獅子氣味對小尾寒羊行為節律及生理內分泌的影響

李敏，王慧，李富寬，侯艷艷，金一，呂慎金*

(1. 延邊大學農學院，吉林 延吉 133002；2. 臨沂大學農林科學學院，山東 臨沂 276000)

捕食者與獵物之間的協同進化一直是動物學家研究的熱點[1-2]。在不斷的生物進化中，獵物為了最大限度的提高個體的存活率，已進化出生理、行為和形態反應以應對不可預測或潛在的捕食風險[3-5]。有證據表明，獵物對捕食者的化學信號例如捕食者的皮膚、皮毛、尿液、糞便和相關腺體的分泌物等識別并表現出反捕食策略[6]，其對捕食者具有特殊的適應能力，能夠識別、躲避和防御捕食者，這種反捕食者行為是被捕食者生存的基礎[7]。牛和綿羊對天敵糞便的氣味非常敏感，Pfister等[8]研究表明，綿羊和牛拒絕采食被郊狼、狐貍、美洲獅污染的飼料，但不會影響綿羊和牛接近料槽的行為，其中郊狼氣味的刺激減少了牛和綿羊的采食時間。

捕食應激假說提出，與捕食者或氣味線索直接接觸，會導致獵物激活下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA)，觸發包括分泌兒茶酚胺和糖皮質激素在內的生理反應[9-10]。在貓鼬的研究中發現，動物體內糖皮質濃度與警惕行為之間存在正相關關系[11]。Boudreau等[12]發現自由放養的白靴兔暴露于捕食風險時，隨著捕食風險的增加血液中皮質醇濃度明顯增加。

以往研究較為關注小尾寒羊繁殖、生長等主要生產性狀，但對小尾寒羊嗅覺行為的研究較少，特別是在被捕食風險下，其采食行為抉擇及行為分配如何目前仍知之甚少。本文以小尾寒羊為研究對象，通過觀察捕食者氣味(雄性獅子氣味)對其日常行為時間分配以及生理指標的影響，探明小尾寒羊通過氣味權衡環境中捕食風險的能力，為揭示捕食者與獵物之間的協同進化機制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及飼養管理

試驗于2019年12月在臨沂大學小尾寒羊實驗場進行。選擇體況相近，健康的4～6月齡小尾寒羊12只(公母各半)，小尾寒羊按每天每只2 kg全混合顆粒飼料分7:30和19:30進行投喂，自由采食和飲水。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗處理

試驗共分3個處理，即空白對照(不加任何動物糞便，試驗時僅在飼槽上方添加飼料)、非捕食氣味(在食槽篦子下方放入雄性兔子糞便，上方放入飼料)、捕食者氣味(在食槽篦子下方放入雄性獅子糞便，上方放入飼料)。

空白對照、非捕食者氣味、捕食者氣味分公母羊依次進行：首先進行空白對照試驗，試驗時間12 h,試驗結束后，將羊只移回原始圈舍，對試驗圈舍進行徹底清掃消毒等。7 d后再進行非捕食者氣味處理，試驗時間12 h,試驗結束后，將羊只移回原始圈舍，對試驗圈舍進行徹底的清掃消毒。7 d后再進行捕食者氣味處理。試驗設7 d適應期，將羊只移入試驗圈舍，并將試驗料槽放入圈舍，采用該料槽飼喂，自由飲水，此期間沒有氣味源刺激，以使羊只適應新的圈舍環境及試驗料槽。試驗開始前，對圈舍及氣味源投擲設備進行除味及消毒處理。對試驗用料槽進行清洗晾曬，以減輕圈舍及料槽內原有氣味對試驗羊只的干擾。對自制鋁鍋(氣味源投擲設備)清洗干凈，祛除異味。

1.2.2 氣味源投擲設備

將4個帶有篦子的同等大小鋁鍋放到自制鍋架內，含有多孔的透氣篦子將鋁鍋分成上下兩層，篦子的直徑為32 cm，篦子下層放置刺激氣味，上層放置飼料。

1.2.3 氣味源的采集與處理

試驗用雄性成年獅子糞便采集于臨沂市動植物園。于排便后10 min內，用封口袋收集新鮮糞便，-20 ℃冰箱保存待用。試驗當天將糞便從冰箱中取出恒溫水浴解凍。兔子糞便采集于臨沂大學小尾寒羊實驗場，糞便采集后的處理方法與獅子糞便處理方法相同，小尾寒羊對試驗用糞樣均為完全陌生。試驗時將收集的氣味源糞便均勻的涂抹在鍋底。

