近年来，气候变化已成为影响全球生态系统稳定和人类社会可持续发展的一个重大事件。它如何通过改变物候（例如植物生长、动物繁殖启动等）影响植物与动物之间的关系，进而影响有害动物种群的暴发仍是一个未解之谜。

　　鼠类广布于我国内蒙古草原，对气候变化十分敏感。受气候变化等因素影响，鼠类种群数量频繁暴发，其取食和挖洞活动可严重破坏草场，并传播鼠疫等人畜共患病，对当地畜牧业生产、卫生防疫和生态环境建设造成严重威胁。但正常年份，它们作为生态系统中的关键物种，在维持生态系统物质、能量循环等方面发挥着重要作用。研究其对气候变化的响应和适应机制，对于阐明鼠类种群暴发成灾机制，提出鼠害防控和草原保护对策均具有十分重要的意义。

　　中国科学院动物研究所张知彬研究员领导的合作团队，在内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市毛登牧场，建立了24个大型的生态因子模拟实验围栏（围栏大小：60米*80米），以布氏田鼠为研究对象（图1），选取了12个围栏用以研究气候变化下降水模式改变对布氏田鼠种群暴发的影响（图1）。该研究设施排除了其他因素的干扰作用，采用泵压喷灌控制降水时间和强度。研究时间长达10年，标记和重捕布氏田鼠18452只，调查植物样方3000块。

　　实验初期（2010-2015），团队主要围绕验证降水是干旱区鼠类种群暴发的关键因子这一传统理论展开，发现5-9月均匀增雨未能显著增加布氏田鼠的种群数量。于是，科研团队调整研究思路和方案，侧重探索降雨季节模式变化对种群的影响，又经过4年的实验（2016-2019），结果发现，降雨增加的时机对鼠类种群暴发至关重要。春季（5-6月）的增雨可显著促进布氏田鼠喜食植物的返青、发芽提前、生物量增加，进而促进了布氏田鼠的生长和繁殖（图2）；但夏季（7-9月）增雨的正作用相应不明显。如果降雨增加过多，则因雨水灌洞导致田鼠溺亡（图1b），不利种群增长。该研究揭示了布氏田鼠种群暴发的气候驱动因子和机制，发现气候对鼠类种群发生的影响具有时间和强度依赖的复杂性特征。

　　当前，全球气候变暖的大背景下，世界各地降水季节分配模式不尽相同。该研究成果提示，深入研究气候变化模式对动物种群动态的影响机制，阐明气候变化的复杂生态学效应，对于开展生物灾害预警与防控以及生物多样性保护具有十分重要的意义。同时，加强大型生态学设施建设和长期定位研究，对于厘清气候变化的生态学效应十分必要。

　　该研究于2021年10月14日在线发表在美国科学院院刊（PNAS）上。该研究由中国科学院动物研究所、中国科学院生物互作卓越创新中心、扬州大学、瑞士苏黎世大学、澳大利亚悉尼大学、美国密西西比州立大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学合作完成。中国科学院动物研究所助理研究员李国梁、副研究员宛新荣、扬州大学殷宝法副教授为共同第一作者，中国科学院动物研究所张知彬研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院B类战略性先导项目（XDB11050300）和科技部973项目（2007CB109100）的资助。

图1 布氏田鼠和喷灌设施（a）、因降水过多导致个体溺亡（b）和野外大型实验围栏（c）

图2 不同降雨模式对布氏田鼠种群（a）、繁殖（b）和生长（c）的影响。Control，对照围栏。Phase 1(实验1期): R50， R100指均匀增雨50，100毫米。 Phase 2(实验2期): ER130,ER260指增雨130,260毫米,偏向春季增雨。Phase 3(实验3期): ER130,LR130指增雨130毫米,分别偏向春季、夏季增雨。自：Li et al., (2021).

成果介绍视频

　　论文doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2023691118

　　论文链接：https://www.pnas.org/content/118/42/e2023691118/tab-article-info

　　Guoliang Li#, Xinrong Wan#, Baofa Yin#, Wanhong Wei, Xianglei Hou, Xin Zhang, Erdenetuya Batsuren, Jidong Zhao, Shuli Huang, Xiaoming Xu, Jing Liu, Yiran Song, Arpat Ozgul, Christopher R. Dickman, Guiming Wang, Charles J. Krebs, Zhibin Zhang*. (2021). Timing outweighs magnitude of rainfall in shaping population dynamics of a small mammal species in steppe grassland. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (42): e2023691118.