圈养繁殖大熊猫生存力的影响因素分析——基于大熊猫谱系数据

周世强，罗波，宋仕贤，黄金燕，李文静，周季秋，何胜山，张和民

(1.中国大熊猫保护研究中心，大熊猫国家公园珍稀动物保护生物学国家林业和草原局重点实验室，四川都江堰611830；2.四川卧龙国家级自然保护区，四川汶川623006)

大熊猫Ailuropodamelanoleuca是我国国宝、国家一级重点保护野生动物，生物多样性保护的旗舰物种(Swaisgoodetal.，2016)。因其黑白相间的皮毛、憨态可掬的神态、喜食竹子的行为，深受世界人民的喜爱，20世纪20、30年代外国探险家、博物学家以猎捕到大熊猫实体、拥有大熊猫皮张而荣耀，致使野生大熊猫遭到猎杀和捕捉。人工饲养和展出大熊猫始于1937年的美国芝加哥动物园，1953年我国的成都动物园开始饲养大熊猫，1963年 9月北京动物园在世界上首次人工繁殖成功大熊猫，自此开启了圈养繁育大熊猫的序幕(胡锦矗，2008；周世强等，2017)。

为了提高圈养大熊猫的繁殖率和存活率，中外科学家开展了深入的研究，从行为生态、饲养管理、人工授精、辅助育幼、种公兽培育，以及环境丰容、疾病防治等方面，有效地降低了圈养大熊猫的死亡率，从而使圈养种群达到自我维持的状态(冯文和，张安居，1988，1991；冯文和等，1994；刘定震等，1998；Swaisgoodetal.，2001；王鹏彦，李德生，2003；张贵权等，2003；张和民，王鹏彦，2003；周小平等，2005；Wildtetal.，2006；张志和，魏辅文，2006)。目前研究集中于具体饲养繁殖单位的大熊猫饲养管理、大熊猫生存能力和生育力的提高，基于大熊猫谱系或本单位繁殖数据构建的大熊猫生命表、种群发展的预测和谱系分析等，而未见有根据大熊猫谱系数据进行人工繁殖大熊猫生存时间的影响因素研究(李德生等，1999；黄祥明等，2001；沈富军等，2002；王鹏彦等，2003；黄炎等，2011；由玉岩等，2012；王海瑞等，2015；王树群等，2019)。

由于困扰圈养大熊猫种群持续发展的“发情配种难”“妊娠受孕难”和“幼仔成活难”三难问题体现在“大熊猫谱系”中主要是“存活”或“死亡”状态、人工授精与否和育幼方式等记录(谢钟等，2019)，并且大熊猫个体死亡的原因未作详细记载，因此探究大熊猫生存力的影响因素，除了众所周知的幼仔发育不全、母兽育幼能力差、流行疾病侵袭等因素外(张志和，魏辅文，2006)，选择谱系中所反映的指标进行量化分析很有必要，且有利于指导今后圈养大熊猫的饲养管理。

1 材料与方法

1.1 大熊猫谱系数据的数值化及各因子的含义

圈养繁殖大熊猫的生存力是指圈养条件下繁殖的大熊猫个体或种群的生存能力，具体指标包括个体或种群的存活率、死亡率，以及个体的生存时间(寿命长短)。为了分析圈养繁殖大熊猫的生存力及其影响因素，首先将“2019大熊猫谱系”数据输入Microsoft Excel 2016中，并详细核对各项数据；其次,便于采用数理统计方法，对谱系中所记载因子的非数字型数据进行数值化处理，各因子非数字型数据的具体赋值及含义详见表1。

表1 非数字型数据的赋值Table 1 Assignment value of non-numeric data

1.2 不同时间圈养繁殖大熊猫存活率的计算

为了评估圈养繁殖大熊猫的精细化管理和生存风险，分析不同时间段大熊猫死亡率(或存活率)的变化规律，掌握最佳的管理时段，改善饲养管理措施，从而提高不同时间段的存活率。不同年份大熊猫幼仔的存活率是指当年出生个体存活数量占当年出生总数的百分比，不同年份大熊猫种群存活率(Rs)为本年度存活个体数量占本年度所有大熊猫总数(包括当年出生个体)的百分率，不同月龄、年龄组大熊猫存活率为该月龄、该年龄组的存活数量与该月龄、该年龄组所有个体数量的百分比，所有计算数据都未涵盖野外救护的大熊猫个体。

