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  对于一些无辣不欢的人们来说,辣椒就是一种不可“戒断”的念想,吃完便觉得神清气爽、回味无穷。其实多项研究表明,这辣味不是味觉,而是一种“热”“痛”觉。所以,人们长期以来认为,在哺乳动物中,只有人类具有主动进食辛辣食物的能力。而对于其他哺乳动物而言,“辣”则是一种强烈的疼痛信号,它们对那些带有“危险信号”的植物敬而远之。  不过,最近中国科学院昆明动物研究所的一项研究表明,还是有一些小动物愿意“以身犯险”,敢于把红辣椒这种吃了会“痛”的危险食物纳入自己的食谱中。  这种小动物,叫作树鼩。  研究发现,树鼩可以直接吃富含辣椒素的红辣椒,并且对含有辣椒素的食物不敏感。我们知道,辣椒素是红辣椒的主要成分,就是它让红辣椒产生了“热”“辣”“痛”的感觉。  而树鼩却不惧怕辣椒,这是为什么呢?研究发现,这是因为树鼩的辣椒素受体(TRPV1)发生了突变,而这一突变使得辣椒素对树鼩的TRPV1无效,当然树鼩也就感受不到辣椒的“辣”了。                                                                                         图片来自网络  不过,话又说回来,树鼩突变TRPV1需要一个漫长的过程,而辣椒引入东南亚地区仅仅才三百年历史,无法引起这一基因突变。树鼩是从哪儿练出这一身“吃辣”的本领呢?  其实,树鼩非常喜欢吃一种广泛生长在东南亚地区的胡椒属植物——芦子藤,而芦子藤富含一种很像辣椒素的成分——Cap2。这个Cap2让芦子藤也具有了“辣”的特性。  也就是说,树鼩是通过在吃芦子藤的过程中锻炼出了吃辣的本领,从而获得了食用更多辛辣植物的能力和更强的生存适应能力。  看到这里,你是不是愈发好奇了,这个爱吃辣的小家伙长什么样呢?                                                                                                   树鼩  是的,这就是树鼩,在中科院昆明动物博物馆“生物多样性保护”展区就能见到它们的矫健身姿。诶,这不就是小松鼠么?还真不是,人家只是长得像松鼠而已。仔细看看,这两位可是有很多不同之处呢。  可以对比一下:                                                                                   左:树鼩;右:松鼠。图片来自网络  从外形上看,树鼩和松鼠确实非常相像,某些行为习性也与松鼠类似,但是分类上却与松鼠不同目。  树鼩为攀鼩目小型半树栖食虫的哺乳动物,结构既有食虫类的特点,又有灵长类的特点,分类地位上界于原始食虫类与原始灵长类之间,是很奇特的动物,单独成目。  而松鼠,是啮齿目松鼠科的统称,其下包括巨松鼠亚科、松鼠亚科、南非松鼠亚科、丽松鼠亚科和亚非地松鼠亚科。它们的特征,就是长着毛茸茸的长尾巴。                                                                                                       树鼩和松鼠的区别  树鼩共有2个科5属20种。虽外形似松鼠,但吻较尖长;眼大,耳短而圆;头骨的眶后突发达,形成一完整的眼眶骨环,使眼窝和颞窝完全分开;尾毛蓬松,两侧对生;体重15~350克,体长12~22厘米。  除了笔尾树鼩是“夜猫子”外,其余树鼩都是在白天活动。它们是半树栖生活,平时的主食是各种昆虫,有时候也吃一些幼鸟幼兽和植物果实。哦,对了,其实它们胆子很小的,很容易受惊,所以可别轻易吓它。  树鼩栖息于我国西南和亚洲南部、东南部一带的山地森林地带,主要生活于热带和亚热带森林、灌丛附近,也常见于村寨附近的稀树灌丛。  