1.3 血液采集與生化指標測定

在氣味刺激結束后立即對受試小尾寒羊頸靜脈采血4 mL于真空促凝采血管中，放入冰盒帶回實驗室，3 500 r/min離心10 min，取上層血清，并做好標記，于-20 ℃冰箱保存待測。

利用ELISA試劑盒(上海裕平生物科技有限公司)測定血清皮質醇(CORT)、促腎上腺皮質激素(ACTH)、兒茶酚胺(CA)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)含量。

1.4 行為觀察

對小尾寒羊氣味刺激期間日常行為進行錄像存儲并帶回實驗室，利用掃描取樣法觀察自放入氣味源起之后的12 h的日常行為，每2 h為一個單位，掃描間隔為5 min。觀察小尾寒羊日常行為譜見表1。

1.5 統計分析

利用Excel對各觀察時間段內每只試驗羊的同種行為數據以及血液生化指標數據進行整理，通過SPSS 26.0統計軟件對試驗數據進行統計分析。利用單因素方差分析(one-way ANOVA)比較組內不同時段小尾寒羊行為變化和組間相同時間內的各行為變化，以及組間血液生化指標差異。通過Origin 9.1 統計軟件進行作圖。數據用“平均值±標準誤”表示，P<0.05表示差異顯著。

表1 小尾寒羊日常行為譜

2 結果與分析

2.1 獅子氣味刺激對小尾寒羊靜立行為節律的影響

圖1所示，在獅子氣味刺激下，隨著時間的變化小尾寒羊靜立行為頻次呈升高-降低-升高-降低趨勢,并在獅子氣味刺激后8～10 h最多，0～2 h最少且存在顯著性差異(P<0.05)。在兔子氣味刺激下，小尾寒羊靜立行為頻次呈先升高后下降趨勢，刺激后2～4 h靜立行為頻次最多，0～2 h最少。空白對照處理的小尾寒羊靜立行為頻次呈緩慢升高趨勢，并在10～12 h最多，0～2 h最少。

縱向來看，8～10 h，獅子氣味刺激處理的小尾寒羊靜立行為頻次，顯著高于兔子氣味刺激和空白對照處理(P<0.05)。10～12 h，獅子氣味和兔子氣味刺激處理的小尾寒羊靜立行為頻次顯著低于空白對照處理(P<0.05)。

圖1 獅子氣味刺激對小尾寒羊靜立行為節律的影響

2.2 獅子氣味刺激對小尾寒羊移動行為節律的影響

圖2所示，在獅子氣味和兔子氣味刺激下，小尾寒羊移動行為頻次均呈降低-升高-降低的波浪式變化，空白對照處理的小尾寒羊移動行為頻次呈上升趨勢，并在刺激后10～12 h其移動行為頻次最多。

縱向比較，0～2 h，受獅子氣味刺激的小尾寒羊移動行為頻次顯著高于受兔子氣味刺激和空白對照處理(P<0.05)。0～8 h，小尾寒羊的移動行為頻次明顯高于空白對照，但無顯著性差異。10～12 h，受獅子氣味和兔子氣味刺激的小尾寒羊的移動頻次顯著低于空白對照(P<0.05)。

圖2 獅子氣味刺激對小尾寒羊移動行為節律的影響

2.3 獅子氣味刺激對小尾寒羊采食行為節律的影響

圖3所示，在獅子氣味和兔子氣味刺激下，小尾寒羊采食行為頻次呈先降低后升高的趨勢，并在刺激后0～2 h采食行為頻次最多，且顯著高于6～8 h(P<0.05)。在兔子氣味刺激下，小尾寒羊在0～2 h采食行為頻次最多，且顯著高于8～10 h(P<0.05)。空白對照處理的小尾寒羊采食行為頻次在0～2 h發生最多，且顯著高于之后的2～12 h(P<0.05)。

縱向比較，獅子氣味刺激0～2 h的小尾寒羊采食行為頻次顯著低于兔子氣味和空白對照處理，但在2～4 h，獅子氣味刺激的小尾寒羊采食行為頻次明顯高于兔子氣味和空白對照處理(P<0.05)。

2.4 獅子氣味刺激下對小尾寒羊臥息行為節律影響

圖4所示，在各氣味處理中，小尾寒羊的臥息行為頻次均呈先升高后降低的趨勢，并在6～8 h升高最多，與0～2 h相比均有顯著差異(P<0.05)。縱向比較，0～6 h在獅子氣味刺激下小尾寒羊的臥息行為頻次明顯低于空白對照，且在2～4 h時間段存在顯著差異(P<0.05)，在6～12 h，在獅子氣味刺激下，小尾寒羊臥息行為頻次明顯高于空白對照處理，且在10～12 h時間段有顯著差異(P<0.05)。

圖3 獅子氣味刺激對小尾寒羊采食行為節律的影響

圖4 獅子氣味刺激對小尾寒羊臥息行為節律的影響

2.5 獅子氣味刺激對小尾寒羊探究行為節律影響

圖5所示，在獅子氣味刺激下小尾寒羊探究行為頻次呈緩慢降低趨勢，并在氣味刺激后0～2 h最多，且顯著高于刺激后其他(P<0.05)。在兔子氣味刺激下小尾寒羊探究行為頻次呈降低-升高-降低趨勢，并在氣味刺激后8～10 h最多。空白對照中小尾寒羊探究行為頻次呈上升趨勢并在刺激后10～12 h最多，與2～4 h相比有顯著差異(P<0.05)。

縱向比較，0～2 h受獅子氣味刺激的小尾寒羊探究行為頻次顯著高于兔子氣味處理和空白對照處理(P<0.05)。10～12 h小尾寒羊探究行為頻次顯著低于空白對照。

圖5 獅子氣味刺激對小尾寒羊探究行為節律的影響

2.6 獅子氣味刺激對小尾寒羊反芻行為節律影響

圖6所示，在獅子氣味刺激下小尾寒羊反芻行為頻次呈升高-降低-升高趨勢，并在獅子氣味刺激后10～12 h反芻行為最多，且與0～2 h相比呈顯著性差異(P<0.05)。在兔子氣味刺激下，小尾寒羊反芻行為頻次升高-降低-升高-降低的趨勢，在兔子氣味刺激后8～10 h反芻行為頻次最多，且與0～2 h相比呈顯著性差異(P<0.05)。空白對照處理的小尾寒羊反芻行為頻次呈先升高再降低的趨勢，并在2～4 h反芻行為頻次最多，與0～2 h相比有顯著差異(P<0.05)。

縱向比較，4～6 h受獅子氣味刺激的小尾寒羊反芻行為頻次顯著低于空白對照，而在10～12 h顯著高于空白對照(P<0.05)。

圖6 獅子氣味刺激對小尾寒羊反芻行為節律的影響

2.7 獅子氣味刺激對小尾寒羊觀望行為節律影響

圖7所示，在獅子氣味刺激和兔子氣味刺激下，小尾寒羊觀望行為頻次呈升高-降低-升高-降低趨勢，受獅子氣味刺激后4～6 h小尾寒羊觀望行為頻次最多，2～4 h最少且存在顯著差異(P<0.05)。兔子氣味刺激后4～6 h小尾寒羊觀望行為頻次最多，0～2 h最少，且存在顯著差異(P<0.05)。空白對照的小尾寒羊觀望行為頻次呈升高趨勢，并在氣味刺激后10～12 h觀望行為最多，在6～8 h時間段最少，且存在顯著差異(P<0.05)。

縱向比較，10～12 h，獅子氣味刺激的小尾寒羊觀望行為頻次顯著低于空白對照處理(P<0.05)。

圖7 獅子氣味刺激對小尾寒羊觀望行為節律的影響

2.8 獅子氣味刺激對小尾寒羊血液生化指標影響

由圖8可知，除白蛋白外，在獅子氣味刺激下小尾寒羊血液CORT、ACTH、CA、GLB濃度高于兔子氣味和空白對照處理，但各處理間均無顯著差異(P>0.05)。

圖8 獅子氣味刺激對小尾寒羊血液生化指標的影響

3 討論

3.1 獅子氣味對小尾寒羊日常行為的影響

在歐洲兔子對捕食者氣味行為反應的研究中發現，當狐貍糞便存在時，兔子表現出明顯的反捕食行為，采食行為減少，增加了回避和警惕行為以及在采食前進行了更多的嗅探行為[15]。當白尾鹿暴露于狼氣味中時，白尾鹿的警戒行為增加，采食量減少[16]。Christensen等[17]發現當馬暴露在狼和獅子氣味中時，馬的警惕性提高，采食行為減少，日常行為明顯改變。當狼、狐貍、美洲獅的糞便被放在食槽附近時，綿羊和牛會減少采食量，警惕性顯著增加，且綿羊會避免在被肉食動物糞便污染的地方進行臥息[18-19]。本試驗中小尾寒羊在接觸獅子糞便氣味后，采食行為和臥息行為頻次減少，探究、移動和觀望行為頻次增加，小尾寒羊表現出更多的防御性行為，這與之前的研究結果基本一致。

捕食風險的時間分配假說認為，獵物在無時無刻會出現捕食者的風險下，從事任何活動時所采取的反捕食行為存在一個時間序列的分配。Lima等[20]采用模型比較了高風險和低風險兩種條件下動物反捕食的行為決策，發現在突然發生的或短暫的高捕食風險條件下,動物分配于反捕食行為的時間明顯增加，用于采食等非防御性行為的時間明顯減少，當風險降低時，再增加采食的非防御行為的分配時間[14]。本試驗發現，獅子氣味刺激后0～2 h小尾寒羊采食行為頻次顯著低于兔子氣味和空白對照處理，而在此時段獅子氣味刺激后，小尾寒羊移動行為頻次和探究行為頻次要顯著高于兔子氣味和空白對照處理，說明小尾寒羊在獅子氣味刺激后的最初時段內，面對豐富的食物，并沒有直接采食，而是探究和移動，且在獅子氣味刺激后0～2 h探究行為頻次最高，在此時段其處于高度警覺的狀態，小尾寒羊在采食和捕食者之間權衡利弊。這和之前的研究結果相同，在突然暴露或者短暫的獅子氣味刺激下，小尾寒羊行為效應相對強烈，分配于防御性行為時間顯著增加。小尾寒羊的采食行為主要發生在飼喂后的2 h內，采食結束后大部分時間用于反芻，而獅子氣味刺激后4～6 h，小尾寒羊反芻行為顯著低于空白對照處理，在獅子氣味刺激后10～12 h，小尾寒羊反芻行為顯著高于空白對照。在獅子氣味刺激后0～6 h，小尾寒羊的臥息行為明顯低于空白對照處理，在獅子氣味刺激后6～12 h，小尾寒羊臥息行為顯著高于空白對照組。由此可見，小尾寒羊反芻行為時間發生了后移，說明小尾寒羊花費更多時間探究食物并嘗試食物，而反芻時間后移并減少，并且隨著時間的推移，獅子氣味刺激的小尾寒羊的臥息行為頻次增加。這與之前的研究結果相似，當小尾寒羊長期暴露于獅子氣味中之后，隨著其對環境的適應性增強或氣味的減弱，其警戒性降低，分配于非防御性行為時間明顯增加。

在本試驗中，小尾寒羊的性別因素并未造成差異，因此我們沒有對此進行詳細的討論和解釋。本試驗選用掃描動物取樣法觀察動物的行為，小尾寒羊的飲水、舔磚等小概率事件在本文不做討論。

3.2 獅子氣味對小尾寒羊血液生化指標的影響

有捕食者存在的風險下，獵物在機體內分泌應激反應刺激下激活HPA，導致促腎上腺皮質激素、皮質醇的分泌增加，與此同時，還會激活與HPA軸平行的交感神經-腎上腺髓質軸(sympathetic-adrenal medulla axis，SMA)，觸發兒茶酚胺(去甲腎上腺素和腎上腺素)的釋放量增加[21]。促腎上腺皮質激素具有重要的調節機體代謝，心血管，免疫和內環境穩態的作用，同時負反饋作用于機體對內部和外部刺激的反應。在被捕食風險下，皮質醇的分泌可使動物有效應對和表現出適當的反捕食行為[22-23]。在本試驗中，小尾寒羊在獅子氣味刺激后血清中CORT、ACTH、CA，GLB水平升高，說明獅子氣味刺激在一定程度上激活了HPA軸和SMA軸。Blanchard等[24]曾發現，大鼠暴露于貓的糞便、肛門氣味和尿液后的回避行為和物種典型防御行為頻次，不如暴露于貓的皮毛或皮膚氣味后的回避行為和物種典型防御行為頻次高。Masini等[25]研究也發現了相似的結果，暴露于雪貂肛腺分泌物的大鼠血漿皮質醇水平不如暴露于雪貂毛發或皮膚的水平高，他們認為，毛發或皮膚的氣味是一種更直接的危險。

4 結論

獅子氣味刺激可影響小尾寒羊的日常行為和生理內分泌。獅子氣味刺激最初階段小尾寒羊防御性行為增加，且隨著時間的推移，小尾寒羊警惕性下降防御性行為減少，非防御性行為增加。同時獅子氣味刺激可在一定程度上激活小尾寒羊HPA軸和SMA軸，但作用并不顯著。