式中，M为死亡率(%)，Nd为死亡数量(只)，Ne为初始年份、月龄或年龄组到计算年份、月龄或年龄组的所有出生个体数量(只)，Ns为统计时间的现存个体数量(只)，i为年份、月龄或年龄组。

根据《圈养大熊猫饲养管理技术规程》中各年龄组的划分标准将圈养大熊猫分为：幼年(0～18月龄)、亚成年(19～60月龄)、成年(61～240月龄)和老年大熊猫(>240月龄)(张和民等，2012)。

1.3 大熊猫生存时间影响因素指标的确定

基于“大熊猫谱系”所记载的内容，根据以往关于大熊猫生存方面的研究成果，确定个体性别、母兽来源、母兽生仔年龄、产仔胎数、公兽来源、公兽交配年龄、出生年代、出生月份、育幼方式、人工授精和胎儿数等为自变量；存活时间(月龄)为因变量；2019年底存活个体的生存寿命(即存活时间)以平均雌性31岁、雄性26岁作为参考(目前圈养个体最长寿命为雌性38岁、雄性35岁)。

1.4 统计分析

2 结果与分析

2.1 不同年代圈养繁殖大熊猫的存活率

2.2 不同年龄阶段圈养繁殖大熊猫的死亡率

统计各年龄组圈养繁殖大熊猫的死亡率，不同年龄组的死亡风险各不相同，幼年和老年大熊猫死亡率明显高于亚成年与成年大熊猫，各年龄组大熊猫死亡率依次是幼年26.83%、亚成年4.56%、成年12.66%和老年26.53%。从不同月龄死亡率的波动曲线来看，刚出生幼仔(1月龄)的大熊猫死亡率最高，达到22.45%，随后逐渐降低；60月龄后，死亡率趋于增加，且波动性较大；240月龄后便进入死亡次高峰，360月龄以上为20%左右(图2)。

对圈养繁殖大熊猫断母乳后(6～7月龄)至30月龄(2.5岁)的幼年-亚成年过渡阶段死亡率曲线的突出显示，不难发现8、9月龄的幼仔死亡率高于2～7月龄和10～17月龄，而18、21月龄的死亡率明显高于其他月龄，28月龄比23～27月龄略高(图2)。

2.3 圈养繁殖大熊猫存活时间的影响因素分析

通过对受不同因子影响的圈养繁殖大熊猫存活时间的统计(表2)，发现雌性大熊猫寿命长于雄性；从1960s起，大熊猫存活时间随年代呈逐渐增长趋势；不同月份出生的大熊猫存活时间波动较大；野外救护的大熊猫(无论是产仔的母兽、还是参与交配的公兽)所产后代，其存活时间都明显大于圈养繁殖的母兽或公兽；无论是母兽还是公兽，处于繁育盛期所产大熊猫个体存活时间都较初产母兽或初交公兽和老年个体的后代长；母兽育幼的个体存活时间是人工育幼的 2倍多，单胎个体的存活时间分别为双胞胎和三胞胎的1.88倍和4.85倍；产仔2次以上母兽所生产的后代存活时间较长，但超过6次后，存活时间逐渐缩短。

