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由于特殊生态环境和极强的自然选择，使牦牛形成了不同于其他畜种的生物学特性，对适应高寒草地有一整套独特的体质形态结构和生理机制。
（1）牦牛适应高山草原少氧环境的生物学特性
牦牛生息在海拔3000米以上地区，暖季可上升到5000米以上。这些地区空气中含氧量只及海平面的1/3～1/2。牦牛之所以能够适应于空气稀薄、大气压低的缺氧环境，是由它的生理特点决定的。牦牛在漫长的进化过程中，在高山草原生态环境条件的影响下，形成了一系列适应特性，在躯体结构上相应发生某些变化，主要表现在气管、胸腔的结构及呼吸、脉搏、血液红细胞和血红蛋白等指标上。牦牛的气管较普通牛短而粗大，由50～53个软骨环组成，长44～51厘米，较普通牛短14～21厘米。断面呈半月形，口径为13～14.5厘米。气管软骨环两端间的距离大，且软骨环两端间的肌肉长而发达。使其能适应频速呼吸，在高原少氧环境下较普通牛单位时间增加了气体交换量，以获得更多的氧。牦牛胸腔比普通牛大而发达。心脏发达，脉搏血输出量大，血液循环快，能满足机体在寒冷条件下对热量的需要。肺活量大，由于呼吸频率的增加，相应增加了氧气含量，能满足机体对氧气的需要。牦牛血液中，红细胞、血红蛋白和白细胞的含量高，能使血液中结合较多的氧气，增加血液中氧的容量，加快氧的运输，补偿其维持生理活动和生产过程对氧的需求。牦牛具有呼吸、脉搏快，血液红细胞和血红蛋白高的生理特点，使它在少氧环境中，经过漫长的进化过程形成代偿性机能，因而能适合海拔高、气压低和氧气少的高寒地区。
（2）牦牛适应高山草原寒冷气候环境的生物学特性
高山草原上，气候寒冷、潮湿，年平均气温0℃左右，温度变化剧烈。牦牛在-30～-40℃仍可照常生活，产区冷季漫长，半年冰冻雪封，有些地区甚至全年无绝对无霜期，牦牛仍能适应。牦牛对寒冷气候的适应表现在散热机能不发达。因而牦牛是一个极不耐热的畜种，相反牦牛对低温环境具有适应性。牦牛的皮肤比较厚，真皮层及下面的脂肪层发育较好，容易沉积皮下脂肪，脂肪层是热的不良导体，能防止体热过度地散发，形成机体的贮能保温层。牦牛在长期的自然选择过程中，为了适应高寒地区恶劣的气候条件，形成了外形紧凑、垂皮小、外周附件和体表皱褶少的体态，因此散热量小。在牦牛同寒冷气候条件相互作用的漫长过程中，保存了有利于耐寒的被毛变异。牦牛全身着生长而密的粗毛，长而粗的被毛有良好的保温性能。进入冷季后，粗毛间密生绒毛，使躯体免受风雪严寒冻害。牦牛被毛是由不同毛纤维类型组成的混型被毛，较单一纤维类型被毛增加了绝热层次和厚度，具有很高的保温性能。同时，肩部、胸腹下部和大腿部还密生长毛，便于保温。另外，牦牛汗腺发育差，可减少体表的蒸发散热，降低因严寒而对热能和营养物质的消耗。牦牛怕热，遇到气温升高，天气闷热时，则表现烦躁不安，停止采食，向山顶或山口转移，以求凉爽，躲避蚊蝇袭扰。因此，牦牛对低温环境具有惊人的适应性和很大的可塑性。
（3）牦牛适应高山草原矮草采食的生物学特性
牦牛对高山草原矮草的采食有良好的适应特性，主要表现在牦牛鼻镜小、嘴唇薄而灵活、口裂亦较小。舌稍短，而舌端宽而钝圆有力，舌面的丝状乳头发达而角质化。牙齿齿质硬而耐磨。牦牛既能卷食高草，也能用牙齿啃食3～5厘米高的矮草，冬春季还能用舌舔食被踏碎或被风吹、鼠咬断的浮草。这样多种采食方式的结合，才能充分利用不同草层的牧草，尽可能多采食。高山草原的冬春季，牧草往往被积雪覆盖。在饥饿的情况下，牦牛可以用蹄子刨开10～20厘米厚的积雪，也可以用颜面撞开堆积的厚雪啃食枯萎矮草。夏秋可用舌卷食高草，采食能力极强，且行动敏捷。善于走高山险路、陡坡及沼泽地，也能钻入荆棘灌木丛中采食。夏季遇到天气骤变，雨、雪、冰雹交加时仍照常采食。由于牦牛瘤胃蠕动频率较恒定，几乎不受采食与否和饥饱的影响，因而能终年放牧。牦牛的牧食过程，随年龄、性别、个体等有一定差异。一般成年母牛、公牛、驮牛能勤奋采食，较青年牛游走少。年龄大的牛牧食周期长，这是由于年龄大、体大、消化道容量大，但采食速度较慢，只有多采食，减少游走，才能饱腹。
