低温和限食对黑线仓鼠贮食行为的影响

李思懿 刘振山 李 婧 何巧巧 杨 明

(沈阳师范大学生命科学学院，沈阳，110034)

自然界中许多动物在应对食物资源的波动和不可预期的变化中，进化出了贮食行为(food hoarding behavior)，即在食物充足的时期将食物贮存起来，以备食物缺乏时利用。贮食行为是许多小型哺乳动物应对食物资源短缺以满足自身能量需求的重要策略之一[1]。具有贮食行为的动物能在时间和空间上控制食物的可利用性[1-2]，应对季节性的食物波动[3]。通过贮存食物可以减少食物短缺带来的不良影响，同时依靠积累食物可以克服能量短缺的胁迫[4]。动物贮存食物行为的出现，使贮食动物在食物缺乏期的生存概率得到明显的提高；贮藏的食物在食物短缺期，或为交配、繁殖后代等提供了能量[5]，进而提高动物的繁殖成功率。因此，贮食行为的出现也提高了个体的适合度[6]。没有贮食行为的动物在应对食物短缺时，通常需要迁移、动用身体能量储备(如体脂)，或者进入代谢抑制状态，如冬眠、蛰眠等[1]。

贮食行为作为一种特殊的觅食策略，在啮齿类动物和鸟类中普遍存在[1]。贮食行为会受到季节性环境信号、性别和外部食物资源等多种因素的影响。贮食行为会受到环境季节信号的影响，温度、光周期的变化常被动物用作季节性环境信号来预测未来环境条件的变化，并做好应对的准备。如秋季的低温和短光照可以诱导小型哺乳动物产热器官褐色脂肪组织增生，产热能力增加[7]，为增加冬季产热能力维持恒定体温做好准备。杂色山雀(Sittiparusvarius)冬季仅啄取和贮存松子，春季取食和贮存少量葵花籽[8]。长爪沙鼠(Merionesunguiculatus)的贮食行为表现出明显的季节性，主要在秋季贮存食物[9]。性别差异对啮齿动物的食物贮藏行为存在一定影响[10]，大多数啮齿类动物中，雌性的贮食量大于雄性。已有研究报道，雌激素能够显著影响实验大鼠的食物贮藏行为，睾酮也能显著抑制雄性长爪沙鼠对食物的贮藏行为[11]。另如对金色中仓鼠(Mesocricetusauratus)[12]、长爪沙鼠[13]、刺囊鼠(Liomyssalvini)[14]的研究发现，雌性个体贮存食物的行为比雄性个体更为强烈。外部食物资源也是影响动物贮食行为的一个重要因素。在食物资源缺乏时，动物摄食不足，会面临饥饿风险，一般认为，与动物的食物贮藏行为密切相关的摄食行为的调节分为短期和长期两种水平[1]。而摄食和贮藏之间可能至少会形成3种关系：第一种关系是当动物在饥饿的情况下寻觅到食物时，选择先吃掉一部分食物，来解决目前的饥饿问题，因此贮藏活动被推迟；第二种关系是饥饿对食物贮藏活动有一定的刺激或促进作用；第三种关系是饥饿感受对贮食行为没有影响[6]。

自然条件下的食物资源短缺状态可以在实验室利用剥夺食物(禁食)或者减少食物供应(限食)的方式来模拟[15]。一些啮齿动物在经历禁食后重新获得食物时，会表现出短暂的摄食量急剧增加的现象，如褐家鼠(Rattusnorvegicus)[16-17]；也有些动物则表现出摄食量不增加但贮食量增加[4]，如黑线毛足鼠(Phodopussungorus)[18-19]等。增加贮食量可能比增加摄食量具有更多优势，如动物能够留在比较安全的洞穴环境中，通过食用贮存的食物来维持其每日能量摄入[15]。

