云南下关地区大绒鼠（Eothenomys miletus）体温调节和产热特征日节律的初步研究

为探讨横断山区小型哺乳动物体温调节和产热特征的日节律,对横断山区固有种大绒鼠（Eothenomys mile-tus）在24h中4个时间段（05：00—07：00、11：00—13：00、17：00—19：00、23：00—01：00）的体温、基础代谢率、非颤抖性产热进行了测定。结果显示大绒鼠的体温、基础代谢率、非颤抖性产热在24h内具有节律性波动,且变化趋势基本同步;各生理参数的最高值和最低值都分别出现在05：00—07：00和11：00—13：00时间段。结果表明,横断山区大绒鼠的基础代谢率、非颤抖性产热在其体温调节的日节律中起到了重要作用,同时,大绒鼠其夜间体温调节、产热特征显著高于白天,以适应横断山日温差大、食物资源丰富的特征。     

冷驯化对大绒鼠和高山姬鼠肝脏线粒体呼吸的影响

大绒鼠Eothenomys miletus和高山姬鼠Apodemus chevrieri为横断山地区小型哺乳动物的代表.分别测定大绒鼠和高山姬鼠冷驯化组(7 d、14 d、21 d、28 d)与对照组(0 d)中肝脏线粒体蛋白含量、呼吸状态Ⅲ和状态Ⅳ、呼吸磷氧比的变化以及较大绒鼠和高山姬鼠的相应项,探讨大绒鼠和高山姬鼠对不同冷环境的适应情况以及肝脏产热的机理.结果 表明:在冷驯化条件下,大绒鼠和高山姬鼠的产热显著增加,无论是大绒鼠还是高山姬鼠实验组比对照组肝脏线粒体蛋白含量、呼吸状态Ⅲ和状态Ⅳ、呼吸磷氧比有着显著的提高,在两者的比较中,在同等冷驯化条件下高山姬鼠增加的程度高于大绒鼠.     

大绒鼠和高山姬鼠的体温调节和产热特征

大绒鼠和高山姬鼠为横断山地区小型哺乳动物的代表。为探讨它们在该地区的生理生态适应特征,对其体温调节和产热特征进行了测定。代谢率采用封闭式流体压力呼吸计进行测定。结果表明:大绒鼠和高山姬鼠热中性区分别为25～32.5℃ 和25～30℃;平均体温分别为35.92 ±0.37℃和36.01±0.83℃,前者体温在20～27.5℃ 范围内维持恒定,后者体温在15～27.5℃范围内维持恒定;大绒鼠和高山姬鼠基础代谢率(BMR)分别为3.76±0.07 ml O₂/g.h和4.58±0.09 ml O₂/g.h;大绒鼠和高山姬鼠平均最小热传导(Cm) 分别为0.28±0.005 ml O₂/g.h ℃ 和0.32±0.009 ml O₂/g.h℃;热中性区内,大绒鼠和高山姬鼠的F值(RMR/ Kleiber 期望RMR)/(C/Bradley 期望C) 分别为0.88±0.05 和1.10±0.05。它们的产热特征和体温调节模式很可能反映了横断山地区小型啮齿动物的特征,即体温较低、维持体温稳定的环境温度范围较窄、BMR水平较高、热传导率高。高山姬鼠的体温、C值和BMR 都比大绒鼠的高,并且高山姬鼠维持体温稳定的环境温度范围比大绒鼠的宽,它们产热特征和体温调节模式的这些差异与其分类地位、生活习性和栖息生境等因素密切相关。     

大绒鼠在不同驯化温度下产热和能量代谢的变化

为研究不同温度驯化条件下大绒鼠体重、体温和能量代谢水平的可塑性变化,本实验测定了热驯化(30℃ ;12L∶ 12D)转脱热驯化(5℃ ;12L∶ 12D)和冷驯化(5℃ ;12L∶ 2D) 转脱冷驯化(30℃ ;12L∶ 12D)条件下,大绒鼠体重、体温、能量收支、静止代谢率和非颤抖性产热的变化。结果表明:大绒鼠在热驯化转脱热驯化过程中,随着热驯化时间的延长,大绒鼠体重和体温增加,摄入能、静止代谢率和非颤抖性产热逐渐降低,在28 d 时降到最低;转到脱热驯化条件下,表现出相反的趋势。冷驯化转入脱冷驯化过程中,随着冷驯化时间的延长,大绒鼠的体重和体温降低,摄入能、静止代谢率和非颤抖性产热逐渐升高,28 d 时达到最高;转移到脱冷驯化条件时,表现出相反的趋势。以上结果说明大绒鼠在不同温度驯化条件下,其体重、能量代谢和产热具有可塑性变化,即通过调节体重、体温和能量代谢来适应不同温度变化。     

