基于动物个性和社会网络分析的虹鳟自需摄食行为个体差异研究

Self-feeder allows fish to feed according to their appetite, therefore the device is increasingly used in aquaculture. We found that there’s extreme individual variation in demand-feeding behavior of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) which also exits in some other fishes, but the reason is still unclear. This research intends to study the individual demand-feeding behavior of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) by means of fish personalities and social network analysis (SNA). On one hand, we intend to use the classic methods (open field test, restraint test and relevant gene expression) to identify fish personalities, and reveal the relevance of fish personalities and individual demand-feeding behavior. On the other hand, we plan to use SNA to study the aggressive social interaction among individuals quantitatively, and clarify the effect of social structure on individual demand-feeding. This research intends to study the individual demand-feeding behavior from the standpoint of both individual and group. The project would help to improve the efficiency of demand-feeding system, modulate the social structure of fish and provide new methods in studying the individual behavior difference.

自需投饵系统可使鱼类根据自身食欲采食，因此在水产养殖业中的研究日渐增多。通过植入PIT电子标记，我们发现不同虹鳟个体触发自需投饵机的频率存在极大差异，但其原因仍不清楚。明晰鱼类自需摄食行为特征及其影响因素，是研究理想自需投饵系统的关键，也是保证其高效稳定运行的前提。本项目以虹鳟为研究对象，通过动物个性测试和社会网络分析，从个体和群体两个角度入手：一方面使用旷场测试等经典方法结合相关基因表达确定动物个性，并与个体自需摄食行为特征进行关联分析；另一方面以社会网络分析(social network analysis)量化研究个体间行为接触，解析围绕自需投饵系统形成的虹鳟群体社会结构，查明社会接触对自需摄食行为的影响。本研究可从个体和群体两个维度阐明自需摄食行为个体差异的影响因素，研究结果有助于提高自需投饵系统的运行效率，调控养殖水体内鱼类社会组成，并为鱼类行为个体差异研究提供新的思路。

自需投饵系统可使鱼类根据自身食欲采食，从而减少不当投喂造成的应激和饲料浪费等问题，近年在水产养殖业中的研究日渐增多。通过植入PIT(passive integrated tag)电子标记，我们发现不同虹鳟个体触发自需投饵机的频率存在极大差异，但其原因仍不清楚。明晰鱼类自需摄食行为特征及其影响因素，是研究理想自需投饵系统的关键，也是保证其高效稳定运行的前提。因此，本研究以虹鳟为对象，通过动物个性测试和社会网络分析，从个体和群体两个角度入手：一方面使用旷场测试等经典方法确定动物个性，并与个体自需摄食行为特征进行关联分析；另一方面以社会网络分析量化研究个体间行为接触，解析围绕自需投饵系统形成的虹鳟群体社会结构，查明社会接触对自需摄食行为的影响。.研究发现：1)在为期50天的实验中，1-2条虹鳟(群体中10%-20%)发起了78.80-89.13%对投饵机的触发行为，而约70%的个体触发投饵机的比例在1%以下(零触发个体，zero trigger fish，ZT)，个体摄食行为与特定生长率无关(rs=0.10 P=0.59)，且同一水体内高触发个体摄食节律相近，表明个体摄食行为受社会接触的影响。2) 旷场实验中(open field test)，高触发个体(触发比例25%以上，high trigger fish，HT)在中心区域停留时间和总游泳距离显著高于零触发个体(P<0.05)；而拘束测试(restraint test)中，低触发个体(触发比例1-25%，low trigger fish，LT)的挣扎时间和挣脱次数显著高于零触发个体(P<0.05)，表明个体自需摄食行为与大胆性和探索性相关。3)实验中，五羟吲哚乙酸(5-HIAA)与五羟色胺(5-HT)比值与个体触发比例显著相关，高触发个体和低触发个体发起的攻击数显著高于零触发个体，且有较少的鳍损伤。社会网络分析表明，自需投饵系统中90%的高触发和低触发个体的出度入度比在1以上，高于零触发个体，表明高触发个体和低触发个体在群体中的角色更接近“侵略者”。.本研究探索了虹鳟自需摄食行为与动物个性和社会结构的关系，研究结果有助于提高自需投饵系统的运行效率，调控养殖水体内鱼类社会组成，并为鱼类行为个体差异研究提供新的思路。