黑线仓鼠(Cricetulusbarabensis)属于啮齿目(Rodentia)，仓鼠科(Cricetidae)，仓鼠属的一种小型哺乳动物，是我国黄河以北一些省份的优势鼠种。其体型较小，多以玉米、豆类等的种子为食，偶尔也取食少量的昆虫和植物的根、茎、叶等，属于一种杂食性鼠类。该物种分布地冬季严寒，食物资源短缺，一般会通过蛰眠和贮食以越过寒冷冬季。本实验室前期的研究发现，该物种有贮食行为，且该物种中体重小的雌性个体会在短光低温的条件下发生日蛰眠[20]，其余的个体没有发生日蛰眠。但是其贮食的影响因素及其与蛰眠的关系尚不清楚。本研究的目的是探究低温和限食与黑线仓鼠贮食行为之间的关系，分析该物种应对冬季低温和食物短缺的能量策略。

1 研究方法

1.1 实验动物

实验所用黑线仓鼠选自辽宁省铁岭市的实验室内繁殖种群。在沈阳师范大学动物房内单笼(29 cm×18 cm×16 cm)饲养，笼内用碎刨花和少量棉花作为巢材。动物房内环境温度为(20±2)℃，光照条件设定为16L∶8D，标准鼠饲料采购于沈阳市于洪区前民实验动物饲料厂，自由取食、饮水。

1.2 贮食行为的测定装置和方法

动物贮食行为的测定装置由1根半透明塑料管连接2个饲养笼组成，半透明塑料管内径为5 cm、长约90 cm，2个笼子分别作为“家巢笼”(home cage)和“食物笼”(food cage)[4]，笼的大小均为29 cm×18 cm×16 cm的清洁塑料笼(图1)。其中，家巢笼内放入碎刨花和少量棉花作为巢材，类似于实验前的饲养笼；食物笼内无巢材和棉花，笼内放置称量好的食物[4]。在实验测定前，动物在贮食行为测定装置中适应2周，动物在适应期间不进行任何测量[4，21]。

测定动物的贮食行为时，将搬离食物笼的料块全部记为贮存的食物，没有被搬出食物笼的食物记为剩余食物。用24 h贮存食物的重量衡量贮食行为的强度。24 h后分别将剩余的食物以及贮存的食物取出称重，放入的总食物量减去剩余食物量以及贮存食物量为动物1 d的摄食量。

图1 动物贮食行为的测定装置示意图Fig.1 Scheme of food hoarding apparatus

1.3 温度和光周期对两性黑线仓鼠贮食行为的影响

随机选取在实验室内繁殖的黑线仓鼠20只，雌雄各10只。分成4组，每组5只动物，长光暖温雄性组(LW-♂)、长光暖温雌性组(LW-♀)，这两组置于环境温度为(20±2)℃，光照∶黑暗=16∶8的环境中；等光低温雄性组(EC-♂)、等光低温雌性组(EC-♀)，这两组置于环境温度为(10±2)℃，光照∶黑暗=12∶12的环境中。喂食经过称量的超量的鼠饲料，自由取食、饮水，每日14：00测定动物体重、摄食量和贮食量，连续测定1周。体重、食物重量测定使用精确到0.01 g的电子天平(UTP-313，上海花潮电器有限公司)。

1.4 限食对黑线仓鼠贮食行为的影响

随机选取实验室内繁殖的动物8只，均为雌性。实验在温度为(20±2)℃，光照∶黑暗=16∶8的环境中进行。喂食经过称量的超量的鼠饲料及兔饲料，自由取食、饮水，每日测定1次动物体重、摄食量和贮食量，连续测定1周，此为非限食阶段；2周之后开始限食阶段，每日9：00—17：00去除食物进行限食处理，每日17：00至次日9：00给食经过称量的超量的鼠饲料及兔饲料，水自取，每日17：00测定1次动物体重、摄食量和贮食量，再连续测定1周。体重、食物重量测定使用精确到0.01 g的电子天平(UTP-313，上海花潮电器有限公司)。

1.5 食物的主要成分

实验中使用的食物分别为实验用标准鼠饲料和实验用标准兔饲料，食物的主要成分为水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙、磷、赖氨酸、蛋氨酸+胱氨酸，鼠饲料和兔饲料的营养配比如表 1所示。