别看树鼩很“小”,但在我们的科学研究中却有“大”分量。  树鼩是一种具有重要潜在应用价值的实验动物。                                                                          树鼩。图片来源:昆明灵长类研究中心  相较于啮齿类实验动物,树鼩在遗传进化地位及生理生化特征上都更接近于灵长类。在组织解剖学、生理学、生物化学、神经系统(脑功能)、代谢系统和免疫系统等方面与人类近似。此外,树鼩相比于灵长类动物,在生物医学研究中有着诸多优势,包括体型小、繁殖周期短、饲养成本低等。  现在,实验树鼩已经广泛应用于生物医药研究领域,尤其是在丙型肝炎、乙型肝炎、手足口病、代谢性综合征、抑郁症和“应激”等人类疾病的动物模型建立及机理研究方面独具特色,成为国内外学者的研究热点。  昆明动物所是我国最早开展树鼩人工驯养繁殖的单位,自从20世纪70年代开始,围绕树鼩的生物学特性、人工驯养繁殖和疾病模型创建、近交系培育和转基因技术等方面开展了持续而深入的研究,并建立了我国第一个较为完善的树鼩种质资源保存基地,每年向世界各地十余家著名单位提供上千只实验树鼩。                                                                利用体外培养的树鼩精原干细胞成功获得的世界首只转基因树鼩  2016年,昆明动物所完成了树鼩精原干细胞体外培养体系的首次建立,并利用体外培养的树鼩精原干细胞成功获得了世界首只转基因树鼩,实现了树鼩基因修饰技术的重大突破。  这项研究解决了树鼩研究中缺乏基因操作的技术瓶颈,为树鼩作为新型实验动物的广泛应用打下了良好基础。昆明动物所还在树鼩全基因测序、抑郁症模型、乳腺癌模型、糖尿病模型等方面的研究中取得重大进展。  所以,我们应该给予树鼩更多的敬意,同时我们也期待着,科学家能在相关的研究领域有更多的进展,从而推动科学家们在攻克肝炎、手足口病、抑郁症等多种疾病治疗的难关上有更多建树。

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  查尔斯·达尔文1835年搭乘“小猎犬号”考察船考察期间曾经遇见一种鸟,令他非常恶心,于是他在日记中对此写道:“这些鸟儿令人作呕,专为取食腐臭而生。”达尔文描述的鸟不是别的鸟,正是秃鹫。  当年笔者在新疆考察期间第一次看秃鹫时也有类似的感觉,记录如下:草原上躺着一只死去的牦牛,尸体早已腐烂,隔着几百米就可以闻到阵阵腐肉的气味。一群秃鹫夹杂着高山兀鹫,围在牦牛尸体旁,它们将头伸进牦牛肚子里取食内脏,头上沾满了血红的内脏……  正是这种令人作呕的鸟在高原上承担一项重要的任务——清理尸体。假如没有秃鹫以及其他食腐鸟类,荒野上将会堆满动物的尸体,人间会变成真正的炼狱。不仅如此,这些腐烂尸体还会传播疾病,给动物以及人类带来难以估量的影响。也就是说,正是由于秃鹫等鸟类及时清理了动物尸体,才有了干净的荒野。  秃鹫的食量惊人,1分钟能吞下大约1公斤肉,一群秃鹫在很短的时间内就能将一头牛吃得精光。  腐烂的肉中一般会含有大量的细菌、病毒。这种令其他动物望而却步的腐肉,为何却成为秃鹫的饕餮大餐?它们就不会中毒吗?  这其中的奥妙在于秃鹫拥有一个强大的胃,可令其百毒不侵。  秃鹫胃内酸性比人类的胃酸高十倍,可以大量消灭摄入的可致病细菌。科学家曾经解剖了一只秃鹫,发现其大肠内容物里,85%的面部皮肤微生物不见了。即便如此,一些难缠的细菌依旧可以在秃鹫的体内生存。秃鹫大肠里的微生物群落主要由两种厌氧菌组成——梭状芽孢杆菌和梭状杆菌,这两种菌类对其他动物都是致命的,比如某些梭状芽孢杆菌可以造成水禽大批量死亡,而梭杆菌纲—核梭杆菌可以引发人类的结肠癌。但秃鹫却可以与这两种细菌和平共处。  此外,另一项研究在秃鹫粪便里发现了湾炭疽杆菌,这种病菌可致炭疽病。可是秃鹫依旧没有被感染。  在这么多病菌环绕的情况下,秃鹫不仅存活下来,还活得如此滋润,这不得不说是一个奇迹。