Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

أحد الجوانب الأساسية لتقييم رفاهية الحيوانات في الأسر هو السؤال عما إذا كانت الحيوانات لديها ما تريد. هنا ، نقدم بروتوكولًا لتحديد تفضيل السكن في سمك الحمار الوحشي(Danio rerio)فيما يتعلق بوجود / عدم الإثراء البيئي والوصول إلى تدفق المياه.

Abstract

تحاول تقنيات تقييم رعاية الحيوان أن تأخذ في الاعتبار الاحتياجات والرغبات المحددة للمملكة المعنية. غالباً ما يكون توفير التخصيب (إضافة الأشياء المادية أو الخصوصيات في بيئة السكن) وسيلة لإعطاء الحيوانات الأسيرة الفرصة لاختيار من أو ما تتفاعل معه وكيف تقضي وقتها. ومع ذلك، فإن أحد المكونات الأساسية للبيئة المائية التي غالباً ما يتم تجاهلها في الأسر، هو قدرة الحيوان على اختيار الانخراط في التمارين البدنية. بالنسبة للعديد من الحيوانات، بما في ذلك الأسماك، فإن ممارسة الرياضة هي جانب مهم من تاريخ حياتها، ومن المعروف أن لها العديد من الفوائد الصحية، بما في ذلك التغيرات الإيجابية في الدماغ والسلوك. هنا نقدم طريقة لتقييم تفضيلات الموائل في الحيوانات الأسيرة. ويمكن تكييف البروتوكول بسهولة للنظر في مجموعة متنوعة من العوامل البيئية (مثل الحصى مقابل الرمل كركيزة، والنباتات البلاستيكية مقابل النباتات الحية، وانخفاض تدفق المياه مقابل ارتفاع تدفق المياه) في الأنواع المائية المختلفة، أو للاستخدام مع الأنواع البرية. يتم إجراء التقييم الإحصائي للتفضيل باستخدام مؤشر تفضيل يعقوب، الذي يصنف الموائل من -1 (التجنب) إلى +1 (الأكثر تفضيلاً). مع هذه المعلومات، يمكن تحديد ما يريده الحيوان من منظور الرفاه، بما في ذلك موقعه المفضل.

Introduction

والأنظمة التي تحكم كيفية إيواء الحيوانات المختبرية في الأسر واضحة ومحددة جيداً. وتشرف الرابطة الدولية لتقييم واعتماد الرعاية المختبرية للحيوانات وتدير جميع المنظمات والمؤسسات التي تعمل مع الحيوانات البحثية، ولديها مبادئ توجيهية محددة لتربية الحيوانات وإسكانها المناسبين للأنواع. على سبيل المثال، توجيهات AAALAC بشأن إسكان ورعاية سمك الحمار الوحشي، دانيو ريو1 "تشجع بقوة" على استخدام التخصيب (إضافة الأشياء المادية أو الخصوصيات في بيئة الإسكان) عند إسكان سمك الحمار الوحشي في الأسر. ويمضي الدليل إلى القول: "إن توفير النباتات أو الهياكل الاصطناعية التي تقلد موئل سمك الحمار الوحشي يتيح للحيوانات الاختيار داخل بيئتها".

تشير الأدلة إلى أن الإثراء يمكن أن يحفز نمو الخلايا العصبية الجديدة (تكوين الأعصاب) في مناطق الدماغ المشاركة في معالجة المعلومات المكانية2، ويعتقد أن هذه التغيرات العصبية ترتبط بالقدرة المعززة على التعلم3. وقد درست آثار الإثراء على التكوين العصبي والتعلم على نطاق واسع عبر مختلف التاكسي، بما في ذلك الأسماك4،5، الطيور6، الزواحف7، والثدييات8. على الرغم من أن هذه الأنواع من الدراسات مهمة لفهم آثار الإثراء على الدماغ والسلوك ، إلا أنها لا تأخذ في الاعتبار الخيارات أو التفضيلات الخاصة للحيوانات لبيئة معينة على أخرى.

