环境温度影响哺乳啮齿动物对后代的投资策略

  哺乳期是小型哺乳动物生活史中能量需求最大的一个时期,在这个时期母体的大部分的能量是随乳汁而散失的。关于哺乳期母体的最大持续能量需求的生理限制因素及其对繁殖性能的影响备受学术界关注。限制动物的最大持续能量摄入的因素很多,学者们提出了中心限制假说(central limit hypothesis)、外周限制假说(peripheral limit hypothesis) 等进行机理性解释。散热能力限制假说(Heat dissipation limit hypothesis) 是近年解释最大持续能量摄入的一个新学说。这个假说认为动物哺乳期的最大持续能量摄入受到母体加工利用食物和泌乳过程中产生的副产物— 热量散失能力的限制。受到散热能力限制的母体能量摄入会减少,泌乳量降低,乳汁中的脂肪成分减少,从而导致幼体的体重较小(生长发育受到影响)。这个假说迄今仅在实验小鼠中有了一些证据。动物研究所王德华研究员领导的动物生理生态学研究组以栖息于内蒙古草原的布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii) 的室内繁殖种群为研究对象,在研究组工作积累的基础上,对高温驯化条件下的哺乳布氏田鼠及其幼体的能量收支特征进行了研究。

  为了测定哺乳期布氏田鼠最大持续能量收支的生理限制因素,布氏田鼠在分娩当天被随机分为两组:对照组饲养温度为21 ±1 °C (n=23),处理组为30 ±1 °C (n=23)。每日测定母体的食物摄入、窝仔总重;在哺乳的第14-16天,用双标记水技术(doubly labeled water, DLW) 测定动物的每日能量消耗(daily energy expenditure, DEE)。我们发现:高温条件下,布氏田鼠母体的体重并没有发生补偿性变化,两组动物(30C与21C)之间的体重没有差异。在整个哺乳期,饲养在环境温度为30°C条件下的动物,其能量摄入一直低于21°C组,在哺乳的第1-14天内差异显著。在哺乳高峰期,30°C组动物的食物摄入比21°C组每天少3.3 g,但两组动物对食物的消化效率则表现出差异。两组动物的平均窝仔数也无差异,分娩时21°C组为7.3 ± 0.5,30°C组为7.8 ± 0.4;断乳时21°C组为6.8 ± 0.5,30°C组为7.7 ± 0.5。

  但是,在哺乳的第14-16天,用双标水技术测定的田鼠母体的每日能量消耗在21°C组为105.7 ± 3.8 kJ/day (千焦耳每天),在30°C组为每天75.7 ± 2.5 kJ/day(千焦耳每天),两组动物间差异极显著。动物的泌乳量的计算可以通过母体的可代谢能量摄入(metabolizable energy intake,MEI)与每日能量消耗(DEE)的差值来估算。计算得知,在30°C条件下的动物的泌乳量比21°C条件下每天少23.38 kJ/day (千焦耳每天)。如果窝仔数小于7的时候,窝仔总重在两组动物之间没有差异;但当窝仔数大于7(包括等于7)的时候,在哺乳第1-14天内窝仔总重在两组动物之间差异显著,如在哺乳第12天时,21°C条件下的窝仔总重在比30°C条件下重15.5 g。

  这些结果表明:如果胎仔数较大,布氏田鼠在哺乳高峰期的持续能量摄入对热量散失能力的限制比较敏感,这可能是一个重要的生理限制因素。当胎仔数较小的时候,布氏田鼠母体对散热能力的限制就不是很敏感,其可持续能量摄入可能受到乳腺的泌乳能力等方面的限制。该结果除了解释动物最大持续能量收支的机理外,对于理解全球气候变化下恒温动物的适应策略,甚至人类的一些生理适应变化都有重要的参考意义。

  Wu SH, Zhang LN, JR Speakman and Wang DH 2009 Limits to sustained energy intake. XI. A test of the heat dissipation limitation hypothesis in lactating Brandt’s voles (Lasiopodomys brandtii). Journal of Experimental Biology 212, 3455-3465.(原文链接

 

关于我们
联系我们
地  址:北京市朝阳区北辰西路1号院5号
邮  编:100101
电子邮件:ioz@ioz.ac.cn
电  话:+86-10-64807098
传  真:+86-10-64807099
友情链接