可是,它是如何做到的呢?  丹麦奥胡斯大学的LarsHestbjergHansen博士研究发现秃鹫肠道里的微生物种群起到关键作用,在长期的进化中,这些肠道细菌和秃鹫形成一种互惠的关系。比如梭状芽孢杆菌,这种杆菌在肠道里迅速繁衍,可以把复杂食物分解成重要的营养物质。作为回报,这些细菌需要稳定丰富的蛋白质来源。  此外,秃鹫体内拥有强大的免疫系统,可以产生针对梭菌属中某些菌种的抗体,可以抵御一些神经毒素。有了这些特殊能力,秃鹫在进食的时候可以首先滤掉容易感染的微生物,留下那些对自己有利的细菌。  正所谓一物降一物,大自然存在的每一个物种都有其生存的权利和本领,无论是鸟还是人,皆不可以貌取人(鸟)。  (作者:赵序茅,中国科学院动物研究所)

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      不久前,由北京食品学会主办,《食品工业科技》杂志社承办的“第十届食品科技北京论坛”在北京召开。来自全国各地的300余名食品行业代表出席论坛,围绕备受关注的益生菌、特医食品、婴幼儿乳品、营养功能性食品、老年食品等热点议题展开技术交流。      “干酪张”可预防二型糖尿病急性肝损伤和乳房炎等      益生菌是这几年的热门话题,越来越多的科学家开始投身于研发适合中国人自己的益生菌。“干酪乳杆菌Zhang”(简称“干酪张”)是中国自有原创益生菌菌种(株)之一,是益生菌领域科学家张和平2002年从内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗草原上自然发酵酸马奶样品中分离筛选出的。如今,经过大量的体外实验、动物实验、人群实验的验证,已证实“干酪张”具备例如预防二型糖尿病、急性肝损伤、乳房炎等多种重要的益生特性。      内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部马晨博士介绍称,他们是与马来西亚理工大学合作开展的大规模人群实验,共招募了165名志愿者,通过持续补充“干酪张”一年,从而评估其益生功能。      相关研究者也在会议报告中指出,在临床研究上,益生菌除了在消化、母婴、癌症、免疫等方面有直接或间接的影响外,近期更多的研究指向益生菌与心理相关疾病的关系,并在自闭症、抑郁症等领域有了初步成果。      老年食品应实现对老年人群的精准营养服务      中国疾病预防控制中心营养与健康所所长丁钢强和中国农业科学院农产品加工研究所所长戴小枫研究员都在报告中强调了未来个性化的精准营养服务的重要意义。      我国老龄化情况严重,截至2016年年底,全国60岁以上老年人口达2.3亿,80岁以上的高龄老人达2400万,失能、半失能老人近4000万。北京市营养源研究所副所长何梅研究员对于老年食品现状进行了分析,并建议要从分析老年人营养需求、生理状况、相关慢性病等方面开展,老年膳食的特点是营养均衡,食物种类多样,制作上要求食材细碎、软烂、无碎骨、无刺;质构方面要求普通餐,软食,半流质,流质;老年食品主要是适用于老年营养不良及营养风险的特殊医学用途配方食品,以及适用于慢性病,特殊需求的保健食品。      食品非加热技术已经走进人们的饮食生活      食品热杀菌技术在我国的食品行业中广泛应用,但中国农业大学食品学院副院长廖小军教授告诉我们,热杀菌技术其实会对食品品质造成不同程度的破坏。因此,自上世纪末以来,食品非热加工技术引起了科学家的关注和企业界的兴趣。科学家对超高压、脉冲电场、高压二氧化碳、高压均质、超声波等食品非热加工技术开展了系统的基础研究,短短不到50年的时间已经取得了重要进展。如很多果汁、肉制品等都已经体现了食品非热加工技术的高科技含量。       文/魏世平       责任编辑:刘铮

