靈長類動物保溫箱的設(shè)計(jì)與使用效果評估

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(杭州動物園，浙江杭州 310008)

杭州地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，冬天溫度最低在零下5℃左右，夏季最高溫度可達(dá)40℃左右，飼養(yǎng)管理中需重點(diǎn)考慮冬季的保溫防寒，同時(shí)兼顧夏季的防暑降溫。杭州動物園飼養(yǎng)的白頰長臂猿(Hylobates leucogenys)、黑葉猴(Trachypithecus francoisi)、東非黑白疣猴(Colobus guereza)、赤猴(Erythrocebus patas)等靈長類生境在熱帶和亞熱帶，為杭州動物園重點(diǎn)保溫動物。其中白頰長臂猿主要分布在云南勐臘、紅城、綠春等地，營嚴(yán)格樹棲生活，多棲息于海拔700～1000 m的中、低山區(qū)，其適生環(huán)境為原始的熱帶雨林、季風(fēng)雨林和季風(fēng)常綠闊葉林，以熱帶雨林中的濕潤雨林和溝谷雨林最為典型，分布區(qū)年溫20℃以上[2]。黑葉猴生活于熱帶、亞熱帶局部地區(qū)的石灰?guī)r丘陵山帶，是一種典型石灰山棲息的靈長類，耐熱而怕冷[2]。東非黑白疣猴，分布在非洲，棲息于亞熱帶和熱帶干燥森林和沼澤地區(qū)，居住在森林的上層和中層[3]。赤猴是分布在西非的一種猴，主要居住在熱帶草原和半沙漠地區(qū)[4]。

對于野生動物保溫，國內(nèi)動物園普遍采用的是傳統(tǒng)的全舍保溫，即建造一個(gè)內(nèi)活動場，在內(nèi)活動場進(jìn)行保溫與展示。這在北方較實(shí)用，但對于南方動物園來說，沒有集中供暖會增加很大的運(yùn)營成本；低溫天數(shù)相對較少，全舍保溫會造成較大的能量浪費(fèi)。杭州動物園地處山林，籠舍依地勢而建，珍猴館建造在半山腰，設(shè)計(jì)了相配套的保溫巢箱，保溫巢箱懸掛于外籠上方，不設(shè)拉門。在氣溫降至臨界溫度時(shí)開啟熱源[5]，為動物提供一個(gè)局部保溫點(diǎn)，使其在感到寒冷時(shí)自由選擇最舒適的位置休息，減少冷應(yīng)急，兼顧了動物的展示和保溫。但由于原有保溫巢箱為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，年久失修，于2015年秋季根據(jù)需要重新設(shè)計(jì)新型保溫箱，增加夏季通風(fēng)與墊料等構(gòu)思。本文希望通過對新保溫箱的設(shè)計(jì)方案和使用后的效果進(jìn)行評估探討，兼顧動物的保溫和展出效果的基礎(chǔ)上，探索南方山林動物園的最適宜的保溫方式。

1 保溫箱設(shè)計(jì)

1.1原保溫箱存在的問題 杭州動物園地處山林地區(qū)，濕度偏高，木質(zhì)保溫箱易發(fā)霉腐爛，還容易受到動物的破壞，保溫箱門體變形不易開關(guān)，造成清潔上的困難。又由于木板不能拆卸，造成局部封閉狀態(tài)， 夏季悶熱，不利于防暑降溫工作。

1.2新保溫箱設(shè)計(jì)方案

1.2.1保溫箱材質(zhì) 保溫箱主體用4 cm×4 cm鍍鋅角鐵作為框架，根據(jù)設(shè)計(jì)要求覆蓋格網(wǎng)，保溫箱外體由兩片1 mm厚的白鐵皮包裹水泥發(fā)泡保溫板組成，框架四周用3 cm×3 cm的鍍鋅角鐵和3 cm的鍍鋅扁鐵包裹而成。材料對動物沒有危害，可以現(xiàn)做現(xiàn)用。

1.2.2保溫材料 保溫箱的設(shè)計(jì)首次使用了復(fù)合水泥發(fā)泡保溫板作為保溫材料，其主要成分是硬質(zhì)聚氨酯，該材料具有防潮、防水、隔熱性能好，抗變形能力強(qiáng)，不易開裂，防火，阻燃，耐高溫等特點(diǎn)[6]。

1.2.3供暖設(shè)施 本次實(shí)驗(yàn)采用的供暖設(shè)施為9片散熱片式電油汀，調(diào)節(jié)檔位為2檔，高檔溫度距散熱片20 cm處為28℃～32 ℃。

1.2.4降溫方法 在動物休息室靠外一側(cè)設(shè)置為可拆卸的蓋板，在正對該處的墻壁上安裝壁扇。夏季將蓋板移除，起通風(fēng)防暑功能。

1.3保溫箱結(jié)構(gòu) 根據(jù)籠舍開孔情況，將保溫箱分為雙孔保溫箱和單孔保溫箱，尺寸分別為250 cm×80 cm×77 cm(長×寬×高)和145 cm×80 cm×77cm。如圖1所示。與原有保溫箱相比，為方便油汀擺放，箱內(nèi)油汀安置深度由100 cm縮短至80 cm，同時(shí)將寬度由40 cm減至25 cm，從而增加動物活動面積。