表2 圈养繁殖大熊猫存活时间统计Table 2 Survival time of captive-bred giant pandas

应用广义线性模型(GLM)分析各因素对圈养繁殖大熊猫存活时间的影响，不同时间段的影响因素及强度有所差异(表3)。在大熊猫饲养繁殖初期(1960—1989年)，个体性别、母兽产仔年龄、母兽产仔胎数、公兽交配年龄、育幼方式和胎儿数量对存活时间影响程度较大(P<0.05)。其他因子(出生年代、出生月份和母兽来源)的作用甚微(P>0.05)；公兽来源无影响。20世纪90年代及现阶段(1990—2019年)，大熊猫存活时间受个体性别、出生月份、母兽来源、母兽产仔年龄、育幼方式和胎儿数量等因素的显著影响(P<0.05)，而出生年代、母兽产仔胎数、公兽来源、公兽交配年龄和人工授精与否对存活时间的影响没有明显的统计学意义(P>0.05)。将近60年大熊猫的人工繁殖数据综合考虑，6大因素极显著地影响着圈养繁殖大熊猫的存活、死亡和寿命长短(P<0.05)，包括个体性别、出生年代、母兽来源、母兽产仔年龄、育幼方式和胎儿数量，而其他因素影响程度较低(P>0.05)。

表3 大熊猫存活时间与各因素的广义线性模型效果检验Table 3 Tests of model effects of generalized linear models (GLM)

3 结论与讨论

3.1 不同年代圈养繁殖大熊猫的存活率

统计结果表明，1960—1989年圈养繁殖大熊猫的幼仔存活率仅31.61%、种群存活率68.10%；1990—2019年的幼仔存活率为78.39%，种群存活率94.06%。2个年代圈养繁殖大熊猫存活率的巨大差异在于圈养繁殖大熊猫初期及20世纪70、80年代，由于从野外救护、捕捉的大熊猫对人工饲养环境(范围狭小、结构简单)的应激反应强烈，需要一段时间的适应过程，加之野外救护的大熊猫个体常常处于健康状况不佳的状态(营养不良、体弱多病等)，影响了雌雄大熊猫的生存力；另外，此阶段人们对大熊猫生物学特性了解不够充分，尤其是对圈养个体的饲养管理缺乏经验与技术，因而无论是大熊猫初生幼仔、还是圈养种群的存活率都较低。随着野生大熊猫生态学研究的深入开展，人们对大熊猫习性的认识加深，对野生大熊猫繁育特性的深度了解(胡锦矗等，1985；潘文石等，2001；Lindburg &Baragona，2004)，以及圈养大熊猫行为生态的观察、饲养管理措施的摸索、疾病防治的探讨、繁殖生理的研究、种公兽的培育和人工授精的实施、产仔母兽的育幼培训与人工育幼技术的研发等(刘定震等，1998；李德生等，1999；Swaisgoodetal.，1999；王鹏彦等，2003；张贵权等，2003；周小平等，2003；Wildtetal.，2006；罗波等，2016)，为提高圈养繁殖大熊猫的存活率奠定了基础(冯文和等，1994；李德生等，1999；王鹏彦等，2003；张和民等，2003；张志和，魏辅文，2006)。特别是在三难问题的攻关和应用推广阶段(1990—2019)，圈养繁殖大熊猫的幼仔存活率和种群存活率都得到了很大的提高，圈养种群数量达到600余只(截止2019年底)。

3.2 不同年龄阶段圈养繁殖大熊猫的死亡率

从不同月龄圈养繁殖大熊猫的死亡率分析，初生幼仔面临极大的生存风险，死亡率极高(22.45%)。造成大熊猫初生幼仔大量死亡的原因，一是人们对大熊猫生殖生物学特性缺乏系统认识，比如胚胎延迟着床、幼仔发育不全，初生幼仔体质量仅为母兽的千分之一等，尤其是在饲养繁育的初期阶段(1960—1989)(王鹏彦等，2003；Zhangetal.，2009)；二是人们对不同年龄阶段大熊猫的饲养缺乏经验，对大熊猫幼仔生长发育规律的认识肤浅(诸如母兽初乳对初生幼仔的重要性等方面)，无法及时采取应急措施(王鹏彦等，2003；张贵权等，2003)；三是母幼关系、母兽育幼行为、幼仔发育行为等方面研究欠缺，导致人们无从下手(刘定震等，1998；Swaisgoodetal.，1999；周小平等，2003)；四是母兽育幼经验不足、对圈养环境应急反应过强，尤其是有些初产母兽面对幼仔茫然、不知所措，甚至出现丢仔、弃仔、幼仔吃不到母乳或被母兽压死等现象(李德生等，1999；由玉岩等，2012)。