سؤال أساسي يجب طرحه عند تقييم رفاهية الحيوانات الأسيرة هو ما إذا كانت الحيوانات لديها ما تريد9. طريقة للتحقيق في هذا السؤال الذي يوفر أدلة ملموسة هو تزويد الحيوانات مع الخيارات التي تسمح لنا لفهم تفضيلاتهم الذاتية. على سبيل المثال، بحثت دراستان ما إذا كان سمك الحمار الوحشي يفضل الوصول إلى بيئة غنية أو عادية، حيث تشير كلتا الدراستين إلى تفضيل المناطق التي تحتوي على التخصيب10،11. ومع ذلك ، فقد اقترح أيضا أن حمار وحشي تبدو غير مبال للإثراء البيئي12، وبالتالي فإن الإجابة على السؤال من الواضح أنها ليست واضحة المعالم. تطبيق آخر لاختبار تفضيل المرتبطة رعاية الحيوان يمتد إلى محاولة لفهم كيف تلعب جوانب مختلفة من بيئة غنية دورا في الخيارات التي يقوم بها الحيوان الفرد. في الأسماك وحدها ، وأنواع مختلفة من الإثراء لها آثار مختلفة على الدماغ والسلوك ، وهذه العلاقة تزداد تعقيدا بسبب الاختلافات الفردية في السمات الشخصية13. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون اختبار الأفضليات مفيداً للدراسات المقارنة للإثراء البيئي. حتى عبر أنواع الأسماك المختلفة ، وقد ثبت أن الإثراء له تأثير على العديد من أنواع السلوك المختلفة ، بما في ذلك العدوان14، والجرأة15، والحركة16، وسلوك المخاطرة17.

مؤشر تفضيل يعقوب هو اختبار إحصائي يستخدم بشكل متكرر لتحديد تفضيلات الإسكان18. يحدد مؤشر تفضيل يعقوب قيمة لكل موطن مختلف استنادًا إلى عدد الحيوانات الموجودة في كل نوع من أنواع الموائل في نقاط زمنية مختلفة ، حيث يتراوح الأفضلية من -1 (التجنب) إلى +1 (الأكثر تفضيلًا). هنا نصف طريقة لاستخدام مؤشر تفضيل يعقوب للتحقيق في تفضيلات الإسكان في الأسماك واستخدام مثال تقييم خاصيتين مهمتين للبيئة المائية: 1) وجود أو عدم وجود التخصيب؛ 1) وجود أو عدم وجود التخصيب؛ 1) وجود أو عدم وجود التخصيب؛ 1) وجود أو عدم وجود التخصيب؛ 1) وجود أو عدم وجود التخصيب؛ (2) وجود أو عدم وجود التخصيب. و 2) تدفق المياه19. ومع ذلك، يمكن تكييف البروتوكول بسهولة للنظر في مجموعة متنوعة من العوامل البيئية (مثل الحصى مقابل الرمل كركيزة، والنباتات البلاستيكية مقابل النباتات الحية، وانخفاض تدفق المياه مقابل ارتفاع ها) عبر أنواع ومناظر طبيعية مختلفة (مثل المائية والبرية).

Protocol

الدراسة الحالية لديها الموافقة ويتوافق مع جميع متطلبات رعاية الحيوانات وبروتوكولات استخدام جامعة ولاية بنسلفانيا. رقم IACUC 46466.

