夏季牧场植被与粪便样品采集   兰州大学供图

■本报记者 温才妃 通讯员 法伊莎

说起牦牛，大家眼前浮现的可能是长长的毛发和魁梧健壮的身躯。其实牦牛并不是一种“四肢发达头脑简单”的动物。

在数百万年的进化历程中，它们体内形成了完整的适应机制，能根据季节性牧草变化选择食物，且与肠道内的微生物菌群起交互作用，进而能从有限的饲草中获得更多的营养，以应对青藏高原恶劣的自然环境。可以说，牦牛是一种能适应高寒高海拔环境的非常聪明的动物。

近日，兰州大学生命科学学院、草地农业生态系统国家重点实验室教授龙瑞军团队和云南大学省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室研究员张志刚团队联合在《生物膜和微生物》上发表成果，探明了牦牛适应逆境的食性选择特征及其与肠道微生物互作的新机制，为其健康养殖与科学管理提供依据。

根据冷暖改变肠型

牦牛作为一种“全能”家畜，在遗传学上是一个极为宝贵的基因库，对人类有不可忽视的生态、社会及经济意义。关于极端高原环境下放牧动物采食哪些牧草，及其季节性变化和微生物群的互作关系的研究一直是国际相关领域的研究热点和难点。

从2016年开始，龙瑞军团队的博士生郭娜和团队成员每年都要往返位于青藏高原东北边缘的甘肃省天祝县多次。在这个海拔3000~3700米的高原牧场上放牧，辗转春、夏、秋、冬四季牧场。

传统放牧管理学认为，放牧牦牛主要采食禾本科和莎草科植物，但龙瑞军团队却发现，牦牛四季均以采食富含蛋白的阔叶杂类草为主。在4年的研究中，团队发现这片草场有411种植物，牦牛会吃其中80种以上，以禾本科、莎草科、蓼科、菊科和蔷薇科植物为主。

春季，阔叶的杂类草由于扎根深、返青早，同时营养丰富，因此成为牦牛最优选择。夏季百草丰茂，牦牛就会有更多选择，叶子软、营养丰富的杂类草同样是其最爱。秋季植物种子成熟，富含蛋白质和淀粉，牦牛采食时间更长，以贮存更多的营养过冬。冬季植被量减少，无论是阔叶类的牧草还是毒草都成为牦牛维持生命的食物。

郭娜跟着在不同草场区域采食的牦牛群，采集它们新鲜的粪便样本，保存在液氮罐里回实验室分析。根据实验结果分析得出牦牛放牧采食牧草种类的季节变化特征，并发现了牦牛的三种肠型及其肠道微生物功能。

研究发现，放牧采食牧草种类的季节性变化是影响肠道微生物的主要因素之一，牦牛为适应高原环境，会根据采食牧草种类的暖季（夏季）和冷季（春、秋和冬季）改变肠型。肠型Ⅲ贯穿于四季，暖季由肠型Ⅱ主导，冷季由肠型Ⅰ主导。其中肠型Ⅰ能有效提高冷季牦牛对能量和氮素利用效率，这些肠型都有利于牦牛应对严酷环境下的营养问题。

“一方面牦牛舌短且味蕾退化利于啃食短草和拓宽食谱，另一方面它们会根据草地植物的可利用性，选择对自身最有利的采食方式，以获取更多的营养物质。这三类肠型的发现可以验证为何牦牛能量和蛋白利用效率高。”龙瑞军说。

低碳节氮的环境友好型家畜

牦牛是世界上生活在海拔最高处的大型反刍动物，全世界约1600万头牦牛有95%生活在中国，以家养为主，藏族同胞的衣、食、住、行、烧、耕等都离不开它。

目前，我国高原放牧牦牛的经营管理大多数实行家庭牧场、合作社和公司+牧户的经营模式，在不同季节如何对牦牛进行精准饲养管理是牦牛产业提质增效的重要方面。除此之外，高原野生动物与家畜以及家畜间的放牧竞争日趋激烈。放牧牦牛采食牧草种类的准确量化也为同域其他草食哺乳动物的保护与生产提供了参考。

同时，牦牛也是“低碳”和“节氮”的畜种。“反刍动物饲养释放的甲烷大概占人类活动的22%，反刍动物饲养过程中会将其采食饲料能量的15%以甲烷的形式释放于大气中，既造成了饲粮浪费，又增加了温室效应。”龙瑞军说，“牦牛对食物的高利用率使得其排放的甲烷及尿液中的氮含量维持在较低水平，恰好是国际上寻找低碳节氮的环境友好型家畜。”

在放牧生态系统中，最主要的矛盾就是草与畜的矛盾，处理好放牧家畜与草地植被生长的关系才能促进放牧生态系统的良性发展，达到草畜共赢。

龙瑞军团队从事青藏高原草畜生产与系统管理研究已有三十多年，首次提出了青藏高原草地生态系统具有生态、生产、生活之“三生”服务功能的系统理念，构建了草畜生态系统“土—草—畜—人”的“四位一体”管理模式，强调了人在系统中作为管理者的关键角色，为草原牧区的可持续管理指明了路径。下一步，该团队将在此研究基础上进一步完善牦牛的饲养管理，为青藏高原放牧牦牛的健康养殖和科学管理提供理论和实践指导。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41522-021-00207-6