1.6 统计分析

采用SPSS 20.0软件进行数据分析。在统计分析前，用Kolmogorov-Smirnov test检验数据的正态性，用Levene test检验齐次性。不同温度光周期与性别对黑线仓鼠体重、摄食量、贮食量的影响采用双因素方差分析的方法；相同温度光周期两性黑线仓鼠及不同温度光周期同性黑线仓鼠的初始体重、结束体重、体重变化量、体重变化率、摄食量、贮食量比较采用独立样本t检验的分析方法；动物实验前后体重差异、非限食阶段与限食阶段黑线仓鼠初始体重、结束体重、体重变化量、体重变化率、摄食量、贮食量的比较均采用配对样本t检验的分析方法。文中结果均以平均值±标准误呈现。P≤0.05为差异显著，P≤0.01为差异极显著。

表1 鼠饲料和兔饲料主要成分的含量对比

Tab.1 Comparison of main components between mouse diet and rabbit diet g/kg

2 结果

2.1 温度光周期对两性黑线仓鼠的影响

2.1.1 温度光周期对两性黑线仓鼠体重的影响

双因素方差分析结果显示：温度光周期对体重变化量的影响极显著(F=11.488，P=0.004)；性别对体重变化量的影响不显著(F=0.286，P=0.600)；温度光周期与性别对体重变化量的影响无显著的交互作用(性别*温度光周期F=0.370，P=0.551)。

4组黑线仓鼠的实验初始体重分别为：LW-♂为(37.27±2.50)g(n=5)，LW-♀为(26.69±1.04)g(n=5)，EC-♂为(33.55±1.94)g(n=5)，EC-♀为(27.03±0.75)g(n=5)。LW两性别之间存在极显著差异(F=0.893，P=0.003)；SC两性别之间存在极显著差异(F=1.481，P=0.008)；雄性两组之间无显著差异(F=0.094，P=0.391)；雌性两组之间无显著差异(F=0.582，P=0.590)。实验结束时4组动物体重分别为：LW-♂为(37.27±2.50)g(n=5)，LW-♀为(26.69±1.04)g(n=5)，EC-♂为(33.55±1.94)g(n=5)，EC-♀为(27.03±0.75)g(n=5)。LW两性别之间存在极显著差异(F=0.292，P=0.005)；SC两性别之间存在显著差异(F=0.245，P=0.014)；雄性两组之间无显著差异(F=0.582，P=0.590)；雌性两组之间无显著差异(F=0.267，P=0.579)。实验前后动物体重：LW-♂存在极显著差异(t=8.045，P=0.001)；LW-♀无显著差异(t=2.445，P=0.071)；EC-♂存在极显著差异(t=6.445，P=0.003)；EC-♀无显著差异(t=1.550，P=0.196)。实验前后体重变化量：LW两性别之间存在显著差异(F=3.052，P=0.612)；SC两性别之间存在显著差异(F=2.480，P=0.583)；雄性两组之间无显著差异(F=1.217，P=0.209)；雌性两组之间无显著差异(F=0.102，P=0.696)。体重变化率：LW两性别之间存在显著差异(F=2.987，P=0.305)；SC两性别之间存在显著差异(F=3.855，P=0.932)；雄性两组之间无显著差异(F=0.563，P=0.113)；雌性两组之间无显著差异(F=0.098，P=0.655)(表2)。经1周的低温等光处理雌性动物体重未改变，而雄性动物体重显著降低。

2.1.2 温度光周期对两性黑线仓鼠的摄食量的影响

双因素方差分析结果显示：温度光周期对摄食量的影响极显著(F=8.518，P=0.010)；性别对摄食量的影响极显著(F=18.433，P=0.001)；性别与温度光周期对摄食量的影响无显著的交互作用(性别*温度光周期F=2.036，P=0.173)。

4组黑线仓鼠实验期间的摄食量分别为：LW-♂为(5.43±0.14)g/d(n=5)，LW-♀为(3.97±0.28)g/d(n=5)，EC-♂为(5.76±0.15)g/d(n=5)，EC-♀为(4.92±0.14)g/d(n=5)。LW两性别之间存在极显著差异(F=3.143，P=0.002)；SC两性别之间存在极显著差异(F=0.118，P=0.004)；雄性两组之间无显著差异(F=0.162，P=0.153)；雌性两组之间存在显著差异(F=3.214，P=0.017)(表2)。经1周的低温等光处理，雄性动物的摄食量未改变，而雌性动物的摄食量显著增加。

