不同光照因素對(duì)豬的影響

孟霞 萬(wàn)建美

摘 要：人工照明的一個(gè)特性是磁鎮(zhèn)流器熒光燈源存在固有閃爍，這可能會(huì)影響其在動(dòng)物上使用的適宜性，因此人類(lèi)可以看到的閃爍光源不能應(yīng)用于豬舍。所有的動(dòng)物、植物、真菌和細(xì)菌都有一個(gè)大約以24 h為周期的晝夜節(jié)律，這種節(jié)律能夠幫助生物體調(diào)整它們的新陳代謝和行為，以適應(yīng)晝夜循環(huán)。豬的晝夜節(jié)律可以通過(guò)體溫、活性和某些激素（例如皮質(zhì)醇）水平的變化來(lái)觀察。

關(guān)鍵詞：光照強(qiáng)度;色覺(jué);閃爍;晝夜節(jié)律;褪黑激素

中圖分類(lèi)號(hào)：S815 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2021）02-0004-04

1? 感覺(jué)燈的閃爍

人工照明的一個(gè)特性是磁鎮(zhèn)流器熒光燈源存在固有閃爍（100 Hz或120 Hz），這可能會(huì)影響其在動(dòng)物身上使用的適宜性。雖然有關(guān)燈閃爍對(duì)動(dòng)物影響的研究較少，尤其是以哺乳動(dòng)物為試驗(yàn)對(duì)象的研究更稀缺，不過(guò)已經(jīng)有研究探討了燈的閃爍對(duì)家禽和椋鳥(niǎo)的影響。在可見(jiàn)頻率的閃爍下，人會(huì)出現(xiàn)各種不愉快的行為，這些影響隨著閃爍的可見(jiàn)性而提高，例如視覺(jué)疲勞、癲癇發(fā)作、頭痛和偏頭痛。當(dāng)前的最佳估計(jì)表明，豬應(yīng)該無(wú)法檢測(cè)到熒光燈在正常工作時(shí)產(chǎn)生的閃爍。當(dāng)熒光燈光源失靈時(shí)，豬能夠探測(cè)到50 Hz或60 Hz的閃爍，因此，人類(lèi)可以看到的閃爍光源不能應(yīng)用于豬舍。當(dāng)光線通過(guò)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇進(jìn)入豬的生活環(huán)境時(shí)，這種效果可能更有意義。

未達(dá)最適宜光照強(qiáng)度的照明會(huì)影響動(dòng)物眼睛的發(fā)育和功能。采用連續(xù)黑暗、連續(xù)高強(qiáng)度照明和低強(qiáng)度照明的光周期系統(tǒng)，家禽會(huì)發(fā)生牛眼癥，但豬不會(huì)出現(xiàn)這種情況，這說(shuō)明大孔徑玻璃狀液的流出不會(huì)使豬眼睛發(fā)生牛眼癥。

持續(xù)高光照強(qiáng)度的照明會(huì)影響哺乳動(dòng)物的眼睛;當(dāng)光感受器的外部遭到部分破壞時(shí)，白化變種大鼠會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)能力迅速下降的情況——即使采用持續(xù)低光照強(qiáng)度的照明也會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物眼視網(wǎng)膜變性。采用照明度為2 500 Lux的連續(xù)光照明，成年小型豬眼睛的視網(wǎng)膜外核層會(huì)變薄，瞳孔對(duì)光的反射減弱和減慢（對(duì)照組小型豬采用照明度為1 000 Lux、12 h光照和12 h黑暗的照明方式）。盡管這些條件還沒(méi)有用于家豬的飼養(yǎng)中，但人們認(rèn)為家豬的眼睛發(fā)育與小型豬的相同。

商品豬幾乎不會(huì)出現(xiàn)眼科疾病，不過(guò)小型豬眼睛出現(xiàn)膜殘留物等情況的概率很高，這可能與眼睛發(fā)育不足有關(guān)。機(jī)體缺乏維生素A也會(huì)影響仔豬的眼睛發(fā)育。Wheelhouse和Hacker對(duì)豬使用紅光/紅外線和紫外線光源并未損害豬的眼睛。