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  南方人免疫力更强,后代身高或可通过基因测算?  10月10日,华大在深圳国家基因库正式对外发布一项迄今为止最大规模的中国人基因组学大数据研究成果。这是由中国科学家主导,历时两年,对14余万中国人的无创产前基因检测数据进行深入研究后,首次揭秘中国人群基因遗传特征的科研成果,也是由华大主导的“百万人群基因大数据研究”项目的首秀。  对此,华大生命科学研究院院长、文章第一通讯作者徐讯博士表示,本次研究成果有两个重要意义,首先,这标志着生命科学产业已经从单个样本的检测和诊断,正式进入了基因大数据时代;其次,也验证了基于大人群的精准医学研究已成为新的科研模式,对基因组学大数据研究具有开创性价值。徐讯认为,此次研究成果也证明了生命科学产业已经从单个样本的检测和诊断,正式进入了基因大数据时代。  据了解,华大在2016年正式发起“百万人群基因大数据研究”项目,此次研究项目正是其第一期的成果。  南方人免疫力更强  在本次研究中,华大的研究小组成功构建了包含904万个多态性位点在内的中国人基因频率数据库(CMDB),其中约有20万个多态性位点属于首次发现,这是目前正式发表的最大规模的中国人群基因频率数据库。  值得一提的是,研究小组确定了6个在地区纬度方向上受到强烈自然选择的基因,它们在基因频率上呈现明显的南北差异,充分展现了饮食、气候、病原体等环境因素对中国人群的演化所起到的选择作用。  比如,由于古代在北方、西北等地区如新疆、青海和内蒙古等地可能由于蔬菜获取比较困难,导致生活在这些地区的人们肉类摄入比例较大,因此,促进脂肪代谢率的等位基因在这些地区有明显富集的趋势。  与机体免疫功能相关的编码红细胞补体受体I的基因CR1呈现了南方富集的现象。古代中国南方被称为南蛮瘴气之地,自然环境恶劣,病原微生物尤其是疟疾盛行,因此对于生存于该地区的人在免疫力方面有较高的要求。  此外,与耳垢干湿、体味(如狐臭)、大汗腺分泌等相关的ABCC11基因,也呈现了明显的南北方选择差异。除了部分广西、广东和海南的中国人没有这个基因突变之外。绝大部分的生活在北方温带气候地区的人们都有这个基因突变,突变结果表现为干性耳垢、体味较小、大汗腺分泌较少,这样可能更有利于北方的生存环境。而在南方,则没有这方面的自然选择压力,从而使野生型基因在南方长久地流传下来。  首次发现“怀双胞胎”基因  通过数据分析,研究小组一次性发现并且验证了48个与身高以及13个与BMI显著相关的基因位点,包括这些位点在内的常见突变位点分别解释了48%的身高遗传率以及10%的BMI遗传率。随着研究的进一步深入,科学家和算法工程师有可能可以利用这些信息构建适合于中国人的身高预测模型,通过基因数据推断个人的身高情况。  另外,研究小组对怀孕年龄和双胎怀孕两个表型进行了深入分析,发现了两个与怀孕年龄显著相关的基因位点,暗示着这两个位点的突变与生育力密切关联;与此同时,还在NRG1基因中发现了一个和双胞胎妊娠显著相关的突变位点,也就是说携带NRG1基因的突变,有更高的几率怀上双胞胎。  华大的研究小组还首次全面揭示了全国31个省级行政单位的人群病毒感染发生率以及病毒在血浆中丰度的分布。  研究发现,中国人血浆的病毒组与欧洲人存在比较大的差异,比如,在欧洲人群中排名前两位的分别是与皮肤急疹相关的疱疹病毒7型及与鼻咽癌相关的疱疹病毒4型,而在我国人群中排在首位的则是乙肝病毒,其感染发生率大约为2.5%。