2.1.2 温度光周期对两性黑线仓鼠贮食量的影响

实验中所有动物均出现贮食行为，平均每只动物每天贮存食物量为(15.37±11.77)g，说明黑线仓鼠有贮食行为。

表2 4组黑线仓鼠体重及摄食量结果比较

Tab.2 Different of body weights and food intake between four groups striped hamster

双因素方差分析结果显示：光照温度对贮食量无显著影响(F=2.107，P=0.167)；性别对贮食量的影响极显著(F=11.623，P=0.004)；且性别与光照温度对贮食量的影响无显著的交互作用(性别*光照温度F=0.315，P=0.583)。4组黑线仓鼠实验期间贮食量分别为：EC-♂为(23.17±3.67)g/d(n=5)，EC-♀为(10.9±2.89)g/d(n=5)，两性别之间差异显著(F=0.590，P=0.030)；LW-♂为(18.49±2.52)g/d(n=5)，LW-♀为(9.23±2.71)g/d(n=5)，两性别之间差异显著(F=0.066，P=0.027)；LW-♂与EC-♂之间无显著差异(F=0.643，P=0.303)；LW-♀与EC-♀之间无显著差异(F=0.102，P=0.489)(图2)。

图2 4组黑线仓鼠贮食量比较Fig.2 Different of hoard size for four groups striped hamster 注：同一环境条件黑线仓鼠雌雄间差异显著性差异用*表示，P<0.050 Note：*Indicate the significant difference between male and female striped hamsters in the same environment，P<0.050

2.2 限食对黑线仓鼠的影响

2.2.1 限食对黑线仓鼠体重的影响

非限食阶段黑线仓鼠初始体重为(24.75±0.77)g(n=8)，结束体重为(24.23±0.81)g(n=8)，体重变化量为(-0.53±0.18)g，体重变化率为(-2.2±0.8)%；限食阶段初始体重为(24.25±0.65)g(n=8)，结束体重为(21.94±0.56)g(n=8)，体重变化量为(-2.31±0.33)g，体重变化率为(-9.5±1.3)%。其中非限食阶段初始体重与结束体重之间存在显著差异(t=2.885，P=0.023)；限食阶段初始体重与结束体重之间存在极显著差异(t=6.460，P=0.000)；两阶段初始体重没有显著差异(t=0.192，P=0.853)；结束体重存在极显著差异(t=4.368，P=0.003)；两阶段体重变化量存在极显著差异(t=4.832，P=0.002)；两阶段体重变化率存在极显著差异(t=5.340，P=0.001)。

2.2.2 限食对黑线仓鼠摄食量的影响

黑线仓鼠非限食阶段摄入鼠饲料(10.31±1.94)g/d(n=8)，兔饲料(20.14±0.99)g/d(n=8)，合计(30.45±1.73)g/d；限食阶段摄入鼠饲料(10.38±1.63)g/d(n=8)，兔饲料(17.95±1.24)g/d(n=8)，合计(28.33±1.82)g/d。其中非限食阶段鼠饲料与兔饲料的摄食量存在极显著差异(t=-3.860，P=0.006)；限食组鼠饲料与兔饲料的摄食量存在显著差异(t=-3.349，P=0.012)；非限食阶段与限食阶段之间鼠饲料摄食量无显著差异(t=-1.119，P=0.300)；兔饲料摄食量无显著差异(t=-0.336，P=0.747)；摄入食物总量无显著差异(t=-0.944，P=0.376)(表3)。

2.2.3 限食对黑线仓鼠贮食量的影响

黑线仓鼠非限食阶段贮存鼠饲料(10.25±2.88)g/d(n=8)，兔饲料(57.80±39.96)g/d(n=8)，合计(68.05±40.95)g/d(n=8)；限食组阶段贮存鼠饲料(47.91±22.58)g/d(n=8)，兔饲料(41.75±19.53)g/d(n=8)，合计(89.66±38.95)g/d(n=8)。其中非限食阶段鼠饲料与兔饲料的贮食量无显著差异(t=-1.213，P=0.264)；限食阶段鼠饲料与兔饲料的贮食量无显著差异(t=0.378，P=0.717)；非限食阶段与限食阶段之间鼠饲料贮食量无显著差异(t=-1.801，P=0.115)；兔饲料贮食量无显著差异(t=0.301，P=0.772)；贮存食物总量无显著差异(t=-0.657，P=0.532)(表3)。

