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          一头野外救护幼象的日常行为与体温变化探析

          来源:原创论文网 添加时间:2020-01-10

            摘    要: 2016年7月26~28日,2017年2月7~9日两个时段,通过瞬时扫描法,利用FLIR热成像仪测定了云南西双版纳亚洲象种源繁育及救护中心的一头救护野生幼象的体温,并用记忆式温湿度计测定环境温湿度,同时观察幼象的行为节律,对数据分析处理后,将圈养幼象的行为分为五大类:玩耍、踱步、睡觉、取食、其他,得出幼象昼夜活动节律中,夏季各行为所占比例:玩耍(21%)、踱步(20%)、睡觉(25%)、取食(18%)、其他(16%),冬季各行为所占比例:玩耍(20%)、踱步(21%)、睡觉(25%)、取食(20%)、其他(14%),两个季节各行为所占时长基本相同;幼象体温变化与环境温度呈正相关,与湿度呈负相关,幼象夜晚体温较低,但基本稳定,白天随着各种行为及环境的变化,体温波动较大。

            关键词: 亚洲象; 体温; 瞬时扫描法; 行为节律;

            Abstract: In this paper, FLIR thermal imaging technology was used to determine the body temperature of a captive elephant in the breeding and rescue center of the wild elephant in Xishuangbanna by instantaneous scanning method. The temperature and humidity of the environment were measured by a memory thermometer and hygrometer, and observed the behavior rhythm of the young elephant at the same time. Data collection was completed from July 26 th-28 th in 2016, February 7 th-9 th in 2017. After analysis and processing, behaviors of the wild young elephant were divided into five categories: play, pacing, sleeping, feeding and others, in the rhythm of the daily behavior of the elephant. The proportion of the summer behavior are: play(21%), pacing(20%), sleeping(25%), feeding(18%), others(16%); the proportion of behaviors in winter are: play(20%), pacing(21%), sleeping(25%), feeding(20%), others(14%). The duration of each behavior in the two seasons is the same. The body temperature change of the young elephant has a positive correlation with the ambient temperature, and has a negative correlation with the humidity. The young elephant has a low body temperature at night, but is basically stable, and changes with various behaviors and environment during the day.

            Keyword: Elephas maximus; body temperature; instantaneous scanning; behavior rhythm;

            亚洲象(Elephas maximus)属长鼻目(Proboscidea)象科(Elephantidae)亚洲象属(Elephas),是亚洲现存最大的陆生动物,在我国被列为国家Ⅰ级重点保护野生动物,被世界自然保护联盟(IUCN)列为濒危(EN)等级物种,被《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)列入附录Ⅰ,禁止国际贸易[1,2,3]。我国野生亚洲象的生境选择[4,5,6,7]、栖息地评价[8,9,10]及种群遗传学[11,12,13,14]方面有较深入的研究,但行为生态学方面的研究仍很薄弱,周正军等[15]对圈养亚洲象的觅食、生殖、防御、通讯等方面的行为表达的生物学机制作了分析和研究;滕明生等[16]对重庆动物园一只雌性亚洲象连续繁殖两胎的发情、交配、妊娠、生产以及幼象护理进行了研究;刘安荣等[17]分析了4头圈养成年亚洲象昼夜时间分配、行为节律及雌性与雄性间的行为差异作为研究;而对于幼年亚洲象行为谱的研究还未见报道。我国亚洲象分布区曾经救护过多头幼年野生亚洲象,但多数在人工饲喂过程中死亡。因此,对野外救护的幼象开展行为生态学研究,可深入了解野生亚洲象的行为生态学特征,为今后救护幼象和人工饲养幼象积累更多基础数据。

            1、 研究地点及对象

            实验在云南西双版纳亚洲象种源繁育及救护中心完成。该中心位于云南省西双版纳傣族自治州景洪市,云南西双版纳国家级自然保护区勐养片区的野象谷景区北门。
           

          一头野外救护幼象的日常行为与体温变化探析
           

            研究对象为云南西双版纳国家级自然保护区管护局和云南西双版纳亚洲象种源繁育及救护中心的救护的1头野生雄性幼象。该象2015年7月被象群遗弃在森林中独自活动,救护时年龄仅为7个月大,其体形消瘦,觅食困难,严重营养不良,被救后送到云南西双版纳亚洲象种源繁育及救护中心饲养和护理,后取名“小强”。