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  2016年8月16日,世界首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。如今,“墨子号”已经在轨运行两年,超过了设计使用寿命,而科学团队依然在继续进行后续在轨拓展任务,勇攀空间量子信息科技高峰。  2010年底,曾经作为我国风云二号系列卫星总指挥的徐博明接到了一份来自中国科学院的特殊邀请,之后,他成了“墨子号”的工程总师。  如今,徐博明办公室的书架上,一个个气象卫星模型,一摞摞卫星技术、气象研究相关的书籍,蕴藏着当初的荣光。卫星模型的旁边,几本量子物理的书显得有些另类——《上帝掷骰子吗?》《光论》……  从零开始学习量子力学  2011年1月,中国科学院空间科学先导专项一期启动实施。量子科学实验卫星“墨子号”项目位列其中。就在项目启动前,2010年底,时任中国科学院副院长的阴和俊找到了徐博明,邀请他出任量子科学实验卫星的工程总师。  对于量子科学实验卫星提出的科研目标,徐博明感到好奇。“我是搞遥感卫星的,对对地观测卫星比较熟悉,对量子不太懂。”徐博明回忆。  从未做过科学卫星的徐博明知道,他要做的第一件事是理解科学。于是,徐博明向中科院提出了要求:帮他弄懂量子通讯到底在做什么。  量子力学的晦涩难懂几乎是公认的。不过,徐博明还是从零开始,学起了量子力学。“科学卫星的工程总师是要做事的,不理解科学不行,所以后来,中科院专门给我介绍了一次,中国科学技术大学的团队又给我讲解了一次,他们还给我开出了推荐书目,慢慢的,我就基本上弄懂了。”徐博明说。  新技术带来新难处  “和应用卫星不同,科学实验卫星采用的是有难度的先进技术而不是成熟技术,并且只有一次机会。”徐博明说。  以往,量子纠缠态实验都是科学家在地面上做的,精度容易控制,而现在,这些仪器不仅要搬到天上去,而且不容许光路、光子偏振度等有丝毫偏差。这意味着卫星研制人员对卫星的抖动问题、外太空的高低温问题等必须有十足的应对把握。  “卫星和地面要建立链路,无异于‘针尖对麦芒’,对卫星对准技术、时间同步技术提出了极高的要求。”徐博明说。  量子保密通讯需要通过一颗颗带有偏振信息的光子完成,而“墨子号”必须在运动中把一颗颗光子从500公里的外太空精准地打到一个口径只有2米的地面光学望远镜上。  不仅如此,这一过程中,光子携带的偏振信息还不能衰减。“激光通讯是通过强、弱、强、弱来传递信息,而量子通讯是采用光子的四个态来实现通讯,信号传递过程中,怎么保持偏振态,就成为重大的关键技术难题。”徐博明说。  为了保证卫星一举成功,徐博明带领着工程团队不断筛选识别关键技术,反复开展环境模拟试验,在技术指标上留出充足余量,让所有关键技术的指标都远高于应用所需的指标。  “理解他们,支持他们”  回想起“墨子号”卫星诞生的全过程,徐博明总结出了一条经验:“理解他们,支持他们。”徐博明口中的“他们”,正是“墨子号”的工程技术和科学团队。  2014年,徐博明和工程团队经历了压力最大的一年。这一年,“墨子号”进入初样阶段,可是在振动试验中卫星出现了光路偏差,热真空试验中又出现了光路衰减。  “‘墨子号’在太空中将经历的不确定因素太多了,经不起风吹草动,如果降低标准,科学目标实现的可能性就很小了,所以即便是拖进度,技术标准也不能降。”徐博明说。  2015年,“墨子号”进入正样阶段,工程技术团队又发现,单光子探测器受宇宙中高能粒子“攻击”后出现了衰减,如果不作改进,“墨子号”将只能正常运行三个月。于是,实验团队决定,将卫星运行轨道从原先的600公里降低至500公里,同时增强器件防护技术。随着运行轨道的改变,运载火箭也进行了相应调整。  无论多么坎坷,徐博明的信念就是“绝不带着问题出厂”。“‘墨子号’采用的全部是新技术,第一次做一定会碰到各种问题,我所做的工作就是看清楚、想明白,理解他们,支持他们,仅此而已。”徐博明说。  (原载于《中国科学报》2018-10-11第1版要闻)

