究沒考慮到Mg元素對(duì)黑葉猴取食的影響，西大明山黑葉猴應(yīng)當(dāng)是滿足Mg的攝入之后追求高含水量的食物。

3.3 纖維素含量對(duì)黑葉猴取食的影響

纖維素對(duì)大部分動(dòng)物來說都是難以吸收且能量較低，富含纖維素的食物一般被認(rèn)為是低質(zhì)量食物[11,24]。Milton[8]提出蛋白質(zhì)-纖維模型，認(rèn)為食物中纖維素的含量影響靈長類食物選擇，且靈長類喜食蛋白-纖維比高的食物。石山靈長類往往會(huì)選擇蛋白-纖維比高的食物，例如德氏葉猴Trachypithecusdelacouri[43]與印支銀葉猴T.germaini[9]。非石山地區(qū)的葉食性靈長類也一樣，例如滇金絲猴Rhinopithecusbieti[32]、怒江金絲猴R.strykeri[10]及食物充裕時(shí)的川金絲猴R.roxellana也偏好低纖維食物[11]。葉猴能通過瘤胃消化食物中的纖維素，為黑葉猴提供活動(dòng)所需的能量[44]，其近親白頭葉猴正是大量取食樹葉以保證獲得充足的食物[45]。本次研究的結(jié)果表明，雖然NDF與黑葉猴取食比例存在負(fù)相關(guān)，但在成熟葉與果實(shí)部位中，主要食物NDF含量高于次要食物，表明它們可能仍偏向于纖維含量較高的食物；此外，黑葉猴會(huì)選擇NDF含量低ADF含量高的植物作為主要食物，這類食物往往含有較高的Mg元素。本文研究結(jié)果顯示，西大明山黑葉猴很可能是為了保證Mg的攝入而放棄一部分能量的攝入，選擇取食低纖維素食物的覓食策略。

3.4 蛋白質(zhì)含量與黑葉猴的食物選擇

蛋白質(zhì)對(duì)動(dòng)物生長、發(fā)育與繁殖極其重要，植食性靈長類通過取食植物攝入蛋白質(zhì)的量處于比較低的水平[5]。靈長類對(duì)蛋白質(zhì)的攝入有3種策略：第一，選擇蛋白質(zhì)含量高的食物以豐富自身蛋白質(zhì)的攝入，例如熊猴[7,46]。第二，在一天中恒定攝入蛋白質(zhì)，例如冕狐猴Propithecusdiadema[47]。第三，食物蛋白含量對(duì)靈長類的食物選擇沒有影響[9,48]。在本研究中，黑葉猴各部位主要食物與次要食物中蛋白質(zhì)含量并無差異，且回歸分析結(jié)果也表明蛋白質(zhì)不是影響黑葉猴取食比例的因素。顯然，本研究中食物的蛋白質(zhì)含量對(duì)黑葉猴食物選擇沒有影響，這與此前同地區(qū)黑葉猴的研究結(jié)果[25]相一致。可能原因有：首先，有研究指出，由于靈長類生長緩慢，它們不需要高蛋白食物[49]。其次，可能是特殊的生理機(jī)制，使得黑葉猴選擇食物時(shí)不受蛋白質(zhì)含量的影響。疣猴能高效利用血液中的氮[50]且腸道菌群可能可以合成必須氨基酸[51]。最后，李友邦等[25]認(rèn)為，黑葉猴片段化的喀斯特棲息地存在顯著的邊緣效應(yīng)，邊緣地帶植物葉子比棲息地內(nèi)部同種植物的葉子含有更高更易獲得的營養(yǎng)。破碎化生境下的黑葉猴有穩(wěn)定的高蛋白食物來源，能夠保證它們對(duì)蛋白質(zhì)的需求。

3.5 結(jié)論

本研究綜合考慮多種營養(yǎng)元素對(duì)黑葉猴食物選擇的影響，證實(shí)多種營養(yǎng)組分(Mg、水分)共同決定了西大明山保護(hù)區(qū)黑葉猴的覓食策略。