1. إعداد جهاز تفضيل

  1. الحصول على موافقة لجنة رعاية الحيوان التابعة للمعهد (أو منظمة مماثلة) لجميع الإجراءات التجريبية وإجراءات تربية الحيوانات الحية قبل بدء التجربة.
  2. استخدام خزان التجريبية المصنوعة من البلاستيك الأبيض المبهمة. الجدران بين المناطق مصنوعة من الاكريليك الرمادي الذي يتم تثبيته في مكانه مع تسرب السيليكون.
    ملاحظة: يعتمد حجم الخزان التجريبي على حجم الأنواع ذات الأهمية وعدد الأفراد المستخدمين (على سبيل المثال، بالنسبة لـ 8 سمك حمار وحشي بالغ، يوصى بخزان يبلغ 76 سم ل × 76 سم واط × 30 سم H).
  3. تقسيم الخزان التجريبي إلى أربع مناطق تختلف وفقًا لمعلمات الموائل المحددة التي سيتم اختبارها. وتشمل الأمثلة على أنواع مختلفة من الإثراء للتحقيق الركيزة الرملية مقابل الصخرية، والنباتات الاصطناعية مقابل الملاجئ، أو تدفق المياه مقابل وجود النباتات الاصطناعية(الشكل 1).
    1. إذا كان استخدام تدفق المياه كمعلمة من الفائدة، واستخدام مضخات صغيرة لتوريد الطائرات من المياه (انظر جدول المواد). تعيين المضخات في سرعة مختارة بحيث أنها توفر تدفق مستمر وموجه من المياه. اختر السرعة المطلوبة استنادًا إلى الأنواع ذات الاهتمام البيئي وتاريخ الحياة (على سبيل المثال، 14 سم /ث لسمك الحمار الوحشي).
  4. في منتصف الخزان التجريبي ، لديك ساحة مركزية حيث يتم تسليم الطعام(الشكل 1). الوصول إلى الساحة المركزية من كل منطقة من خلال فتحة صغيرة في الجدران الفاصلة. الفتحة كبيرة بما يكفي للأنواع ذات الأهمية للتنقل بين المناطق دون عوائق ، ولكنها صغيرة بما يكفي للحد من أي إشارات بصرية قد تواجهها الأسماك من مناطق أخرى.
  5. ضع فلتر حيوي وسخان في كل ركن من أركان الخزان ، ولكن خارج المنطقة التجريبية حتى لا يزعج تدفق المياه وضمان درجة حرارة ثابتة للمياه في جميع المناطق.
  6. قم بإعداد خزانات تجريبية إضافية حسب ما يمليه الفضاء. تدوير مناطق مختلفة في كل خزان التجريبية للحد من أي تحيز تسلسلي. تأكد من أن جميع الخزانات المتكررة لها ظروف موحدة (نفس مستويات الضوء ، ودرجة حرارة المياه ، وما إلى ذلك)
  7. ضع الكاميرات (انظر جدول المواد)على حوامل فوق كل خزان تجريبي مباشرة ، بحيث تكون جميع المناطق مرئية. تجنب العدسات واسعة الزاوية وتأكد من أن بطاقات الذاكرة لديها مساحة كافية للتسجيل.
  8. تعيين إضاءة الغرفة على تدريجي (على سبيل المثال، 1/2 ساعة) 12 لتر: دورة 12 D لمحاكاة شروق الشمس وغروبها. الحفاظ على درجة حرارة المياه في 25 ± 1 درجة مئوية.