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羚牛赵序茅摄  看到遍地新鲜的羚牛粪便,我不由紧张起来,如果我们在林中相遇,那会是怎样的一种场景?  2017年10月下旬,我所在的课题组承接原国家林业局的项目。受李明老师派遣,我到四川调查川金丝猴的种群分布、数量。10月18日下午,第一站到达唐家河国家级保护区。  在中国,动物的保护级别越高,见到的难度越大,而唐家河却是个例外。就在进保护区的路上,我坐在车里就瞅见10余只羚牛。羚牛(Budorcastaxicolor)是国家一级重点保护动物。人与牛本来秋毫无犯,可是最近却经常听闻牛把人给怼啦。  羚牛脾气大,体型庞大,近年来常有羚牛在路上撵人或下山闯入农舍撞人的报道。中科院动物所的宋延龄研究员是研究羚牛的专家。1995年8月至1996年8月她带领团队对羚牛进行监测,观察并记录了羚牛对人的防御行为。在野外羚牛与人相遇的形式有3种:偶遇型,双方在毫无准备的情况下突然遭遇;作死型,人先发现羚牛并主动接近;中奖型,羚牛先发现人。  我早在秦岭出差的时候就接触过羚牛,人害怕它的时候,它也害怕人类。在羚牛的眼中,人类是一种可怕的两脚兽。其实,羚牛袭击人只是在极为少数的情况下发生的,它对天敌的行为反应一般分为四个阶段。  1.发现阶段:羚牛对于人类的预防和天敌如出一辙,它们在活动时会时刻警惕周围的两脚兽(人类)。一般来说,羚牛通过视觉、嗅觉和听觉察觉周围的情况,其中羚牛的视觉只擅长看运动的物体,不适合看静止的物体。这时它的听觉就发挥作用了,羚牛能通过听觉辨别异常情况的行为。此外,它的嗅觉也非常灵敏,顺风时更加敏锐。当然,视觉、嗅觉、听觉在侦查周围情况时候,可单独发生,也可同时或交替发生。与开阔的草原和植被稀疏的石山相比,森林中的可见度较低,生活在森林中的动物往往更多地依赖听觉,而不是依赖视觉和嗅觉来发现异常情况。这一点已在羚牛身上得到了证实,羚牛主要靠静听(70%)去发现,其后嗅闻和观望各占15%。灵敏的听觉可以使羚牛在较远的距离发现异常情况,及时躲避。羚牛发展了灵敏的听觉(相对于视觉和嗅觉),是对其生存环境的适应。  2.预警阶段:如果羚牛发现周围异常,有人类或者其他天敌靠近,会警觉地观察并判断危险性的等级,决定下一步的行为。这时它会站立不动,抬头盯视目标。如目标不动,羚牛会继续先前的活动。  3.示警阶段:羚牛发现威胁因素后,通过鼻腔发出类似“呋呋”的声音向同伴发出信号,与威胁源越近,“呋呋”的声音越响。成群的羚牛中有一个个体发现危险后会迅速转身或突然跑动,发出声响,示警同伴。  4.御敌阶段:羚牛发现危险并示警后的行为反应。在同伴示警后,稍远处的其他羚牛全部停止采食,慢慢靠拢在一起。当群牛中有亚成体及幼仔时,雄牛会守卫在外围并向具有威胁性的异类进逼,母牛带领亚成体及幼仔先逃走,公牛最后逃走。逃跑是羚牛躲避危险的主要行为,它会迅速反身或向下坡沿一个方向逃跑。群牛在逃跑时具有分群现象,群体越大,分群逃跑的可能性就越大。分群逃跑可以分散捕食者的注意力而增加存活下来的机会,这是羚牛遇敌害求生存的一种策略。当群体较小时(<10只),羚牛一般不分群逃跑。羚牛的奔跑能力很强,常常可以迅速通过坡度大于60°的地段,进入林中躲藏。  逃离危险区域是羚牛的主要防御策略,只有在所有的和平努力都不起作用的时候,攻击才成为其最无奈的选择。这个时候羚牛会主动迅速地向人冲去,一般沿一个方向冲撞后逃走。与成群的羚牛相比,单独活动的羚牛攻击人的可能性更大,尤其是当距离危险源很近时(<5m)。距离产生美,人与羚牛(特别是独牛)的距离越近,受到攻击的可能性就越大。  羚牛是以集群方式生活在亚高山地区的森林生境中,与其生活在同一环境中的豹和豺是其主要天敌。如今,已经很难发现狼和豺的身影,羚牛失去了天敌制衡。据唐家河国家级自然保护区护林员马文虎介绍,他工作25年来只见过2次狼、1次豺。狼、豺的减少给羚牛等食草动物提供了机会,再加上最近几年生态环境的改善,羚牛的数量增长迅速。  看到遍地新鲜的羚牛粪便,我不由紧张起来,如果我们在林中相遇,那会是怎样的一种场景?在这片土地上,羚牛才是主宰。无论是从数量、体重,还是力量上,我都无法和它相比。  也许,只有距离才能产生美,尤其是绝大多数动物都将人类当作天敌时,这种距离格外重要。  (作者:中国科学院动物研究所,赵序茅)

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