横断山不同海拔地区大绒鼠面对高糖 食物变化的生理和行为响应

野外小型哺乳动物通常会表现出生理和行为的变化以应对环境条件的季节性变化,如食物、温度、光照等。为了研究横断山不同地区大绒鼠(Eothenomys miletus)面对不同含糖量食物时的生理和行为适应策略,选取云南剑川和香格里拉地区大绒鼠各26只,喂高糖食物28 d后重喂标准食物28 d,实验共56 d。测定大绒鼠的体重、摄食量、静止代谢率和活动行为,并在0 d、28 d、56 d测定大绒鼠的血清瘦素水平、下丘脑神经肽表达量和身体组成等指标。采用食物平衡法测定摄食量,实时荧光定量PCR测定下丘脑神经肽表达量。数据采用双因素方差分析或双因素协方差分析方法分析,相关性采用Pearson相关分析。结果显示,高糖食物能显著增加两地区大绒鼠的体重(F_(1, 907)=8.11,P 0.01)和摄食量(F_(1, 907)=1034.94,P 0.01),但对静止代谢率和活动行为无显著影响。重喂标准食物后,香格里拉大绒鼠体重能恢复至标准食物组水平,剑川大绒鼠体重仍然较高。瘦素和体重呈正相关(r=0.80,P 0.01),和神经肽表达量不相关(P 0.05)。此外,两个地区大绒鼠生理特征也表现出地区差异,香格里拉大绒鼠较剑川地区大绒鼠有较小的体重(F_(1, 907)=842.02,P 0.01),但静止代谢率(F_(1, 907)=6779.51,P 0.01)和活动行为(F_(1, 907)=79.89,P 0.01)均高于后者。香格里拉大绒鼠较高的摄食量(F_(1, 907)=49.96,P 0.01)可能和其较高的神经肽Y表达量有关(F_(1, 36)=4.672,P 0.05)。以上结果表明,在面对高糖食物时两地区的大绒鼠体重均增加,重喂标准食物后两个地区大绒鼠的体重变化差异显著,表现出了较大的地区间差异。瘦素和神经肽Y表达量可能在上述两个地区大绒鼠的体重调节和能量平衡中占有重要地位。地理位置决定的环境因素(食物资源、温度、海拔)可能是决定生物地区间表型差异和其应对极端环境适应性的核心要素。     

禁食和重喂食对大绒鼠消化道长度与重量的影响

为探讨禁食和重喂食对栖息于横断山地区大绒鼠(Eothenomys miletus)消化道形态的影响,对禁食和重喂食条件下大绒鼠消化道各项指标进行了测定.实验分别测定了大绒鼠禁食12h、24 h、36 h和重喂食12 h、48 h、7d后的总消化道、胃、小肠、大肠、盲肠的长度及其含内容物重、去内容物重、干重.结果表明:禁食后,总消化道含内容物重、胃含内容物重和胃去内容物重增加,重喂食7d后均恢复到对照组水平.小肠含内容物重在禁食12h时最大,在重喂食12h时最小,重喂食48 h后恢复到对照组水平.禁食和重喂食条件下,大绒鼠的大肠和盲肠各指标均没有显著变化.以上结果表明,大绒鼠在食物受到限制、饥饿等胁迫因子作用下,可能通过调节消化道形态来满足部分能量需求,维持正常的生理机能.大绒鼠的消化道在禁食和重喂食中表现出的变化模式,可能与其食物资源时常波动的野外生存环境有关,从一方面反映了该物种在食物胁迫下的生存机制和适应对策.     

