大熊貓雙胞胎行為節(jié)律特征的研究

郭俊良，薛 飛，劉 璇，侯 蓉，吳 蔚，黎大勇，齊敦武*，張志和

(1. 西華師范大學(xué) 生命科學(xué)院 珍稀動(dòng)植物研究所，四川 南充 637002；2. 成都大熊貓繁育研究基地(四川省瀕危野生動(dòng)物保護(hù)生物學(xué)省部共建實(shí)驗(yàn)室)，四川 成都 610081)

動(dòng)物的行為是指動(dòng)物在一定環(huán)境條件下，為了完成攝食排遺、體溫調(diào)節(jié)、生存繁殖以及滿足其他生理需求而以一定姿勢(shì)完成的一系列動(dòng)作，包括采食、休息、運(yùn)動(dòng)、交配、育幼和通信等[1]。按獲得途徑可分為本能行為(先天因素主導(dǎo))和學(xué)習(xí)行為(后天環(huán)境影響)，但所有的行為均是遺傳和環(huán)境共同作用的結(jié)果，既受遺傳制約，又受環(huán)境影響[2]。

現(xiàn)有的研究證實(shí)，包括人類在內(nèi)的生物行為很大程度上受到遺傳因素的影響，例如犬類的游戲行為、攻擊行為以及膽量方面都受到遺傳因素的影響[2-3]，人類自閉癥的誘發(fā)也受到遺傳因素的影響[4]。雙胞胎的個(gè)體在遺傳因素上非常相近，從遺傳角度上看，其行為節(jié)律等應(yīng)該具有很高的相似性，而在人類研究中發(fā)現(xiàn)，由于后天環(huán)境因素的差異，雙胞胎之間的行為會(huì)產(chǎn)生顯著的差異[5]。動(dòng)物中也會(huì)出現(xiàn)一胞多胎的現(xiàn)象，但是對(duì)于這些個(gè)體之間行為節(jié)律發(fā)育的差異尚未見有詳細(xì)的研究報(bào)道。

關(guān)于大熊貓行為節(jié)律的研究顯示，野外成體大熊貓的行為明顯受到環(huán)境因素的影響[6-7]；同時(shí)研究也證明圈養(yǎng)大熊貓的行為會(huì)因?yàn)轱曫B(yǎng)環(huán)境影響而發(fā)生顯著變化[8-9]。目前未見關(guān)于環(huán)境因素對(duì)大熊貓行為的影響程度的相關(guān)研究，其幼體行為發(fā)育的相關(guān)研究也甚少。在野外條件下，大熊貓每胎多為1～2崽[10]，而在圈養(yǎng)條件下雙胞胎率較高，達(dá)46.4%[11]，這為我們了解其環(huán)境和遺傳因素在后天行為發(fā)育中的作用提供了良好的樣本。本研究將對(duì)大熊貓不同類型的雙胞胎和單胎進(jìn)行行為節(jié)律的探究，以期能夠判明遺傳因素和環(huán)境因素對(duì)大熊貓幼仔行為形成的影響程度，將使得我們能夠更為全面地了解大熊貓的行為機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

研究對(duì)象為成都大熊貓繁育研究基地2016年和2017年出生的大熊貓幼崽(該年齡段的大熊貓幼崽具備自主活動(dòng)能力且與母獸共同圈養(yǎng))：同卵雙胞胎4只，異卵雙胞胎4只，單胎2只，總計(jì)10只。其中，2016年大熊貓幼崽包含了當(dāng)年出生的所有雙胞胎個(gè)體及1只與同卵雙胞胎共同圈養(yǎng)的單胎個(gè)體，在共同圈養(yǎng)的條件下，以保證環(huán)境因素的一致性。2017年大熊貓幼崽的選取參照了2016年的選取方法，以確保研究樣本的合理性。同卵雙胞胎指來自同一個(gè)受精卵，2個(gè)個(gè)體之間的基因完全相同，并具有相同的遺傳表型；異卵雙胞胎指來自2個(gè)受精卵，平均相同的基因約占50%[12]。

1.2 行為類型

結(jié)合本文實(shí)驗(yàn)的需求，參照胡錦矗等[10]、劉定震等[13]、Snyder等[14]、張志和等[11]對(duì)圈養(yǎng)大熊貓行為的定義以及研究結(jié)果，將實(shí)驗(yàn)對(duì)象的行為表現(xiàn)劃分7個(gè)行為類型。

休息(resting)：個(gè)體以各種姿勢(shì)(趴臥、躺臥、側(cè)臥或坐靠等)保持靜止?fàn)顟B(tài)，眼閉合或不閉合。

取食(feed)：個(gè)體采用不同的姿勢(shì)(躺臥、坐靠等)采食食物，包括竹、窩頭、水果等。

移動(dòng)(locomotion)：從一點(diǎn)快速或者慢速走動(dòng)或跑動(dòng)到另外一點(diǎn)。

玩物(object play)：指?jìng)€(gè)體通過玩弄活動(dòng)場(chǎng)獸舍內(nèi)的物品、玩具甚至水所引起的身體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。

自我嬉戲(self-motion playing)：包括后滾翻和擺動(dòng)四肢、前滾翻、倒立圍繞物體轉(zhuǎn)圈和攀爬墻壁和欄桿時(shí)移動(dòng)身體等，個(gè)體沒有明顯的從一個(gè)地方移到另外一個(gè)地方。

相互嬉戲(reciprocal play fighting)：2只或多只個(gè)體之間長(zhǎng)時(shí)間的扭打、推搡、拉扯或者相互用腳掌推擋。

母幼嬉戲(mother-baby playing)：幼崽與母獸長(zhǎng)時(shí)間的扭打、推搡、拉車或者相互用腳掌推擋。

表1 大熊貓幼崽資料

1.3 實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理

采用焦點(diǎn)動(dòng)物取樣法(focal animal sampling)，以實(shí)驗(yàn)個(gè)體為焦點(diǎn)，在一定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)觀察記錄目標(biāo)對(duì)象的所有被明確定義的行為。在進(jìn)行1個(gè)月的前期觀察后，進(jìn)一步確認(rèn)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，繼而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察與記錄，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2018年2月—6月，觀察時(shí)間為上午9：30—12：00，下午14：30—17：00，每次觀察僅對(duì)一只大熊貓持續(xù)進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間150 min，每天2次，觀察過程中，對(duì)其每次行為及行為持續(xù)時(shí)間做記錄。每只實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行每周5 h的觀察記錄，總計(jì)觀察時(shí)間250 h。

按實(shí)驗(yàn)對(duì)象在觀察時(shí)間段內(nèi)的各種行為類型時(shí)間進(jìn)行匯總，觀察過程中，去除了飼養(yǎng)員干擾產(chǎn)生的行為。每天的觀察數(shù)據(jù)視為一個(gè)獨(dú)立樣本，總計(jì)50個(gè)樣本，統(tǒng)計(jì)出獨(dú)立樣本中各類行為類型所占時(shí)間比例，對(duì)同種出生類型的雙胞胎個(gè)體進(jìn)行胎內(nèi)對(duì)比，采用獨(dú)立樣本的T檢驗(yàn)分析，檢測(cè)各行為類型是否存在顯著差異；對(duì)所有個(gè)體進(jìn)行多元方差分析，檢測(cè)各行為類型是否存在顯著差異，所有檢驗(yàn)的差異顯著水平為=0.05。

2 結(jié)果

T檢驗(yàn)分析結(jié)果顯示，同胎的雙胞胎個(gè)體之間的行為沒有任何顯著性差異，因此我們?cè)诤罄m(xù)分析中將同胎的個(gè)體作為一個(gè)整體，對(duì)不同類型的三胎之間的行為差異進(jìn)行比較分析。

所有實(shí)驗(yàn)個(gè)體的行為時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1。由圖1可見，大熊貓幼崽均以休息為主，占58.9%，攝食次之，占21.1%，其他行為占20.0%(移動(dòng)、玩物、自我嬉戲、相互嬉戲、母幼崽嬉戲分別為4.0%、0.6%、6.7%、7.0%和1.7%)。

對(duì)3種不同出生類型幼體的行為比較發(fā)現(xiàn)，休息(F=10.672，P<0.01)、攝食(F=10.040，P<0.01)、移動(dòng)(F=13.359，P<0.01)、自我嬉戲(F=4.645，P<0.05)和相互嬉戲(F=3.660，P<0.05)5種行為上有顯著性差異(表2)，而在玩物(F=2.848，P>0.05)和母幼嬉戲(F=2.084，P>0.05)2種行為上未有差異。

圖1 大熊貓幼崽行為時(shí)間分布Fig.1 Behavior time distribution of giant pandas

表2 大熊貓幼崽行為時(shí)間分布方差分析結(jié)果

☆表示P<0.05，*表示P<0.01。圖2 各胎大熊貓之間行為時(shí)間分布Fig.2 Behavior time distribution of giant pandas

相較于同卵和異卵雙胞胎，單胎個(gè)體將時(shí)間更多分配在休息上，分別為77.4%、62.9%、45.5%；而異卵雙胞胎的攝食以及移動(dòng)行為明顯多于單胎和同卵雙胞胎，分別為32.4%、11.2%、14.8%和6.9%、1.6%、2.3%；在自我嬉戲行為上，同卵雙胞胎活動(dòng)時(shí)間顯著高于了異卵雙胞胎，分別為9.5%和3.5%；在相互嬉戲行為上，單胎活動(dòng)時(shí)間則低于其他2種出生類型的大熊貓，分別為1.9%，9.0%和7.6%。

3 討論

遺傳因素影響著動(dòng)物的向光、向地、攝食、求偶、育兒、攻擊以及學(xué)習(xí)和記憶等行為[15]，是動(dòng)物行為產(chǎn)生的基礎(chǔ)，通過遺傳因素與環(huán)境因素的相互作用、調(diào)節(jié)控制機(jī)體的新陳代謝和機(jī)能與發(fā)育，從而表現(xiàn)于行為，影響于行為[16]。作為個(gè)體學(xué)習(xí)來講，模仿其他個(gè)體的選擇，這在遺傳上是一種編碼行為[17]。

動(dòng)物在行為節(jié)律方面，也受到遺傳因素的控制和影響，蒙古馬的識(shí)途性、群居性、獨(dú)立性和親和性都受到遺傳基因的控制[18]。拉布拉多尋回犬的吸引傾向，日本鵪鶉的社會(huì)行為和恐懼行為，都受到了遺傳基因的主導(dǎo)影響[19-20]。雌性動(dòng)物在繁育期間的母性行為，也會(huì)隨著個(gè)體的不同而存在顯著的差異[21]。本文研究結(jié)果表明，在后天環(huán)境因素(圈養(yǎng)環(huán)境)基本一致的環(huán)境下，3種出生類型的大熊貓?jiān)?種行為活動(dòng)上存在顯著性差異，說明遺傳因素或許對(duì)其行為產(chǎn)生了較大的影響。

本文研究中的圈養(yǎng)對(duì)象在飼養(yǎng)條件、獸舍環(huán)境、食物種類以及管理時(shí)間等諸多方面均相同，除了母獸之外的后天環(huán)境因素基本一致，然而行為觀察顯示不同胎之間的行為有著較大的差異。異卵雙胞胎在休息、攝食、移動(dòng)這3種占據(jù)了觀察周期中80.0%時(shí)間以上的行為與同卵雙胞胎和單胎都有顯著的差異；單胎和同卵雙胞胎在休息這一主要行為上也有著顯著差異性，并且在相互嬉戲和母幼嬉戲上也有著不同的趨勢(shì)。這些行為時(shí)間分配上的差異表明這三胎不同的大熊貓?jiān)谛袨樾纬傻慕Y(jié)果上存在著差異。對(duì)于主要受到人工繁育影響的圈養(yǎng)個(gè)體，其發(fā)育的后天環(huán)境因素幾乎是一致的，因此我們推測(cè)在大熊貓行為模式形成的過程中，遺傳因素起到了主導(dǎo)作用。在同一母獸撫育下的同卵雙胞胎與單胎個(gè)體，其后天因素完全一致，但依然表現(xiàn)出行為差異；而同年出生的兩對(duì)雙胞胎在個(gè)體之間的行為沒有任何顯著性，這2個(gè)結(jié)果均表明遺傳差異的大小與行為差異的大小有著關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步證實(shí)了遺傳因素在大熊貓行為形成過程中的主導(dǎo)地位。

現(xiàn)有的研究已經(jīng)證實(shí)，動(dòng)物的個(gè)體行為差異是一種普遍的現(xiàn)象，這種差異的重要來源之一是母體遺傳[22]，遺傳因素能夠?qū)?dòng)物不同個(gè)體的認(rèn)知功能、學(xué)習(xí)能力、記憶能力等產(chǎn)生影響，進(jìn)而造成動(dòng)物不同個(gè)體的行為差異[23-26]。在本研究中，不同出生類型的大熊貓個(gè)體在活動(dòng)時(shí)間分配上存在顯著差異，而各雙胞胎胎內(nèi)個(gè)體均未顯差異。我們推測(cè)，來自不同親本的遺傳因素影響了個(gè)體的認(rèn)知功能和行為能力，導(dǎo)致不同出生類型的大熊貓個(gè)體對(duì)環(huán)境、食物、活動(dòng)場(chǎng)等資源的認(rèn)知和需求不同，因此采取了不同的行為活動(dòng)模式以滿足自身生理需求：如本文研究中的單胎大熊貓偏向少動(dòng)的行為模式，休息時(shí)間所占比高達(dá)77.4%，比平均值高出18.5%；反之，異卵雙胞胎大熊貓偏向多食的行為模式，攝食時(shí)間所占比為32.4%，比平均值高11.3%。同樣，雙胞胎個(gè)體之間可能因?yàn)檫z傳因素相近而具有相似的行為模式，因而在時(shí)間分配上并無顯著差異。

遺傳因素為主導(dǎo)的行為形成方式能夠使動(dòng)物在早期就自然具有應(yīng)對(duì)環(huán)境的能力，這能夠使發(fā)育程度很低的大熊貓幼崽在盡早的時(shí)期就能夠?qū)ν饨绱碳ぎa(chǎn)生反應(yīng)，從而提升了個(gè)體的適應(yīng)能力，增加了生存幾率，是該物種適應(yīng)力的一種體現(xiàn)[27-28]。

本研究初步證實(shí)遺傳因素對(duì)大熊貓行為影響的主導(dǎo)作用，這個(gè)結(jié)果能夠用于圈養(yǎng)大熊貓的飼養(yǎng)與管理。例如根據(jù)大熊貓的譜系關(guān)系，能夠?qū)Σ煌V系的個(gè)體制定針對(duì)性的管理措施，提供適宜的環(huán)境和豐容措施來應(yīng)對(duì)該譜系遺傳特征所帶來的行為模式，從而減少圈養(yǎng)個(gè)體可能產(chǎn)生的刻板行為的幾率[29]；根據(jù)母獸的譜系，可以提前預(yù)測(cè)其育幼的情況，從而更高效便利地進(jìn)行人工干涉，提高幼崽的生存質(zhì)量。此外，在大熊貓的野化放歸訓(xùn)練中，根據(jù)遺傳因素的影響對(duì)其某些行為進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，有助于大熊貓野放工作的開展[30]。