一旦大熊猫幼仔越过致命阶段，进入幼年和亚成年时期(2～60月龄)，其生存能力逐渐得到提升，抵御疾病的能力也随之增强，这一时期的死亡率相对较低(0～0.71%)，但也存在几个高风险的关口，比如断母乳后(8～9月龄)，幼仔在对人工奶和精饲料的适应过程中容易发生疾病或意外死亡(王鹏彦等，2003)。亚成年大熊猫的食性从母乳或人工奶转换到完全采食竹子和精饲料的阶段(18～21月龄)，胃肠疾病(如肠梗阻等)时有发生，严重影响大熊猫的健康成长(张和民，王鹏彦，2003；张志和，魏辅文，2006)。

成年阶段的大熊猫死亡率处于亚成年与老年之间，比亚成年高(达到3倍左右)，低于老年(约为后者的48%)，主要是动物的自然生命规律所致，动物的生命力从出生到死亡逐渐减弱，即随着生存年龄的增长，大熊猫免疫能力逐渐降低，死亡率逐渐增加(张和民，王鹏彦，2003；张志和，魏辅文，2006)。

老年大熊猫进入生命周期的后期，各种器官和生理机能趋于衰退状态，老年疾病发生频繁，死亡率高在所难免，唯有密切监管、精心护理，以便延续存活时间(王鹏彦，李德生，2003；张志和，魏辅文，2006；黄山等，2020)。

综上所述，结合生产实践，大熊猫幼仔产后的7 d、断母乳或人工奶、食物结构由母乳或人工奶向竹子转换这3个阶段是疾病和死亡发生的高风险期，另外饲养环境结构和人为干预高频发生等压力也会给成年个体的健康带来较大威胁，饲养管理中把控好这些重要环节就能大幅降低大熊猫的死亡率。

3.3 圈养繁殖大熊猫存活时间的影响因素

由于不同因子的不同尺度对圈养繁殖大熊猫存活时间的影响具有显著性差异，因此采用广义线性模型来探讨圈养繁殖大熊猫存活时间的影响因素及强度。不同时段(1960—1989年、1990—2019年、1960—2019年)的影响因素各有差异，1960—1989年主要受个体性别、母兽产仔年龄、母兽产仔胎数、公兽交配年龄、育幼方式、人工授精与否和胎儿数量影响(P<0.05)；1990—2019年的影响因素与1960—1989年相比有所不同，增加了出生月份、母兽来源，减少了母兽产仔胎数、公兽交配年龄和人工授精等因素；1960—2019年除个别因素表现出相似的影响效果外，出生年代成为一个显著的影响因素。

分析个体性别、出生年代和出生月份对大熊猫存活时间的影响强度，统计结果显示雌性大熊猫的寿命长于雄性大熊猫，这与其他动物表现出的雌性个体寿命长于雄性个体的结论一致，但目前尚不清楚导致这种差异的具体原因，这可能与其在生物学特征上的内在差异有关。出生年代影响大熊猫存活时间的主要原因是1990s前后大熊猫饲养管理和人工繁殖技术存在的巨大差异(王鹏彦，李德生，2003；张志和，魏辅文，2006)。从大熊猫出生月份分析，1990年以前大熊猫主要集中于3、4月发情、9月产仔；1990年以后虽主要集中于3、4月发情、8月产仔，但有向集中所在月份前后扩散的趋势，如目前1—12月均有发情和幼仔出生的现象(谢钟等，2019)，这种格局有悖于大熊猫季节性繁殖的生物学特性，因此出生月份会影响圈养繁殖大熊猫的存活时间。