2? 紫外線——維生素D和曬傷

紫外線對(duì)人和豬機(jī)體合成維生素D3必不可少。Cooper等估計(jì)，豬每天在天然紫外線下暴露1 min～2 min，其機(jī)體足以產(chǎn)生足夠水平的維生素。豬的常規(guī)日糧含有維生素D2;? ? ? ? Bethke等證明，維生素D2和維生素D3在滿(mǎn)足豬對(duì)維生素D的營(yíng)養(yǎng)需求上同樣有效。Lauridsen等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)妊娠母豬采食維生素D含量為1 400 IU或更高水平的日糧時(shí)，它們產(chǎn)死胎的數(shù)量會(huì)減少。當(dāng)維生素D3的含量超過(guò)800 IU時(shí)，后備母豬的骨強(qiáng)度和骨灰含量有所改善。

為室外生長(zhǎng)的動(dòng)物提供額外的庇護(hù)所和打滾場(chǎng)所，可減少曬傷和暴露在紫外線輻射下的風(fēng)險(xiǎn)。室內(nèi)生長(zhǎng)的動(dòng)物也應(yīng)避免陽(yáng)光的直射（某些窗戶(hù)可隔絕大多數(shù)紫外線）。動(dòng)物可以通過(guò)日糧來(lái)滿(mǎn)足機(jī)體對(duì)維生素D的需求，因此不需向采用人造照明系統(tǒng)飼養(yǎng)的動(dòng)物提供紫外線。

3? 晝夜節(jié)律

所有的動(dòng)物、植物、真菌和細(xì)菌都有一個(gè)大約以24 h為周期的晝夜節(jié)律。這些節(jié)律能夠幫助生物體調(diào)整它們的新陳代謝和行為，以適應(yīng)晝夜循環(huán)。晝夜節(jié)律是內(nèi)源性的，與外界刺激無(wú)關(guān)，但外界信號(hào)（如光和熱）能對(duì)其調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)生物鐘能確保動(dòng)物自身的晝夜節(jié)律與本地明/暗周期保持同步。豬的晝夜節(jié)律可以通過(guò)體溫、活性和某些激素（例如皮質(zhì)醇）的水平變化來(lái)觀察。

在哺乳動(dòng)物中，黑視素是一種藍(lán)光感受器（對(duì)波長(zhǎng)480 nm的光最靈敏），其功能是調(diào)節(jié)動(dòng)物的生物鐘。黑視素存在于視網(wǎng)膜的光敏神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中，但其功能與視覺(jué)系統(tǒng)無(wú)關(guān)。這些光敏神經(jīng)節(jié)細(xì)胞能夠通過(guò)多個(gè)神經(jīng)結(jié)構(gòu)向松果體發(fā)送信號(hào)，以調(diào)節(jié)松果體產(chǎn)生褪黑激素。動(dòng)物處于黑暗的環(huán)境時(shí)會(huì)產(chǎn)生褪黑激素（藍(lán)光會(huì)抑制褪黑激素的產(chǎn)生），后者對(duì)調(diào)節(jié)動(dòng)物的睡眠/清醒周期很重要。盡管之前的研究結(jié)果自相矛盾，但研究人員發(fā)現(xiàn)豬體內(nèi)的褪黑激素水平在黑夜會(huì)升高，這與歐洲野豬的情況相似。Tast等發(fā)現(xiàn)，在光周期內(nèi)當(dāng)豬暴露在照明度為40 Lux的光下時(shí)，其褪黑激素周期是可測(cè)量的。