大绒鼠幼仔的生长发育和产热特征

为阐明大绒鼠幼仔的生长发育和代谢产热特征,本实验测定了1-49 日龄大绒鼠幼仔的体重、体温、静止代谢率(RMR)和非颤抖性产热(NST)。依据逻辑斯蒂曲线的拐点(24 d),大绒鼠的体重生长可划分为加速生长相和减速生长相,幼仔的体温在19 日龄前逐渐升高,22 日龄时接近成体水平;RMR 和NST分别在28日龄、19日龄前随日龄逐渐增加,RMR 在28日龄时接近成体水平,BAT 产热活性在7 日龄内被激活。结果表明,大绒鼠胎后发育及产热能力符合晚成性动物的一般特征,即具有短的妊娠期,较少的胎仔数,较长的哺乳期,这些特征对适应横断山特殊多变的环境条件具有重要意义。     

横断山两种小型哺乳动物的蒸发失水与体温调节

在实验室条件下测定了大绒鼠和高山姬鼠在不同温度下的蒸发失水与能量代谢.结果表明:大绒鼠和高山姬鼠的热中性区分别为22.5～30℃和25～30℃;平均体温分别为36.12℃和36.17℃;大绒鼠和高山姬鼠的基础代谢率(BMR)分别为2.99±0.48 ml O2/g ·h和4.24±0.50 ml O2/g·h;大绒鼠和高山姬鼠的平均最小热传导(Cm)分别为0.26±0.038 ml O2/g·h·℃和0.32±0.034 ml O2/g·h·℃;大绒鼠和高山姬鼠的蒸发失水随着温度增高而增加,大绒鼠的蒸发失水在30 ℃达高峰值,为10.32 mg H2O/g·h,高山姬鼠在35℃达高峰值,为14.57mg H2O/g·h;大绒鼠和高山姬鼠的热散失占总产热的比率随着温度增高而增加,大绒鼠在30 ℃达到最大为34.6%,高山姬鼠在35℃达到最大为37.5%.这些结果很可能反映出横断山小型啮齿类动物的特征,即体温相对较低,代谢水平较高,热传导也较高,蒸发失水在总产热中占有重要的地位.     

中缅树鼩体温、代谢率和蒸发失水日节律

为研究中缅树鼩(Tupaia belangeri)体温、代谢率和蒸发失水的日节律变化,采用植入式体温计测定了中缅树鼩24 h的体温,以及24 h中4个时间段(05:00～07:00时、11:00～13:00时、17:00～19:00时和23:00～01:00时)热中性区(30℃)的静止代谢率(RMR)、非颤抖性产热(NST)和蒸发失水(EWL)。结果显示,中缅树鼩的体温具有日节律变化,最高值和最低值分别出现在11:00时和03:00时,各为(39.45±0.26)℃和(36.34±0.24)℃;静止代谢率、非颤抖性产热和蒸发失水在4个时间段都有显著差异,表现出显著的日节律变化,代谢率在23:00～01:00时最大,O2含量为(2.58±0.04)ml/(g.h),在11:00～13:00时最小,O2含量为(2.28±0.09)ml/(g.h);非颤抖性产热在05:00～07:00时最大,O2含量为(3.08±0.14)ml/(g.h),在11:00～13:00最小,O2含量为(2.69±0.63)ml/(g.h);蒸发失水在17:00～19:00时最大,失水量为(3.60±0.31)mg/(g.h)。结果表明,体温的日节律变化主要与环境温度的日节律变化和下午出窝取食活动性增强有关;当夜晚环境温度相对较低的时候,通过增强静止代谢率和非颤抖性产热来增加产热,而白天环境温度相对较高的时候,通过增强蒸发失水散热来调节体温。     

光照和温度对大绒鼠产热特征的影响

为了解横断山地区大绒鼠对光照和温度两个因子的适应性特征,将大绒鼠分为4组,分别于5±1℃,6L:18D:5±1℃,18L:6D;30±1℃,6L:18D和30±1℃,18L:6D 4个条件下驯化28 d.分别测定了对照组(0 d)和驯化28 d后,每一个体的体重、体温和产热能力;并测定驯化28 d后4组大绒鼠个体的肝脏和褐色脂肪组织的产热活性变化.结果显示,在低温诱导下大绒鼠体重下降,体温降低,静止代谢率升高,非颤抖性产热能力增加,肝脏和褐色脂肪组织的产热活性也出现相应提升;在高温下出现与低温时相反的现象;但光照周期对大绒鼠的体重、体温、产热能力及肝脏和褐色脂肪组织的产热活性均没有显著影响.推测由于横断山的低纬度、高海拔特征可能导致大绒鼠在季节适应过程中对温度的敏感程度高于光照.     

Daily variation of thermoregulatory costs in laboratory mice selected for high and low basal metabolic rate

Most mammals are known to have clear circadian rhythms of body temperature (T_b) and metabolic rate. Large parts of the rhythms correspond to the oscillation of nonshivering thermogenesis (NST), dependent on visceral organ mass, and, affected by mass of brown adipose tissue (BAT). I tested whether: (1) a different levels of BMR result in respective changes of T_b values and the magnitude of daily RMR oscillations both within and below thermoneutrality; (2) the amplitude of daily variation of RMR depends on ambient temperature (T_a). I studied: (1) daily variation of body temperature at T_a of 23 °C, and (2) the rate of resting metabolism (RMR) within and below thermoneutrality at the time of minimum and increasing T_b (minimum and maximum NST capacity), in two lines of laboratory mice subjected to divergent, artificial selection toward high (HBMR) and low (LBMR) basal rate of metabolism (BMR). All mice had a clear circadian rhythm of T_b with minimum of 36.4±0.2 °C at 7:00 and maximum of 37.8±0.2 °C at 21:00. Their RMR measured below thermoneutrality exhibited significant daily variation, with the maximum between 16:00 and 19:00, when T_b was rising. Within thermoneutral zone (TNZ) I found between-line, but not between-time, differences in RMR. All between-line differences in RMR could be explained by the magnitude of BMR. I did not find any between-line differences of RMR value in temperatures below thermoneutrality. The amplitude of daily variation of RMR measured below TNZ depended neither on the T_a value nor on level of BMR (or visceral organs).     

大绒鼠冷驯化和脱冷驯化能量代谢特征的变化

通过测定冷驯化(5℃)到脱冷驯化(30℃)条件下,大绒鼠(Eothenomys miletus)的体重、摄入能、静止代谢率(RMR)、非颤抖性产热(NST)和血清瘦素含量等参数,探讨了血清瘦素浓度与能量收支的关系。结果表明,冷驯化可致大绒鼠体重下降,RMR、NST、摄入能升高,血清瘦素浓度降低;脱冷驯化后大绒鼠体重增加,RMR、NST、摄入能降低,血清瘦素浓度增加。血清瘦素含量与体重呈正相关,与RMR、NST、摄入能呈负相关。表明大绒鼠的体重、摄入能和产热能力具有较强的可塑性,且瘦素可能参与了大绒鼠适应冷驯化及恢复过程中的能量平衡和体重的调节。     

横断山区中华姬鼠的体温调节和蒸发失水

为探讨中华姬鼠的生理生态适应特征,对该鼠的代谢率、热传导、体温和蒸发失水等生理生态指标随环境温度从-5℃ ～ 35℃ 的变化进行了测定。结果表明:中华姬鼠的热中性区(TNZ)为20℃ ～ 30℃ ,平均体温为37. 2 ±0.3℃ ,体温在20℃ ～30℃ 范围内维持恒定;基础代谢率为3.17 ±0.08 ml O₂ / g· h,最大非颤抖性产热为5.99 ±0.58 ml O₂ / g· h,非颤抖性产热范围(最大非颤抖性产热与基础代谢率的比率)为1. 90,平均最小热传导(Cm )为0.16 ± 0.02 ml O₂ / g· h℃ ,热中性区内,中华姬鼠的F 值(RMR /Kleiber 期望RMR)/ (C /Bradley 期望C)为1.58 ±0.10,中华姬鼠的蒸发失水随着温度增高而增加,蒸发失水在35℃ 达到峰值,为0.10 ±0.02 mgH₂ O/ g· h。这些结果表明中华姬鼠对林地的适应特征是:基础代谢率较高,体温相对较低,最小热传导率与期望值相当,热中性区较宽,下临界温度较低;较高的最大非颤抖性产热和非颤抖性产热范围;蒸发失水在体温调节中占一定地位;这些特征与该物种的生活习性和栖息生境等因素密切相关,也可能是该物种对横断山区的适应对策。     

冷驯化条件下高山姬鼠能量对策的初步研究

为进一步了解横断山区小型哺乳动物的能量代谢对策,本文主要研究了横断山的外来物种——高山姬鼠(Apodemus chevrieri)持续冷暴露28d的能量变化。结果表明,随着冷驯化时间延长,体重和体温降低;摄入能、消化能和可代谢能增加,至21d后这3项指标又下降;BMR和NST增加,并且28d后它们分别是对照组的187.19%和155.97%;(NST-BMR)/BMR比值7d时增加到1.02,21d后下降至0.53,并保持稳定。因此,在持续冷暴露下,高山姬鼠采取适当降低体重和体温、增加能量摄入、增加BMR和NST产热等途径来维持能量代谢平衡,但是NST在产热中的作用逐渐降低。这种能量模式很可能代表了一种外来小型啮齿动物对于在横断山生存独特的能量适应策略。     

Circadian rhythms in diet and habitat use in red ruffed lemurs (Varecia rubra) and white-fronted brown lemurs (Eulemur fulvus albifrons)

Daily variation in niche use among vertebrates is attributed to a variety of factors, including thermoregulatory, reproductive, and nutritional requirements. Lemuriform primates exhibit many behavioral and physiological adaptations related to thermoregulation and sharp, seasonal reproduction, yet they have rarely been subjects of a quantitative analysis of circadian (or daily) rhythms in niche use. In this study, I document daily rhythms in diet and microhabitat use over an annual cycle in two sympatric, frugivorous lemurs, Varecia rubra and Eulemur fulvus albifrons. Data on diet, forest site, and forest height were recorded at 5-min time points on focal animals and divided into three time blocks for analysis (06:00-10:00 hr, 10:00-14:00 hr, and 14:00-18:00 hr). I employed multivariate tests of independence to examine daily rhythms in diet and microhabitat use according to sex, season, and reproductive stage. Throughout the day, V. rubra is frugivorous and dwells in the upper canopy, with notable departures (especially for females) during the hot seasons, gestation, and lactation. E. f. albifrons has heterogeneous daily rhythms of food choice and microhabitat use, particularly across seasons, and both sexes are equally variable. These daily rhythms in diet and microhabitat use appear related to thermoregulatory and nutritional requirements, seasonal food availability and circadian rhythms of plant (and possibly insect) palatability, predator avoidance tactics, and in the case of Varecia, to reproduction. Daily rhythms of food choice in V. rubra support two previously suggested hypotheses explaining why primates consume more nonfruit items late in the day, whereas those of E. f. albifrons are too variable to lend support to these hypotheses.     

Daily rhythms of oxygen consumption, body temperature, activity and melatonin in the Norwegian lemming Lemmus lemmus under northern summer photoperiod

Rodents inhabiting high latitudes, close to the Arctic Circle or above it, are exposed to near 24 h daylight during the summer season. An example to such rodent species is the Norwegian lemming Lemmus lemmus, which is distributed in northern Fennoscandia. We measured daily rhythms of heat production (VO₂), body temperature (T_b), motor activity and melatonin secretion (measured from its metabolite 6-sulfatoximelatonin 6-SMT) in individuals exposed to natural day light, Oulu Finland, in August 1997 and at a controlled ambient temperature of 22 °C. Our results show a daily rhythm of VO₂ with an acrophase at 04:00 h and minimal values measured at 16:00 h, with a significant difference (p<0.001) between mean day and night values. 6-SMT also shows a daily rhythm with maximal secretion during the dark phase 24:00 and 06:00 h in which total 6-SMT values were 2.92±1.1 and 3.87±1.2 ng, respectively. The lowest values were recorded at 12:00 h; 0.86±0.63 ng. These results suggest that lemmings show a VO₂ and melatonin daily rhythms, which seem to correlate with each other and it appears that melatonin secretion increases heat production.