            2 、研究方法及内容

            2.1、 实验器材

            实验使用的器材有FLIR E4型号红外热像仪、Lutron记忆式温湿度计和行车记录仪。E4红外热像仪具有80*60像素红外分辨率,测温范围“-20℃~250℃”,热灵敏度为0.15℃。红外热像仪可以将物体辐射的红外波段经过放大处理转化为数字信号,通过图像显示出来;Lutron记忆式温湿度计用于测定圈养幼象生活环境的温度、湿度值,湿度测量范围是10~90%RH,温度测量范围0℃~50.0℃;行车记录仪用于记录幼象24小时行为节律。

            2.2 、行为数据取样方法

            瞬时扫描法:根据对上海动物园笼养大猩猩的行为按照瞬时扫描法进行取样,分析不同的时间间隔取样结果得出,当取样时间间隔为3-8min时,数据准确性和独立性与取样时间间隔的关系符合回归方程的95%置信区间,因此瞬时扫描法的取样时间间隔确定为3-8 min[18]。本次实验中,对幼象“小强”进行夏季和冬季两次瞬时扫描取样,两次取样时间间隔均定为5min。

            2.3、 数据采集

            (1)幼象体温测定及行为类别观察。红外热像仪具有自动对焦的功能,按照瞬时扫描法每隔五分钟测定一次。测定时将镜头对准圈养幼象,确定拍摄距离为2m,确定合适的位置后按下拍照键即可得到红外温度分布图,记录采集照片的时间和照片编号;红外热像仪拍照的同时观察幼象行为,记录行为种类及持续时间。

            (2)环境温、湿度测定。将温湿度自动记录仪测定时间间隔设定为5min,将其放在幼象圈舍内,确保不被损坏,温度和湿度会自动记录并保存在储存卡内。

            (3)本实验采用夏季和冬季两组数据作对比分析,夏季实验数据测定从2016年7月26日20:00开始,连续测定至7月29日20:00结束;冬季实验数据测定从2017年2月7日8:00连续测定至2月10日8:00结束。

            2.4、 数据分析处理

            (1)幼象体温数据读取:红外热像仪拍摄的图片通过FLIR tools软件进行提取,可直接读取幼象身体各部位温度和体表最高温、最低温(图1)。依次按照此方法将连续三天的图像数据进行处理,得出幼象的体表最高温度数据。

            图1 幼象红外热成像图
          图1 幼象红外热成像图

            Fig 1 Infrared image of Young Elephant

            (2)数据分析:数据通过Excel表格来处理,制作出幼象行为节律分布图、各行为所占时间比例图、体表最高温变化曲线图和温湿度曲线图等,通过SPSS软件分析数据相关性。

            3 、结果与分析

            3.1、 救护野生幼象热成像图像

            通过FLIR E4热像仪采集幼象“小强”,获得4336张红外热成像影像,根据瞬时扫描法的时间间隔,每个时间点选取一张热成像图,共选择1728张作为有效图像。

            3.2 、救护野生幼象昼夜活动节律观察结果

            3.2.1、 夏季幼象昼夜活动节律

            通过瞬时扫描法对幼象行为的观察记录,幼象的昼夜行为种类有排尿、排便、踱步、睡觉、玩耍、发呆、休息、取食、乞食、蹭痒、饮水、吼叫等,其中玩耍、睡觉、取食、踱步等行为占据了大部分时间,出现的频率较高,其他行为出现频率较低。分别把7月26日-7月29日的行为观测结果制成散点图(图2a-c)。

            2016年7月26日的幼象昼夜活动节律:晚上20:00至22:00表现较为活跃,行为有玩耍、踱步、取食、发呆、蹭痒、排便、吼叫等,22:30开始表现困倦并进入睡眠状态,睡觉时间从22:30持续至凌晨6:00;取食主要时间为上午9:00至10:30,下午14:00至15:00,其他时间是根据饲养员及游客投食;幼象在全天均表现出踱步行为,且与玩耍行为基本同步;其他行为有沐浴、饮水、发呆、蹭痒、排便、排尿、鸣叫,全天表现较为零散,无明显规律性。

            图2 幼象“小强”昼夜行为节律图
          图2 幼象“小强”昼夜行为节律图

            Fig.2 Diagrams of circadian behavioral rhythm of the baby elephant“Xiao qiang”

            2016年7月27日的幼象昼夜活动节律:幼象从晚上20:00至22:00表现为玩耍和踱步,睡觉时间主要是23:00持续至6:00,睡觉过程呈现出不规律间断性;取食时间集中在9:00至10:30,19:00至20:00;踱步行为主要出现在上午进食之前和晚上睡觉之前;除了睡觉时间,幼象在全天均有玩耍和其他行为,表现较为零散,无明显规律性;其他行为有:乞食、觅食、饮水、排便、排尿、鸣叫、休息、蹭痒。

            2016年7月28日的幼象昼夜活动节律:幼象在20:00至21:00取食;睡觉时间为21:00至1:30,3:30至6:30,1:30至3:30在圈舍玩耍;取食、踱步和玩耍行为都集中在白天,且三种行为交替或同步出现;其他行为有:清洁、鸣叫、觅食、排便等。

            从三天的行为节律分布可得出结论:幼象在夏季圈养条件下取食时间集中分布在8:00-10:30和17:00-21:00;睡觉时间大致为22:00-6:00,其余时间为玩耍、踱步和其他行为,且玩耍和踱步行为出现具有一致性。

            3.2.2、 冬季幼象昼夜活动节律

            2017年2月7日至2月9日的行为观测,分别得出圈养幼象冬季三天的行为节律分布图(图2d-f)。

            2017年2月7日幼象昼夜活动节律:幼象从上午8:00至10:30表现为踱步;取食时间集中在11:30至15:00,其余取食时间在22:00和6:00;睡觉时间从20:00至4:00;白天均表现出踱步和玩耍行为,不具有连续性,表现较为活跃;其他行为有乞食、沐浴、排便,其他行为出现次数较少。

            2017年2月8日幼象昼夜活动节律:取食时间为8:00至15:00,17:00至20:00,取食过程较为连续;睡觉时间为16:00至17:00,20:00至5:00;全天踱步、玩耍和其他行为均很少出现,主要表现为取食和睡觉。

            2017年2月9日幼象昼夜活动节律:幼象取食时间为8:30至9:00,22:00至23:00,睡觉时间集中在21:30至3:00,踱步和玩耍行为表现不具有规律性,其他行为有觅食、发呆、蹭痒、排便等。

            从三天的行为节律可得出结论:三天的取食时间不具有规律性,取食时间分配和时长差异较大。睡觉时间较为连续;踱步和玩耍行为穿插在取食和睡觉行为中,且两种行为出现具有一致性。

            3.2.3、 幼象不同季节行为对比

            通过对圈养幼象两个季节日行为节律的对比分析,得出昼夜活动节律各行为所占时长(表1)。

            幼象在不同季节各行为日节律有所差异,且同一季节三天的行为分布也有明显差异,但两个季节不同行为的平均值差异不大,即夏季时候,圈养幼象的日行为节律中,平均玩耍3.1小时,踱步4.9小时,睡觉6小时,取食4.2小时,其他行为3.8小时;在冬季,幼象平均玩耍4.9小时,踱步5小时,睡觉6.1小时,取食4.7小时,其他行为3.3小时。幼象的日行为节律中睡觉所占时间最长,玩耍和踱步时间相差不大,但都大于取食时间,取食时间的长短是由喂食食物数量和种类决定的。

            表1 幼象各行为所占时长
          表1 幼象各行为所占时长

            夏季各行为所占比例:玩耍(21%)、踱步(20%)、睡觉(25%)、取食(18%)、其他(16%),冬季各行为所占比例:玩耍(20%)、踱步(21%)、睡觉(25%)、取食(20%)、其他(14%),各行为所占时长基本相同,但具体的行为时间有所差异,冬季幼象的其他行为较少,睡觉时间集中在20:00至5:00,比夏季有所提前,幼象在冬季其他行为出现频率较低,主要的行为是取食和睡觉。

            3.3 、圈养幼象体表最高体温昼夜变化

            红外热像仪测温的结果受环境温度、测定距离、被测物体表面反射率和辐射率等众多因素的影响,因此测定的温度并不是物体的真实体温,而是其表面温度,且体表温度差异较大。目前在红外热像仪的研究中也没有确切的标准,取样的部位以及数值会存在争议,因此选择较容易确定的最高体温值作为此次分析的内容。通过瞬时扫描法分别得到夏季和冬季幼象连续三天的体表最高温度值,制作出夏季(图3)和冬季幼象体温日变化规律图(图4)。

            由图3、图4可以看出,幼象体表温度整体波动较大,夏季最低体温为30℃,最高体温为43.1℃,冬季最低体温26.3℃,最高体温43.6℃,最低体温都出现在早晨8:00-9:00,可能是由于每天早上八点钟饲养员用水冲洗圈舍,造成圈舍内温度降低,湿度增加,从而致使幼象体表温度降低;幼象昼夜体温变化规律从上午8时开始,体温开始升高,体温最大值一般出现在11:00-17:00之间,主要由环境温度和幼象活动的环境决定,夜间环境温度低,湿度大,导致幼象体温也较低,而且波动幅度较小。

            图3 幼象“小强”最高体温在夏季的变化图
          图3 幼象“小强”最高体温在夏季的变化图

            Fig 3 Variation diagram of elephant Xiaoqiang’s maximum body temperature in summer

            图4 幼象“小强”最高体温在夏季的变化图
          图4 幼象“小强”最高体温在夏季的变化图

            Fig 4 Variation diagram of elephant Xiaoqiang’s maximum body temperature in winter

            3.4、 圈养幼象体表最高温度变化与环境温湿度

            圈养幼象体表最高温的变化与环境温度、湿度有关,整体规律是随环境温度的升高而升高,随环境温度的降低而降低;体表最高温度随湿度的增加而降低,随湿度减小而升高。

            通过SPSS分别检测环境温度和湿度与幼象体表最高温度的相关性,结果均显着相关。结果如下表:

            表2 幼象体温与温湿度相关性SPSS检测结果
          表2 幼象体温与温湿度相关性SPSS检测结果

            r>0时,表明两个变量呈正相关,r<0时,表明两变量呈负相关。|r|大于等于0.8时,可认为两变量高度相关;|r|大于等于0.5小于0.8时,可认为两变量中度相关;|r|大于等于0.3小于0.5时,认为两变量低度相关;|r|小于0.3说明基本不相关。

            根据SPSS检测结果,可看出幼象“小强”体表最高温与环境温度呈正相关,而且六天的检测结果中只有一天的为中度相关,其余都为高度相关;体表最高温与环境湿度呈负相关,其中冬季2月8日为高度相关,夏季7月27日为低度相关,其余四天为中度相关。

            4、 讨论

            4.1、 热成像仪的应用

            通过FLIR热成像技术测定圈养幼象的体温,是热成像技术在国内亚洲象生理生态学研究中的首次应用,具有一定的创新性,为之后利用热成像技术对亚洲象进行生理生态学研究奠定了基础。恒温动物的温度分布具有一定的稳定性和特征性,机体各部位温度不同,形成了不同的热场。当某处发生疾病时,该处血流量会相应发生变化,导致局部温度改变,表现为温度偏高或偏低[19]。根据这一原理,应用红外热成像仪得到个体的体表热分布图形,通过分析便能判断出病变部位和病变程度。相较于传统测温方式,红外热成像测温具有精度高、范围大、快速和高灵敏度的优点,作为一种非接触的测温方式,不会引起动物的应激反应,今后在测量人工饲养的动物体温时可使用该方法。

            4.2、 救护野生幼象行为节律

            刘安荣等观察到的圈养亚洲象的行为有取食、运动、站立、休息、交往、情绪和其他行为[17]。此次观察到的幼象行为有玩耍、取食、睡觉、踱步和其他(排尿、排便、发呆、休息、乞食、蹭痒、饮水、吼叫),可见救护野生幼象与成年圈养象的行为存在一定的差异,救护野生幼象与圈养成年象行为最大的差异在于玩耍行为的表现,圈养成年象一天的大部分时间用于取食行为,几乎没有玩耍行为。当然,此次观察到的救护野生幼象的进食行为受人为因素的影响较大,只能代表人工饲养状态下的救护野生幼象的进食行为特点,并不能反映正常野生状态下幼象的进食特点。亚洲象的行为与它的形态特性和生理特性一样,不仅同时受到遗传和环境两方面的影响,而且也是在长期进化过程中通过自然选择形成的,同样具有种的特异性。为了创造和选择适合自己生存和发展的生态位,亚洲象还可通过学习来获得利用经验的后天行为[20]。幼象的生活对饲养员有较大依赖性,救护野生幼象的昼夜活动节律受人为因素影响较大,其活动规律在一定程度上反映出圈养幼象的饲养方式。

            4.3、 救护野生幼象体温变化

            救护野生幼象的体温变化与环境温度、湿度的变化有关,与环境温度表现为正相关关系,与环境湿度表现为负相关关系。从体温变化规律可以看出,有时短时间内幼象体温变化幅度较大,而恒温动物的体温不可能会出现如此大的波动。造成这一现象的主要原因是该幼象虽为圈养象,但为了保留其野外生存能力,也会定期到野外放养,室外阳光较强,短时间内其体表温度就会急剧上升,就会造成室内和室外的温度差异。分析认为,救护野生幼象某些行为会对体表温度造成影响,如夏季睡觉时体温明显会降低,冬季睡觉时温度升高,是由于夏季环境温度高,幼象睡觉体表散热,因此温度降低,冬季时环境温度较低,幼象需要自身产热来抵抗寒冷,因此体温升高,运动时体温也会随自身产热而升高。

            参考文献

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