在時(shí)區(qū)之間移動(dòng)時(shí)，人類(lèi)將人體鐘帶入新的“相移”明/暗周期會(huì)經(jīng)歷時(shí)差。在檢查豬對(duì)日長(zhǎng)變化的反應(yīng)或僅日長(zhǎng)的影響時(shí)，了解豬對(duì)新的明/暗循環(huán)的誘因很重要。測(cè)試前條件的影響是一個(gè)經(jīng)常被忽視的關(guān)鍵問(wèn)題，這會(huì)影響光周期和照明度的感知變化，進(jìn)而影響豬在測(cè)試條件下的生產(chǎn)性能和生理。例如，在12 h光周期下進(jìn)行試驗(yàn)，如果測(cè)試前條件發(fā)生改變，可能會(huì)提供不同的結(jié)果。進(jìn)行8 h光照預(yù)處理的豬會(huì)感知一天的時(shí)間變長(zhǎng)，而進(jìn)行16 h光照預(yù)處理的豬會(huì)感知一天的時(shí)間變短。人們很少敘述測(cè)試前的條件，但是如果動(dòng)物來(lái)自不同光周期的室外環(huán)境或自然光照環(huán)境，這就特別重要。2001年，Tast等指出1周的時(shí)間足以使豬適應(yīng)新的晝夜節(jié)律;但到2005年，Tast等指出6周的時(shí)間可能不足以使豬適應(yīng)新的環(huán)境，因此適應(yīng)期也可能在對(duì)結(jié)果的解釋上起著重要的作用?？紤]到在野豬上記錄的某些季節(jié)性影響，了解季節(jié)性研究所用動(dòng)物的出生月份也將是有益的。

晝夜節(jié)律的中斷與人類(lèi)和動(dòng)物的各種健康結(jié)果有關(guān)，包括過(guò)早死亡、情緒障礙、繁殖問(wèn)題和癌癥。褪黑激素與垂體調(diào)節(jié)激素的產(chǎn)生有關(guān)，具有抗氧化特性，并與免疫系統(tǒng)相互作用。

給豬補(bǔ)充褪黑激素可以降低現(xiàn)有胃潰瘍和潰瘍的發(fā)生率。這提出了一種可能性，即使用“正確的”黑暗時(shí)期，維持足夠的黑暗水平和持續(xù)時(shí)間來(lái)產(chǎn)生最佳劑量的褪黑激素，可能有益于健康，這種可能也能驗(yàn)證黑暗時(shí)期和光明時(shí)期同樣重要。

4? 季節(jié)性光照和褪黑激素

褪黑激素分泌也受光照季節(jié)性變化的控制，褪黑激素的分泌是動(dòng)物對(duì)光周期變化的響應(yīng)。關(guān)于褪黑激素如何通過(guò)哺乳動(dòng)物內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)季節(jié)信息，存在兩種主要的理論：

a.受試者的內(nèi)分泌系統(tǒng)會(huì)對(duì)血液或腦脊液（Cerebrospinal Fluid，CSF）——文獻(xiàn)記載表明CSF的參與很大程度上被忽視——中褪黑激素循環(huán)的“絕對(duì)”濃度產(chǎn)生反應(yīng)。

b.受試者的內(nèi)分泌系統(tǒng)會(huì)隨時(shí)間的推移對(duì)褪黑激素（同樣在血液或腦脊液中）濃度的提高或下降做出反應(yīng)。

后一種理論似乎得到了廣泛的接受，并得到各種研究的支持，這些研究證明飼養(yǎng)在相同條件下的種群個(gè)體在褪黑激素的濃度上存在很大差異。在某些動(dòng)物上，濃度上的這種變化與松果體重量的變化有關(guān)——松果體是褪黑激素產(chǎn)生的主要場(chǎng)所。

動(dòng)物的季節(jié)性變化有必要認(rèn)為是對(duì)光周期縮短或延長(zhǎng)做出的反應(yīng)，而不是單獨(dú)對(duì)驅(qū)動(dòng)這些機(jī)制的日長(zhǎng)或日短做出的反應(yīng)。下面介紹的一些研究顯示了對(duì)“固定”（或長(zhǎng)或短）光周期的明確反應(yīng)。重要的是要理解支撐這種反應(yīng)的生物學(xué)原理，即季節(jié)變化如何影響動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng)。