表3 非限食阶段与限食阶段体重、摄食量、贮食量结果比较

Tab.3 Different of body weights，food intake and hoard sizes in food non-restricted and restricted stage

3 讨论

3.1 体重和摄食量

实验过程中所有实验动物体重均存有下降趋势，这可能与每日对其称重有关，但对于每只动物称重的装置及手法相同，因此可以认为本研究中人为干扰对每只动物的影响是恒定的，不会随着组别或个体而改变。黑线仓鼠具有雄性个体大于雌性个体的特性，低温等光诱导后，雄性黑线仓鼠体重显著降低，而摄食量并没有显著增加；雌性个体体重保持稳定，摄食量显著增加，但是依然显著低于同一环境中的雄性动物。说明在面对寒冷时，雌雄个体表现出不同的应对策略，即，雄性个体优先选择消耗自身能量来维持正常生命活动，雌性黑线仓鼠会通过增大摄食量，来保持恒定的体重对抗恶劣环境。在白天时段进行限食处理后，雌性黑线仓鼠体重也显著降低，而摄食量没有变化。前期研究发现，黑线仓鼠是一种夜行性动物[20]，这可以解释为何在白天时段对黑线仓鼠进行限食，其食物摄入量未能改变。通过对限食阶段与非限食阶段组内鼠饲料和兔饲料的摄食量进行比较，发现两组中兔饲料的摄食量均显著高于鼠饲料，说明黑线仓鼠更愿意食用兔饲料。

3.2 贮食量

实验中所有动物均具有贮食现象，说明黑线仓鼠具有贮食行为，但其贮食量存在个体差异。缩短光照降低温度没有影响黑线仓鼠的贮食，这一点与长爪沙鼠的研究不同[9]；雄性黑线仓鼠的平均贮食量明显高于雌性黑线仓鼠，与金色中仓鼠、长爪沙鼠、刺囊鼠的研究结果相反[12-13]。前期研究发现黑线仓鼠有50%的雌性个体会发生蛰眠的行为，而雄性均不发生蛰眠[20]，这可能与雄性动物体型较大且贮存食物量多于雌性有关。在温度降低光照缩短(类似于秋季)的环境中，雌性黑线仓鼠会增大摄食量维持恒定体温，但并没有贮存更多食物，由于雌性个体自身体型较小，消化器官的最大消化吸收能力也相对较低，若进一步降低温度缩短光照，外界环境更加恶劣，雌性黑线仓鼠的摄食量将达到最大阈值，即使贮存足够多的食物，也无法全部摄入以维持恒定体温所需的能量，因此会选择蛰眠这一策略来抵抗恶劣环境；而雄性黑线仓鼠，相对体型较大，摄食量及其阈值也相对较大，因此可以选择贮存更多食物，当面对寒冷环境时，一方面可以利用贮存的大量食物，另一方面也可以通过消耗自身能量来维持自身恒定温度，满足自身能量需求，因此不需要采取蛰眠的生存策略。此外，在长光暖温的白天时段对雌性黑线仓鼠进行限食，未改变其贮食量，可能也与黑线仓鼠是一种夜行性动物，且长光暖温的环境不需要动物过多消耗能量有关。

综合上述，黑线仓鼠是一种具有贮食行为的小型哺乳动物，该物种雌性个体体型相对较小，在类似于晚秋的低温等光照条件下，其摄食量增加，但贮食量无显著变化；而在类似于夏季的暖温长光条件下，进行阶段性限食会导致身体能量消耗，即体重降低，但贮食量也无显著变化。这可能是受其消化器官处理食物的限制，面临冬季的极度寒冷时，即使有足够的食物，也无法满足维持恒定体温的需求，则放松对高体温的维持而进行日蛰眠来减少能量的消耗；雄性个体具有相对较大的体型，且贮食量明显高于雌性，在冬季低温能量胁迫时可以通过适量增加摄食维持恒定体温。作为雌雄体型大小不同的物种，不同性别的黑线仓鼠应对低温胁迫及食物缺乏表现出了不同的能量策略。