2. التقاط، التأقلم، والإجراءات

  1. إبقاء الأسماك في خزانات المنزل عندما لا يتم اختبارها. صافي جميع الأسماك اختبار من خزانات وطنهم ومكان في الساحة المركزية للخزان التجريبي (اليوم 1). تقليل أوقات الالتقاط لتقليل الإجهاد (على سبيل المثال، أقل من 30 s).
    ملاحظة: إجراء بديل لنقل الأسماك من خزان منزلهم إلى الخزان التجريبي الذي قد يقلل من الإجهاد هو نقل الأسماك في كوب من مياه الخزان.
  2. الحفاظ على عدد ونوع الجنس من الأسماك في كل خزان التجريبية ثابت عبر الدبابات تكرار واختيار على أساس حجم الأنواع والبيئة.
  3. في الأيام 1-4، تقضي الأسماك بعض الوقت في التأقلم واستكشاف المناطق المختلفة. لا تجمع البيانات في هذه الأيام.
    ملاحظة: تمديد أو تقليل عدد الأيام للتأقلم اعتماداً على بروتوكول تجريبي معين. ومع ذلك ، ينبغي أن تكون فترة التأقلم كافية لتقليل آثار المناولة وكذلك للحصول على الأسماك التي اعتادت على التغذية في الجهاز.
  4. خلال فترة التأقلم، قم بمراقبة جودة المياه عن كثب من خلال إجراء اختبارات منتظمة لجودة المياه (على سبيل المثال، درجة الحموضة أو النترات أو مستويات النتريت) واستبدال المياه إذا تم اكتشاف أي مشاكل (انظر جدول المواد).
  5. إطعام الأسماك تقشر الغذاء (انظر جدول المواد)في الساحة المركزية باستخدام حلقة الغذاء العائمة (انظر جدول المواد)تعلق على جدار الساحة المركزية على سطح الماء. يضمن خاتم الطعام بقاء جزيئات الطعام داخل الساحة المركزية وعدم تقديم تحيز للمناطق بسبب انجراف الطعام.
  6. إعطاء الأسماك.5 ح لتغذية libitum الإعلانية قبل إزالة بقايا الطعام من خزان التجريبية مع تراجع الشبكة. إطعام الأسماك مرة واحدة في الصباح ومرة واحدة في فترة ما بعد الظهر.
  7. تقييم السلوكيات في الأيام 5-7. قم بتشغيل الكاميرات وسجل سلوكيات الأسماك لمدة ساعتين بعد كل تغذية مقررة في الصباح وبعد الظهر. في اليوم 8 إزالة جميع الأسماك من الدبابات التجريبية مع تراجع صافي ووضعها مرة أخرى في خزانات وطنهم.
  8. اعتمادا على كمية المياه المتاحة مستنقع, استبدال ما لا يقل عن 1/3 من المياه في خزان التجريبية مع المياه الطازجة مستنقع للحد من أي آثار هرمونات الإجهاد على الأسماك في يكرر التالية.
  9. قم بإعداد الخزانات التجريبية وفقًا لجدول دوران المنطقة لذلك الأسبوع. يؤدي تدوير المناطق إلى تقليل فرصة حدوث أي تحيز سلوكي نتيجة لوضع أي منطقة بالنسبة لبعضها البعض. ثم تبدأ عملية الاختبار مرة أخرى مع دفعة جديدة من الأسماك.

3- القياسات وتحليل البيانات

  1. قم بتنزيل مقاطع الفيديو على جهاز كمبيوتر في نهاية كل يوم تسجيل. وهذا يضمن وجود مساحة على بطاقة الذاكرة قبل كل استخدام.
  2. استخدم برامج الفيديو (انظر جدول المواد)لتحديد تفضيلات المنطقة. عد يدويا عدد الأسماك في كل منطقة في فترات 5 دقيقة في كل فترة تسجيل 2 ساعة (وتشمل الساحة المركزية في هذه التهم). تحديد جنس السمك أثناء التحليل إذا كان التفريق بين الذكور والإناث ممكنًا من لقطات الفيديو.
  3. لتحليل تفضيل الموائل، احسب متوسط عدد الأسماك لكل منطقة لكل خزان تكراري (أي متوسط جميع البيانات خلال الأيام الـ 3). من أجل الحصول على درجة تفضيل لاستخدام الهيكل ، وحساب مؤشر تفضيل جاكوبس15 كما

    J = (ص× × ف)/(rx + p)- 2 *ص×*ع]