圖1 保溫箱尺寸

1.3.1格網(wǎng)設(shè)計(jì) 箱內(nèi)功能區(qū)塊之間采用格網(wǎng)分隔，如圖2所示。隔離動物活動區(qū)與油汀放置區(qū)的中間面采用5 mm厚度的不銹鋼板。鋼板上方57 cm處為打孔部分，開1 cm直徑圓孔，孔間距為1 cm，讓油汀的熱量傳輸?shù)絼游锼诳臻g，下方20 cm為無孔部分，防止墊料進(jìn)入油汀區(qū)域。動物活動區(qū)另一側(cè)面為4 cm×4 cm的軋花鐵網(wǎng)覆蓋，中間用鍍鋅扁鐵做十字固定，目的是夏季通風(fēng)降溫。

圖2 箱內(nèi)格網(wǎng)示意圖

1.3.2箱門設(shè)計(jì) 根據(jù)保溫箱外蓋板開合情況分為封閉式與開合式兩種。其中箱體頂面與油汀區(qū)域外側(cè)面為封閉面，箱體正面和底面根據(jù)開合需要分區(qū)塊設(shè)計(jì)。箱體正面分為3個(gè)部分，油汀放置門、墊料放置門與固定部分，如圖3所示，其中油汀與墊料的放置門為向外開合門。動物休息區(qū)側(cè)面為通風(fēng)面，制作為可拆卸式移門。

底面蓋板分為兩個(gè)部分，其中油汀區(qū)域底部為固定封閉部分，動物活動區(qū)域?yàn)橄蛳麻_合門。如圖4所示。因?yàn)榈酌鏋榍謇砻?，為保證安全，需在保溫箱底部先鋪設(shè)4 cm×4 cm孔徑的軋花鐵網(wǎng)，中間用鍍鋅扁鐵做十字固定，防止清掃時(shí)動物出逃。

1.3.3墊料選擇 采用實(shí)驗(yàn)動物專用的白楊木細(xì)刨花作為墊料[7]，墊料厚度為5 cm，以略超過軋花鐵網(wǎng)為準(zhǔn)，清理增加頻率為每周檢查增加一次，每月整體更換一次。

圖3 保溫箱正面開門情況

圖4 保溫箱底面開門情況

2 分析方法

對保溫箱內(nèi)溫度進(jìn)行檢測，持續(xù)時(shí)間為2015年11月23日至2016年2月26日，共95 d。采用自動溫度記錄儀(DWL-20E)，記錄時(shí)間為24 h，每隔1 h自動記錄當(dāng)前溫度。同時(shí)在室外放置1臺溫度記錄器，同步記錄室外溫度。

為與原有保溫箱做保溫效果對比，將一只單孔保溫箱和一只雙孔保溫箱的溫度感應(yīng)器位置放置與油汀一側(cè)，將另兩只保溫箱的溫度感應(yīng)器放置在最遠(yuǎn)離油汀的通風(fēng)面一側(cè)，以檢測箱內(nèi)的最低溫度。

3 結(jié)果

3.1衛(wèi)生情況 使用一個(gè)冬天以后發(fā)現(xiàn)保溫箱內(nèi)衛(wèi)生情況良好，沒有明顯的大便堆積，小便都被刨花吸收，未見有明顯的尿液結(jié)塊。衛(wèi)生狀況較以前有明顯改善，此保溫箱適合作為野生動物保溫的一大選擇。

3.2溫度 取每日檢測溫度的平均值，通過對保溫箱內(nèi)部各位置與室外溫度進(jìn)行相關(guān)性檢測，發(fā)現(xiàn)保溫箱內(nèi)各位置溫度與室外溫度均成顯著正相關(guān)關(guān)系，單門保溫箱靠近油汀處的室內(nèi)溫度在11℃至25℃之間，與室外溫度的復(fù)相關(guān)指數(shù)為0.9481，靠近通風(fēng)面處室內(nèi)溫度在5℃至20℃之間，與室外溫度的復(fù)相關(guān)指數(shù)為0.9725，雙門保溫箱靠近油汀處的室內(nèi)溫度在10℃至24℃之間，與室外溫度的復(fù)相關(guān)指數(shù)為0.8936，靠近通風(fēng)面處室內(nèi)溫度在5℃至20℃之間，與室外溫度的復(fù)相關(guān)指數(shù)為0.9623。

4 討論

4.1單、雙門保溫效果對比 本次實(shí)驗(yàn)并沒有對籠舍進(jìn)行改造，保溫箱進(jìn)出門洞為原有門洞，約為50 cm×30 cm左右拱門設(shè)計(jì)。根據(jù)原有實(shí)驗(yàn)觀察，動物在保溫箱內(nèi)時(shí)，通常待在靠近油汀一側(cè)[5]，也可將該測定溫度視為動物體感溫度。由實(shí)驗(yàn)可以看出單門保溫箱保溫效果明顯優(yōu)于雙門保溫箱。尤其當(dāng)室外溫度相對較低時(shí)，室內(nèi)溫度較雙門保溫箱內(nèi)溫度高。但當(dāng)室外溫度處于相對較高時(shí)，保溫效果沒有特別明顯的區(qū)別?？紤]到雙門保溫箱擁有更大的空間承載力，因此更適合種群數(shù)量較大，耐低溫性更強(qiáng)的動物。

4.2箱內(nèi)溫度對比 通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，箱內(nèi)兩側(cè)的溫度差異非常巨大，主要由于保溫箱密閉性不強(qiáng)，空氣對流強(qiáng)烈造成。

4.3與原有保溫箱對比 由于上一次的實(shí)驗(yàn)將溫度計(jì)全部放置在油汀底部，該部位具有溫度較高且距離進(jìn)出門洞較遠(yuǎn)等特點(diǎn)，因此并不具有對比效果。稍微可供對比的是赤猴籠舍內(nèi)的溫度[5]，通過日平均氣溫的散點(diǎn)圖與原保溫箱對比后發(fā)現(xiàn)，雖然本次實(shí)驗(yàn)中將溫度計(jì)的位置提升到隔離板的中部，受進(jìn)出口通風(fēng)的影響會降低部分溫度，但保留的溫度效果仍與原有保溫箱接近，且略有提升，證明保溫效果好于原保溫箱。

4.4使用效果評估 保溫箱不能取代動物內(nèi)室的所有功能，但對于一些受限于地勢和面積的動物園而言，已是目前最佳的替代品。它適用于生境在熱帶，冬季需要保溫的中小型靈長類，如本次實(shí)驗(yàn)中的白頰長臂猿、黑葉猴、黑白疣猴等。大型類人猿由于體型和破壞力較大，不建議推薦使用。

保溫箱的安裝位置應(yīng)與動物習(xí)性相關(guān)，本次實(shí)驗(yàn)對象除赤猴外均為樹棲靈長類，保溫箱采用懸掛式安裝，方便動物進(jìn)出。杭州動物園赤猴種群密度較大，且舍內(nèi)配備一個(gè)功能完備的內(nèi)室，保溫箱主要供弱勢個(gè)體使用。將保溫箱懸掛安裝，以減少成年雄性進(jìn)出；在箱口放置細(xì)木條為攀爬通道，方便體重較輕的雌性和亞成個(gè)體進(jìn)出。經(jīng)觀察，成年雄性由于體重較大，攀爬不便，很少進(jìn)入保溫箱。處于弱勢地位的一只雌性和一只亞成雄性經(jīng)常呆在箱內(nèi)，懸掛安裝效果顯著。

除了保溫效果，新型保溫箱在安全性、動物舒適度上也有提高。使用新型阻燃材料，將油汀作為熱源，預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。保溫箱底部鋪設(shè)墊料，方便清掃和消毒，保證動物的舒適和衛(wèi)生。

動物休息室一側(cè)采用插板設(shè)計(jì)，夏季移除后在箱外墻體上安裝吊扇，起到通風(fēng)降溫作用。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，動物進(jìn)入箱內(nèi)次數(shù)較以往更為頻繁，時(shí)間更久，黑白疣猴特別喜歡坐在箱內(nèi)吹電扇，保溫箱的通風(fēng)效果使用良好。

4.5改進(jìn)設(shè)計(jì) 根據(jù)數(shù)據(jù)可以看到保溫箱的保溫效果仍有提升的空間，現(xiàn)保溫效果不足的原因主要有保溫箱縱深不夠及進(jìn)出門洞較大等缺點(diǎn)。因此建議未來做以下改進(jìn)。

由于進(jìn)出拱門的尺寸偏大，約占箱體一側(cè)的1/3左右，同時(shí)沒有設(shè)置可以阻隔空氣對流的屏障。在實(shí)驗(yàn)中可以明顯發(fā)現(xiàn)保溫箱內(nèi)溫度在進(jìn)出門洞兩側(cè)的溫差極大，在后續(xù)改進(jìn)過程中可以減小進(jìn)出門洞大小，具體尺寸可以視動物體型而定，同時(shí)選擇合適的屏障減少空氣的對流，以增強(qiáng)箱內(nèi)的密閉性而保持整體的溫度穩(wěn)定，但前提需保證動物方便進(jìn)出。可選的屏障材料包括懸掛麻袋、安裝防風(fēng)簾等。

針對有兩個(gè)門洞的保溫箱，適當(dāng)增加保溫箱的縱深，如社群關(guān)系融洽或動物數(shù)量較少，可適時(shí)封閉一個(gè)保溫箱，并調(diào)整油汀位置于封閉的保溫箱一側(cè)，以增加保溫箱的縱深起到保存熱量的作用。

嘗試新型熱源，現(xiàn)用的加熱方式只能在保溫箱內(nèi)局部加熱，無法做到全部覆蓋，且電熱油汀存在一定的安全隱患[8]。建議嘗試新型熱源，如恒溫板、自動控溫棲架裝置[9]，做到更安全更節(jié)能。