歐洲野豬在繁殖周期上具有明顯季節(jié)性：10月/11月發(fā)情，12月開(kāi)始妊娠，3月至4月出現(xiàn)分娩高峰，6月/7月至晚秋成年母豬休情。初產(chǎn)母豬（第一個(gè)繁殖季節(jié)的母豬）的繁殖模式略有不同：4月至7月為妊娠期，7月至8月為分娩期。人們認(rèn)為這是因?yàn)楹髠淠肛i（3月至4月出生的母豬）需要一年以上的時(shí)間才能發(fā)育成熟。對(duì)家豬進(jìn)行的試驗(yàn)經(jīng)常用后備母豬來(lái)比較光照處理，因?yàn)橐阎髠淠肛i比經(jīng)產(chǎn)母豬對(duì)季節(jié)的反應(yīng)更敏感。如果家豬由于年齡的原因仍受這種繁殖周期差異的影響，那么母豬應(yīng)該能保持短日照的繁殖模式。后備母豬如果發(fā)育足夠成熟可以繁殖，也可以在縮短日長(zhǎng)的情況下進(jìn)入發(fā)情期。如果后備母豬太年輕而不能在秋季繁殖，它們可能會(huì)表現(xiàn)出青春期延遲，這可以通過(guò)延長(zhǎng)日長(zhǎng)來(lái)刺激發(fā)情，以便在第2年的春天發(fā)情。

不同國(guó)家的報(bào)告顯示各國(guó)的豬具有各不相同的季節(jié)性，從明顯的短日種豬（通常位于北緯50?～60?和南緯30?～40?的國(guó)家）到?jīng)]有季節(jié)性變化。季節(jié)性的變化可能反映了家豬的起源，有來(lái)自祖先豬種的輸入，它們的季節(jié)性是由它們進(jìn)化時(shí)所處的氣候以及所飼養(yǎng)豬目前所經(jīng)歷的氣候決定的。與家禽一樣，商業(yè)性生產(chǎn)壓力促使人們選擇具有耐光性（繁殖不再受季節(jié)/白天長(zhǎng)度的控制）的豬種，以減少生產(chǎn)力的波動(dòng)。大多數(shù)商品豬不再具有嚴(yán)格的季節(jié)性，且大多數(shù)品種每年預(yù)期會(huì)產(chǎn)兩窩以上，因此豬的光周期并不明顯。盡管如此，在日照長(zhǎng)的季節(jié)，家豬通常會(huì)表現(xiàn)產(chǎn)仔數(shù)減少和發(fā)情間隔延長(zhǎng)。

在討論光周期對(duì)現(xiàn)代豬種行為的季節(jié)性影響時(shí)，養(yǎng)豬生產(chǎn)者、豬場(chǎng)顧問(wèn)和研究人員往往持一定程度的懷疑態(tài)度。經(jīng)常有人提出“現(xiàn)代豬種與野豬格格不同”。在許多方面的確如此。然而，關(guān)于夜間的褪黑激素水平，現(xiàn)代家豬表現(xiàn)出與歐洲野豬極為相似的情況（圖1）。因此，家豬具有光響應(yīng)能力，并且能夠在生理和行為上對(duì)日長(zhǎng)變化做出響應(yīng)。

褪黑激素影響母豬繁殖力的一個(gè)途徑是，在稍長(zhǎng)/日益增多的天數(shù)中，分泌的黃體生成素（Luteinising Hormone，LH）數(shù)量減少，授精后限制母豬的采食量可能會(huì)放大這一影響。排卵后在卵巢中形成的黃體（Corpus Luteum，CL）在第12天后不再依賴(lài)于垂體的支持，這會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。孕酮分泌的減少會(huì)導(dǎo)致子宮內(nèi)膜的胚胎支持分泌液減少，以及胚胎產(chǎn)生第二種胚胎雌激素信號(hào)的能力降低。該信號(hào)對(duì)維持第30天的妊娠至關(guān)重要。胚胎信號(hào)不足會(huì)導(dǎo)致黃體消退，并且終止妊娠。

原題名：Lighting in pig buildings： the principles（英文）

原作者：Phillip Davis、Nina Wainwright、Sandra Edwards和AHDB