    حيث x هي منطقة الاهتمام، rx هي نسبة الأسماك في المنطقة x إلى العدد الإجمالي للأسماك في جميع المناطق، و p هي النسبة المتاحة لجميع المناطق في الخزان التجريبي. يتراوح الفهرس بين +1 للحصول على أقصى تفضيل، و −1 للتجنب الأقصى.
  4. لتحديد ما إذا كانت هناك أي تغييرات في معدل تبديل الأسماك بين المناطق خلال فترة المراقبة، قم بحساب معدل التبديل، rريال،في أول وآخر 5 دقيقة من كل فترة مراقبة، حيث rريال هو عدد المرات التي تدخل فيها سمكة كل منطقة من الساحة المركزية، مقسومة على العدد الإجمالي للأسماك.
  5. النظر في الأسماك قد دخلت في منطقة عندما يعبر جسم السمك كله من خلال فتح فصل المناطق. حساب معدل التبديل البداية والتشطيب المتوسط لكل خزان النسخ المتماثل. تنفيذ جميع الملاحظات السلوكية من قبل نفس المجرب للحد من أي تحيز ملاحظة المجرب.
  6. باستخدام البرمجيات الإحصائية(انظر جدول المواد)، إجراء التحليلات الإحصائية ذات الصلة. وتشمل التحليلات المقترحة ANOVA أحادية الاتجاه، مع مؤشر تفضيل كمتغير تابع والمنطقة كمتغير التوقع، واختبار t مقترن على معدل التبديل المتوسط للبدء والتشطيب لكل خزان.
  7. تطبيق اختبار مرحلة ما بعد مخصص المقارنة المتعددة من Tukey لمزيد من التحقيق في مقارنات المنطقة، حيث تتم مقارنة كل منطقة ببعضها البعض. يتضمن التحليل الإحصائي الأكثر تعقيدًا نماذج مختلطة تقيّم تأثيرات الوقت، وتأثيرات الساحة، والآثار الجنسية، أو حتى الاختلافات الفردية في السلوك.

النتائج

استخدمنا اختبار تفضيل للتحقيق في تفضيلات السكن في حمار وحشي نظرا للاختيار بين إثراء متفاوتة بما في ذلك 1) النباتات البلاستيكية والركيزة الرملية. و 2) تدفق المياه. وقد قُسمت هذه المناطق إلى أربع مناطق: '1' مُثرية فقط؛ '2' مناطق مُثرية فقط؛ '2' مناطق مُثرية؛ '2' مناطق مُغن '2' التدفق فقط؛ '3' التخصيب و?...

Discussion

نقدم هنا تصميمتجريبي يسمح لنا بالتحقيق في تفضيلات الأسماك لأنواع مختلفة من الموائل. وتشمل بعض الخطوات الحاسمة الهامة في اختبار الأفضليات ما يلي: 1) ضمان الحفاظ على ظروف موحدة عبر مختلف اليكررات (مثل الضوضاء الخارجية أو الحركة، والتجارب، وكيمياء المياه، ومستويات الضوء)؛ و (2) ضمان الحفاظ عل?...

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من خلال زمالة التعاون البحثي ومعهد هاك في جامعة ولاية بنسلفانيا ، بالإضافة إلى وزارة الزراعة الأمريكية AES 4558. وامتثلت البحوث لجميع متطلبات رعاية الحيوانات وبروتوكولات استخدامها في جامعة ولاية بنسلفانيا؛ رقم IACUC 46466.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Artificial Aquarium PlantsSmarlinB07PDZQ5M5
Artificial Seaweed Water Plants for AquariumMyLifeUNITPT16L212
Experimental tanksUnited State Plastic Corporation6106
Floating food ringSunGrowB07M6VWH9V
Flow meterYSIBA1100
Jager Aquarium Thermostat HeaterEhiem3619090
Master Water Quality Test KitAPI34
SPSS Statistics for MacintoshIBMVersion 25.0
Submersible Pump, SL-SonglongSL-381
TetraMin Tropical FlakesTetra16106
Triple Flow Corner BiofilterLee's13405
Video cameraColemanTrekHD CVW16HD
Windows Media Player (video software)MicrosoftWindows Media Player 12

