野生達(dá)烏爾黃鼠與室內(nèi)F1代的社會性及社會行為比較

王 恒 赫 晨 楊晨希，2 馬小梅 王建禮，2*

(1.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，銀川，750021；2.國家民委生態(tài)建模與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川，750021)

群居動物的社會性反映了某個個體與其他個體交流的傾向特性，有利于促進(jìn)生殖與發(fā)育、認(rèn)知思維能力以及協(xié)同合作能力，提高廣義適合度[1-2]。動物的社會行為主要是種群內(nèi)的個體相遇及相遇后的一系列相互作用。同種個體間的社會互作行為可反映其在種群內(nèi)的社會地位[3-4]，有助于種群內(nèi)信息交流和共享，有利于逃離捕食者，提高動物覓食的效率，保證幼體得到雙親撫育，并使動物更易接近異性以完成交配，以保證種族的延續(xù)和發(fā)展[5]。關(guān)于嚙齒動物個體間的社會行為已有大量研究，如對布氏田鼠(Lasiopodomysbrandtii)[6-7]、小家鼠(Musmusculus)[8]、草原田鼠(Microtusochrogaster)和棕色田鼠(Lasiopodomysmandnarinus)[9-10]等的研究。

動物行為的變化也是生物多樣性的一個組成部分[11]。與社會性相關(guān)的社會行為是高度社會化的反映，是動物長期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。在以往的研究中發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化會對個體的生理活動、情緒、認(rèn)知以及行為產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。例如，多配制的草甸田鼠(Microtuspennsylvanicus)父本行為極少，但當(dāng)溫度下降，白天變短，雄鼠會進(jìn)入幼仔巢區(qū)并表現(xiàn)出父本行為[12-13]；大鼠在豐富飼養(yǎng)環(huán)境下表現(xiàn)出更強(qiáng)的社會行為[14-15]。棲息地對社會行為也有重要影響，非洲野驢(Equusafricanus)在干旱和濕地環(huán)境中的交配體制和社會組織會呈現(xiàn)變化[16-17]。美國中部伊利諾伊州的草原田鼠種群和東部堪薩斯州的草原田鼠種群相比，具有不同的社會性和社會行為，伊利諾伊州種群具有符合單配制特點(diǎn)的高度社會性和社會行為，如配對關(guān)系的形成和雙親撫育[18]，而堪薩斯州的種群缺乏社會性，呈現(xiàn)出多配制的特征，包括低水平的身體接觸[19]，更多的攻擊性[20]，更少的異親和雙親行為[21]。研究棕色田鼠也發(fā)現(xiàn)，可能受到降水、食物資源等影響，捕自河南靈寶市程村的種群與新鄭種群不僅在體重有著顯著差異，也表現(xiàn)出焦慮樣行為、配偶選擇等行為上的差異[22-23]。占據(jù)高原草原化草甸的高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)和占據(jù)裸巖棲息地的北美鼠兔(Ochotonaprinceps)，盡管二者都屬于鼠兔屬，但面對選擇壓力的行為反應(yīng)相反[24]。這些發(fā)現(xiàn)說明環(huán)境對動物行為的復(fù)雜作用。

達(dá)烏爾黃鼠(Spermophilusdauricus)為地棲型松鼠科(Sciuridae)動物，具冬眠習(xí)性，是研究冬眠生理的重要模式動物。已有學(xué)者在其冬眠調(diào)控機(jī)制、室內(nèi)繁殖和骨骼肌適應(yīng)等方面做了相關(guān)研究[25-27]，但關(guān)于達(dá)烏爾黃鼠行為學(xué)方面的研究較少，已有的研究僅涉及活動節(jié)律和范圍等方面[28-29]。本實(shí)驗(yàn)采用社會互作、社會性偏愛及曠場實(shí)驗(yàn)，研究了野生達(dá)烏爾黃鼠的兩性社會行為和室內(nèi)F1代的社會行為，擬對不同出生及成長環(huán)境下的達(dá)烏爾黃鼠社會行為進(jìn)行比較。

1 材料與方法

1.1 動物

達(dá)烏爾黃鼠捕于寧夏鹽池縣惠安堡，塑料飼養(yǎng)籠(46 cm×31.5 cm×20 cm)飼養(yǎng)，同性別鼠3—4只一籠。室溫25 ℃，光暗周期為12L∶12D，喂以鼠飼料(沈陽茂華生物科技有限公司)和胡蘿卜，飲水充足。捕獲黃鼠中的孕鼠生產(chǎn)的雌性幼仔作為室內(nèi)出生F1代鼠，孕鼠于4月底至5月初分娩，幼鼠至40日齡左右與母鼠分開，同性鼠3—4只一籠，待60日齡后于7月進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。捕獲的雌、雄野生鼠同樣在7月實(shí)驗(yàn)。

1.2 曠場行為

曠場實(shí)驗(yàn)可用來評估實(shí)驗(yàn)動物的焦慮水平和運(yùn)動能力[30]。曠場箱的結(jié)構(gòu)參照Fiore和Ratti[30]，曠場箱(長50 cm×寬 50 cm×高25 cm)底面分16等分，中間4等分為中央?yún)^(qū)域，剩余 12等分為周圍區(qū)域。在曠場箱正上方 1.5 m 處安放4×60 W紅色燈泡照明。以中央?yún)^(qū)域停留時間評估焦慮樣行為，穿格總次數(shù)評估運(yùn)動性。行為觀察開始時，實(shí)驗(yàn)鼠(雄鼠，n=11；雌鼠，n=16；F1代雌鼠，n=8)被置于曠場箱中央?yún)^(qū)域，使用DV 攝像機(jī)(HDR-XR260E，Sony)拍攝5 min。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，使用75%的酒精對曠場箱進(jìn)行清洗以清除氣味。

1.3 社會性偏愛

社會性偏愛實(shí)驗(yàn)是評價社會能力的主要方法之一[31]。采用三箱式社交實(shí)驗(yàn)箱(長120 cm×寬80 cm×高45 cm，XR-XJ117，上海欣軟信息科技有限公司)測試，箱體由聚乙烯材料構(gòu)成，中間有兩段隔板，將箱體分成3室。中央室下方有允許動物自由移動的開口。實(shí)驗(yàn)開始前將實(shí)驗(yàn)鼠(雄鼠，n=8；雌鼠n=7；F1代雌鼠，n=7)放于中央室，兩側(cè)室分別放一個等大束縛籠，一個籠內(nèi)放置同性陌生鼠，另一個為空籠。實(shí)驗(yàn)鼠在中央室適應(yīng)5 min后，打開通向兩側(cè)的小門，用SuperMaze軟件(上海欣軟信息科技有限公司)跟蹤記錄10 min內(nèi)實(shí)驗(yàn)鼠對陌生鼠與空籠的探究頻次及時間。每次試驗(yàn)后用75%酒精擦拭箱體及束縛籠，去除氣味影響。

1.4 社會互作

選擇質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)鼠相似的同性個體作為刺激鼠，刺激鼠以背部剪毛作為標(biāo)記。觀察箱底部覆以2 cm厚的木屑。測試時將實(shí)驗(yàn)鼠(雄鼠，n=11；雌鼠，n=14；F1代雌鼠，n=8)和同性刺激鼠分別置于觀察箱兩側(cè)，中央用木板隔開，適應(yīng)5 min后，使用SuperMaze軟件記錄15 min內(nèi)實(shí)驗(yàn)鼠以下行為的持續(xù)時間，行為類型的劃分和定義參見先前的文獻(xiàn)[32-33]

(1)社會探究(social investigation)：嗅聞同伴的身體的任何一個部分(包括肛殖區(qū)、頭面部及軀體等)。

(2)跟隨(following behavior)：刺激鼠走動，實(shí)驗(yàn)鼠緊隨其后。

(3)親密行為(affiliative behavior)：包括聚團(tuán)在一起以及舔同伴的皮毛或爬在同伴的上面或下面，大部分情況下修飾的動物會把自己的前爪放在同伴的頸部或背部。

(4)攻擊行為(aggressive behavior)：撲擊、撕咬、翻滾和追擊。

(5)自飾(self-grooming behavior)：用嘴舔舐或用爪有節(jié)律的在口部、面部、耳部、腹下、側(cè)肋、肛殖區(qū)等處撓動。

(6)非社會行為(nonsocial behavior)：靜臥、挖掘和爬籠等行為。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析。數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。顯著性水平設(shè)為P<0.05。

2 結(jié)果

2.1 曠場實(shí)驗(yàn)

雄性和雌性黃鼠相比，在曠場中央?yún)^(qū)域的停留時間(t=0.312，P=0.758)與穿格次數(shù)(t=1.464，P=0.156)沒有顯著性差異(圖1a-b)。與野生雌性黃鼠相比，室內(nèi)F1代雌性在曠場中央?yún)^(qū)的停留時間顯著增加(t=2.352，P=0.028)，但穿格次數(shù)(t=2.024，P=0.055)沒有顯著差異(圖2 a-b)。

圖2 野生雌性和室內(nèi)F1代雌性達(dá)烏爾黃鼠的曠場行為Fig.2 Behaviors of wild-deprived and laboratory F1 generation daurian ground squirrels in an open field

圖1 野生雌、雄達(dá)烏爾黃鼠的曠場行為Fig.1 Behaviors of wild-deprived male and female daurian ground squirrels in an open field

2.2 社會性實(shí)驗(yàn)

野生雄性黃鼠對陌生鼠所處籠子的探究時間(t=0.557，P=0.586)和探究頻次(t=0.286，P=0.779)與空籠相比沒有顯著差異(圖3a-b)。野生雌性黃鼠對陌生鼠所處籠子的探究時間(t=1.590，P=0.138)和探究頻次(t=2.042，P=0.064)與空籠相比沒有顯著差異(圖3c-d)。室內(nèi)F1代雌鼠對陌生鼠所處籠子的探究時間(t=3.562，P=0.012)和探究頻數(shù)(t=4.002，P=0.007)顯著高于對空籠的探究(圖3e-f)。

圖3 達(dá)烏爾黃鼠的社會性偏愛Fig.3 Social preference in daurian ground squirrels

2.3 社會互作實(shí)驗(yàn)

野生雌性達(dá)烏爾黃鼠與雄性相比，探究行為(t=0.608，P=0.549)、親密行為(t=0.464，P=0.647)、自飾行為(t=0.875，P=0.391)、跟隨行為(t=0.444，P=0.662)和非社會行為(t=0.458P=0.651)的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖4)。與野生雌性黃鼠相比，室內(nèi)F1代雌性的親密行為(t=6.042.，P<0.001)和自飾行為(t=2.484P=0.027)顯著降低，非社會行為增加(t=4.243，P<0.001)；探究行為(t=0.386，P=0.704)和跟隨行為(t=0.758，P=0.457)沒有顯著差異(圖5)。

圖4 野生雌、雄達(dá)烏爾黃鼠的社會互作Fig.4 The duration of social interaction in wild-deprived male and female daurian ground squirrels

圖5 野生和室內(nèi)F1代雌性達(dá)烏爾黃鼠的社會互作比較 *P<0.05Fig.5 The duration of social interaction in wild-deprived and laboratory F1 generation daurian ground squirrel *P<0.05

3 討論

3.1 達(dá)烏爾黃鼠的運(yùn)動性與焦慮性

焦慮是社會行為的重要組成，曠場實(shí)驗(yàn)可用來評估實(shí)驗(yàn)動物的焦慮水平和運(yùn)動能力及在新環(huán)境下的自主行為和探究行為[30]。運(yùn)動能力在新環(huán)境中是一個復(fù)雜的行為，和很多因素相關(guān)，包括動物的焦慮水平、對應(yīng)激的反應(yīng)和對新事物的反應(yīng)[34]。本研究發(fā)現(xiàn)，野生雌、雄達(dá)烏爾黃鼠的焦慮水平和運(yùn)動性沒有顯著差異，這與對其他一些動物的研究結(jié)果相似，例如，在研究ICR小鼠中沒有發(fā)現(xiàn)運(yùn)動性和焦慮水平的性別差異[35-36]；對C57BL/6J 和BALB/cJ小鼠研究也發(fā)現(xiàn)性別因素對曠場試驗(yàn)的穿格次數(shù)和中央?yún)^(qū)時間的影響較小[37]。但對棕色田鼠研究發(fā)現(xiàn)，無論河南程村種群還是新鄭種群，雄性均表現(xiàn)出了較高的焦慮水平，且新鄭種群的運(yùn)動性表現(xiàn)出了性別差異，程村種群卻沒有[22]。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與野生雌性達(dá)烏爾黃鼠相比，室內(nèi)F1代雌性在中央?yún)^(qū)域停留時間顯著高于野生雌性，暗示焦慮水平降低，但二者的運(yùn)動性沒有表現(xiàn)出明顯差異，再次說明運(yùn)動性和焦慮水平?jīng)]有必然的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)焦慮水平同樣受棲息環(huán)境影響，河南靈寶市程村的氣候干燥、海拔較高，而新鄭則氣候濕潤、海拔較低，兩地在降水和食物資源上有差異，程村的棕色田鼠種群比新鄭種群表現(xiàn)出更高的焦慮樣行為[22]。在野外達(dá)烏爾黃鼠的活動范圍一般在100 m左右[38]。本實(shí)驗(yàn)中F1代黃鼠自出生至成體，一直生活在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)籠內(nèi)，活動空間狹小，生活環(huán)境缺少變化且安定，沒有食物和天敵之虞，因此表現(xiàn)出較低的焦慮水平，而野生鼠出生于野外，在成年時被捕回，雖然在實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)了一個多月，但仍表現(xiàn)出較高的焦慮水平。與此結(jié)果類似的是，研究發(fā)現(xiàn)野生小家鼠與實(shí)驗(yàn)室馴化后的小鼠如BALB/c和C57BL/6相比，在曠場中的活動性降低，表現(xiàn)出更強(qiáng)的逃避空曠地方的行為，在陌生環(huán)境下，野生小鼠進(jìn)入潛在危險區(qū)變得更加謹(jǐn)慎[39]。

3.2 達(dá)烏爾黃鼠的社會性與社會互作

許多嚙齒動物包括小鼠具有較強(qiáng)的社群性，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可量化其社會行為，嚙齒類的社會偏愛測試已被廣泛用于研究小鼠、大鼠和田鼠的社會性傾向[40]。在社會偏愛性實(shí)驗(yàn)中，雌、雄野生達(dá)烏爾黃鼠對陌生鼠所在籠與空籠的探究時間及頻次均未達(dá)到顯著差異，相比之下，具有高水平社會性的小鼠如C57BL/6J小鼠會花費(fèi)更多的時間在陌生鼠箱內(nèi)[40]，說明雌、雄達(dá)烏爾黃鼠的社會性不高。野外研究發(fā)現(xiàn)達(dá)烏爾黃鼠除在交尾期偶有雌雄同居外，皆為獨(dú)居。雌性達(dá)烏爾黃鼠分娩后28 d幼鼠開始獨(dú)立取食，34—36 d，分散打洞，開始分居，至7月則大量分居獨(dú)棲[38]，野外的這種棲居習(xí)性也印證了其較低的社會性。在社會互作實(shí)驗(yàn)中，雌、雄達(dá)烏爾黃鼠的社會探究、親密行為、跟隨及自飾行為均沒有表現(xiàn)出性別差異，與社會偏愛性的表現(xiàn)一致。本實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)達(dá)烏爾黃鼠有明顯的攻擊行為，因此未做統(tǒng)計(jì)。在ICR小鼠也沒有發(fā)現(xiàn)社會探究及身體接觸的性別差異[35]。對棕色田鼠的同性社會互作研究發(fā)現(xiàn)，雄性棕色田鼠比雌性有較多的親密行為、較少的攻擊行為，但社會探究行為沒有顯著差異[41]。草原田鼠也表現(xiàn)出兩性差異，尤其是攻擊行為[19]。對C57BL/6和BALB/c小鼠研究發(fā)現(xiàn)，雌性較雄性表現(xiàn)出更高的社會探究[37]。這些差異既反映了種的特異性也反映了其社會性程度。社會探究是成年動物典型的社會行為[42]，親密行為中的聚團(tuán)行為可能更多的是一種保護(hù)性行為，自飾行為被認(rèn)為是一種情緒的暗示[43]。不同形式的互作行為具有不同的生態(tài)和發(fā)育模式，并被大腦不同的神經(jīng)化學(xué)環(huán)路調(diào)制[42]。本研究中雄性達(dá)烏爾黃鼠的非社會行為在總測試時間中占比達(dá)到46.9%，雌性占比為49.9%，二者平均為48.4%。對多配制的雄性東方田鼠(Microtusfortis)室內(nèi)測試發(fā)現(xiàn)，其非社會行為的時間占比也高達(dá)40%以上[44]。相比之下，單配制動物具有更復(fù)雜的社會互作[45]，對單配制的雌、雄棕色田鼠研究發(fā)現(xiàn)，其非社會行為的時間占比僅約20%左右[44，46]，間接說明達(dá)烏爾黃鼠的社會性遠(yuǎn)較棕色田鼠為低，是一種低社會性動物。

在社會性偏愛實(shí)驗(yàn)中，室內(nèi)F1代鼠對陌生鼠所處籠子的探究時間及頻次均高于空籠，說明室內(nèi)F1代鼠有較積極的社會性，這可能與其出生后與雙親或同胞鼠所處時間較長有關(guān)。但F1代鼠與野生鼠相比，在社會互作中其親密行為及自飾行為均降低。在棕色田鼠研究中也發(fā)現(xiàn)了F1代鼠與野生鼠的行為差異，程村的雄性棕色田鼠種群較新鄭的雄性種群具有更多的攻擊和社會性，但這種差異在F1代卻沒有發(fā)現(xiàn)；野生新鄭田鼠對陌生鼠有顯著偏好，但F1代卻呈現(xiàn)出對熟悉鼠的偏好，且表現(xiàn)出對陌生鼠友善行為和更少的攻擊行為[23]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，室內(nèi)出生的動物其社會行為特征會發(fā)生變化，室內(nèi)的環(huán)境條件可能影響其行為發(fā)育模式。

精氨酸加壓素(AVP)和催產(chǎn)素(OT)是調(diào)節(jié)動物社會行為非常保守且重要的神經(jīng)肽。加壓素受體(AVPR1a)和催產(chǎn)素受體(OTR)密度和分布的變化常與社會行為有關(guān)，例如，在田鼠屬動物側(cè)隔的AVPR1a和OTR以及杏仁核的AVPR1a對社會行為很重要[47]。與達(dá)烏爾黃鼠親緣關(guān)系相近的瑞氏黃鼠(Spermophilusrichardsonii)在野外進(jìn)行社群生活，在繁殖期具有報警鳴叫行為，社會性對于瑞氏黃鼠的生存很重要，屬于中度社會性。研究其腦區(qū)發(fā)現(xiàn)AVPR1a和OTR的分布與調(diào)節(jié)社會行為和通訊有關(guān)，青春期時的雄性和雌性AVPR1a和OTR的分布和密度沒有顯著性差異[48]，但在成體的一些腦區(qū)發(fā)現(xiàn)有差異[49]。此外，有研究表明調(diào)節(jié)社會行為的神經(jīng)環(huán)路在社會性和非社會性物種不同[50]，胼胝體大小相對于腦的重量也與動物的社會性有關(guān)[51]。因此，開展AVP和OT系統(tǒng)以及其胼胝體相對大小的研究可能有助于本研究中對達(dá)烏爾黃鼠社會行為表現(xiàn)的解釋。

3.3 結(jié)語

動物行為是長期進(jìn)化的產(chǎn)物，是其生活環(huán)境、遺傳發(fā)育和成長經(jīng)歷等多方面相互作用的結(jié)果，其中任何一方面的改變都可能引起動物行為的改變。達(dá)烏爾黃鼠表現(xiàn)出較低的社會性與其野外種群的生活習(xí)性相適應(yīng)。圈養(yǎng)環(huán)境和野生環(huán)境相比，活動空間小、種群密度高，取食、尋求庇護(hù)所與社會接觸的活動以及躲避天敵的機(jī)會均減少，因此，圈養(yǎng)動物的生活不同于自然棲息地[39]。同樣，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼養(yǎng)，飼養(yǎng)籠有限的空間也會影響動物行為表達(dá)[52-54]。研究發(fā)現(xiàn)野外、實(shí)驗(yàn)室馴化和實(shí)驗(yàn)室繁殖的樹鼩(Tupaiabelangeri)在體重、身體組成和消化道形態(tài)等方面具有差異，在行為上也出現(xiàn)了一定的分化[55-56]。本實(shí)驗(yàn)中即使同在飼養(yǎng)籠飼養(yǎng)，出生于實(shí)驗(yàn)室的黃鼠與野外出生的黃鼠相比，一些社會行為特征發(fā)生明顯改變，這種變化與早期生活環(huán)境和社會環(huán)境的變化有關(guān)。因此，在描述野生動物的行為屬性時要考慮到所處環(huán)境的影響。