就母兽和公兽来源对大熊猫存活时间的影响而言，来源于野外的母兽比圈养繁殖的具有更好的体质和更自然的行为，这会给其幼仔带来更好的存活条件。1990年以前的母兽几乎全来自野外救护个体，因此统计显示1960—1989年大熊猫存活时间不受母兽来源的影响；1960—1989年间的公兽也全部来源于野外，无比较对象；1990—2019年和1960—2019年的数据表明公兽来源不影响其子代的存活时间，公兽在大熊猫的繁育和生存过程主要起着提供基因的作用，而基因不会仅仅因圈养繁殖或野外繁殖而改变(Lietal.，2010)。

大熊猫生殖系统具有发育、成熟和衰老的过程，在生殖系统成熟的初期和衰老的后期所繁育的子代，它们的体质和行为发育相对较差，因此母兽产仔年龄、母兽产仔胎数和公兽交配年龄都影响着其子代的存活时间，同时与母兽和公兽的健康状况关系密切(张和民，王鹏彦，2003；张志和，魏辅文，2006)。1960—1989年的母兽产仔胎数对其子代的存活时间影响极其显著，表现为母兽产仔胎数超过5胎后，其子代平均存活时间明显变短；但1990—2019年母兽产仔胎数对其子代的存活时间没有明显影响。分析其原因是母兽的健康状态影响其幼仔体质和生长发育，进而影响子代的存活时间。1990s前大熊猫饲养管理水平较低，导致圈养大熊猫的健康状态较差，因而母兽繁育多胎(约5胎)后，虽处于育龄阶段，但其健康因多次繁育而受到较大影响，继而难以保证后续胎次繁育的质量；1990s后的母兽在整个育龄期的健康状态都得到了非常充足的保障，抵消了生殖系统不够成熟或衰老对其后代存活时间带来的不利影响，近年来雌性大熊猫成功繁育出后代的年龄上限不断增加也是一个有利的证据(谢钟等，2019)。公兽的情况亦是如此，1990s前公兽的健康水平普遍较低，性成熟后较长时间才能达到体成熟，性成熟而未达到体成熟的公兽即使具有繁殖能力，但因精液品质相对较差，而表现出公兽交配年龄较大更有利于其子代存活时间延长的现象；而1990s后公兽的健康水平良好，其交配年龄对其子代存活时间没有显著影响，近年来圈养公兽的繁殖年龄上限逐渐增加，目前有26岁公兽自然交配并成功繁殖出后代的案例，可见个体健康水平对大熊猫繁殖力有较大的影响(张和民，王鹏彦，2003；张志和，魏辅文，2006)。

大熊猫母兽每胎产1～2仔，极少数产3仔，妊娠过程中胎儿数量多将导致胎儿发育不全或发育不充分，生育的幼仔体质量超轻、存活难度极大；此外母兽的抚育能力有限，同时抚育幼仔的数量越多，所需要的时间和能量越多，其抚育质量必然下降，这些是胎儿数量影响幼仔存活时间的主要原因(魏明等，2015)。

圈养繁殖大熊猫存活时间不仅与上述因素相关外，育幼方式也是幼仔生存、死亡和寿命长短的影响因素。大熊猫育幼方式除母兽哺育、人工育幼和二者结合之外，还包括寄养和辅助，寄养是指一只母兽所产幼仔由另一只母兽哺育，辅助是由母兽自己哺育，有时加入人为干预措施(王鹏彦等，2003；张贵权等，2003)；因本文中这2种育幼方式的统计样本量很少(仅1～2例)，所以其结果没有统计学意义。在近年的生产实践中，育幼方式主要采用母兽哺育、人工育幼和二者结合等3种方式，从整体效果来说，母兽哺育优于人工育幼，但就幼仔存活率而言，二者结合的方式最好(2010—2019年实践观察)。

总体而言，目前个体性别、出生年代、母兽来源、母兽产仔年龄、育幼方式和胎儿数量因素影响着圈养繁殖大熊猫的存活时间。因此，日常饲养管理应充分考虑这些因素，为圈养大熊猫提供更好的福利保障(如扩大圈舍空间、增加环境丰容、合理调配食物结构等)(Swaisgoodetal.，2001；王鹏彦等，2003；张志和，魏辅文，2006)。