References

  1. Reed, B., Jennings, M. Guidance on the housing and care of zebrafish, Danio rerio. AAALAC International. , 36 (2010).
  2. van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. Neural consequences of environmental enrichment. Nature Reviews Neuroscience. 1, 191-198 (2000).
  3. Oomen, C. A., Berkinschtein, P., Kent, B. A., Sakisda, L. M., Bussey, T. J. Adult hippocampal neurogenesis and its role in cognition. Wiley Interdisciplinary Reviews - Cognitive Science. 5 (5), 573-587 (2014).
  4. DePasquale, C., Neuberger, T., Hirrlinger, A. M., Braithwaite, V. A. The influence of complex and threatening environments in early life on brain size and behaviour. Proceeedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 283 (1823), 1-8 (2016).
  5. Salvanes, A. G. V., et al. Environmental enrichment promotes neural plasticity and cognitive ability in fish. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 280, 1-7 (2013).
  6. Barnea, A., Pravosudov, V. V. Birds as a model to study adult neurogenesis: bridging evolutionary, comparative and neuroethological approaches. European Journal of Neuroscience. 34 (6), 884-907 (2011).
  7. LaDage, L. D., et al. Interaction between territoriality, spatial environment, and hippocampal neurogenesis in male side-blotched lizards. Behavioral Neuroscience. 127 (4), 555-565 (2013).
  8. Kempermann, G. Why New Neurons? Possible Functions for Adult Hippocampal Neurogenesis. Journal of Neuroscience. 22 (3), 635-638 (2002).
  9. Dawkins, M. S. Using behaviour to assess animal welfare. Animal Welfare. 13, 3-7 (2004).
  10. Kistler, C., Hegglin, D., Würbel, H., König, B. Preference for structured environment in zebrafish (Danio rerio) and checker barbs (Puntius oligolepis). Applied Animal Behaviour Science. 135, 318-327 (2011).
  11. Schroeder, P., Jones, S., Young, I. S., Sneddon, L. U. What do zebrafish want? Impact of social grouping, dominance and gender on preference for enrichment. Laboratory Animals. 48 (4), 328-337 (2014).
  12. Matthews, M., Trevarrow, B., Matthews, J. A virtual guide for zebrafish users. Lab Animal. 31 (3), 34-40 (2002).
  13. Näslund, J., Johnsson, J. I. Environmental enrichment for fish in captive environments: Effects of physical structures and substrates. Fish and Fisheries. 17 (1), 1-30 (2016).
  14. Oliveira, K. V., Barreto, R. E. Environmental enrichment reduces aggression of pearl cichlid, Geophagus brasiliensis, during resident-intruder interactions. Neotropical Ichthyology. 8 (2), 329-332 (2010).
  15. Brydges, N. M., Braithwaite, V. A. Does environmental enrichment affect the behaviour of fish commonly used in laboratory work. Animal Behaviour Science. 118, 137-143 (2009).
  16. Ahlbeck Bergendahl, I., Miller, S., Depasquale, C., Giralico, L., Braithwaite, V. A. Becoming a better swimmer: structural complexity enhances agility in a captive-reared fish. Journal of Fish Biology. 90 (3), 1112-1117 (2017).
  17. Roberts, L. J., Taylor, J., de Leaniz, C. G. Environmental enrichment reduces maladaptive risk-taking behavior in salmon reared for conservation. Biological Conservation. 144 (7), 1972-1979 (2011).
  18. Jacobs, J. Quantitative measurement of food selection. Oecologia. 14, 413-417 (1974).
  19. DePasquale, C., Fettrow, S., Sturgill, J., Braithwaite, V. A. The impact of flow and physical enrichment on preferences in zebrafish. Applied Animal Behaviour Science. 215, 77-81 (2019).
  20. Bekoff, M. . Encyclopedia of Animal Rights and Animal Welfare, 2nd edition. , 53 (2009).
  21. Fraser, D., Nicol, C. J. Preference and motivation research. Animal Welfare. , 183-199 (2011).
  22. Franks, B. What do animals want. Animal Welfare. 28, 1-10 (2019).
  23. Blaser, R. E., Rosemberg, D. B. Measures of anxiety in zebrafish (Danio rerio): dissociation of black/white preference and novel tank test. PLoS One. 7 (5), 1-8 (2012).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

156

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved