骑马活动与环境温度对 Gotlandsruss 矮马心率及应激的影响

《Zoo Biology》：Impact of a Riding Event and Ambient Temperature on the Heart Rate of Gotlandsruss Ponies

　　

动物园访客对圈养动物构成不可预测的视觉和听觉刺激。与高环境温度叠加，这可能对参与人类互动的动物造成应激（stress）。本研究旨在确定瑞典哥德堡 Slottsskogen 动物园公园儿童骑马活动期间，Gotlandsruss 矮马是否因访客而受到应激，以及环境温度（ambient temperature）是否亦产生影响。研究人员在活动期间监测了分贝水平（decibel level, dB）、温度以及矮马心率（heart rate, HR）。测量了每匹矮马运动期间最大心率（maximum heart rate, HR_max）及静息心率（resting heart rate, HR_rest），以与骑马活动期间心率进行比较。还研究了访客声音和环境温度对心率的影响。活动期间矮马心率并不提示其认为该活动具有应激性。静息心率与活动期间休息时测得心率相等，且活动期间心率远低于运动期间心率。仅发现分贝水平与少数心率指标之间存在显著相关性，提示声音并非重要因素。然而，温度与心率相关，因此心率随温度升高而增加。由于热条件影响心率，举办此类活动的设施应考虑为动物增加遮阴覆盖的方法，并设定温度上限，超过后活动暂停一段时间。环境温度影响 Gotlandsruss 矮马，因此在较暖条件下为动物提供降温机会可能提高动物福利（animal welfare）。

研究背景方面，动物园和其他圈养动物设施承担保护教育功能，David Attenborough 曾强调让公众接触动物对保护工作的重要性。Godinez and Fernandez 的研究综述指出，访客到动物园后可提升保护参与度，尤其对可互动物种更明显；但这种影响必须与访客对动物福利（animal welfare）的作用相平衡。Sherwen and Hemsworth 指出，多数研究提示访客互动对动物福利产生负面影响，通常由响亮噪声、突然移动等新型高强度刺激引发恐惧；也有研究显示，因反复暴露而习惯化后，访客影响可为中性或积极。Dawkins 强调，动物福利研究应在具体设施现场开展，结果才能直接适用。圈养设施有责任维持动物良好福利和最低应激。长期应激可降低个体恢复力、抗病力、繁殖力并影响正常发育。动物福利可定义为动物身体和精神状态，可通过健康指标、行为指标和生理应激反应评估；行为研究较便宜且行为常是动物感受的最明显指标，但心率等生理指标可辅助解释行为，尤其在战斗或逃跑反应中，肾上腺素和去甲肾上腺素快速释放导致心率增加。应激是心理社会或生物源性威胁对稳态的挑战，动物感知后产生神经内分泌反应以恢复稳定状态；长期应激可导致心率、血压升高、心律失常，甚至高血压和心脏病。马的心率已被用作应激指标。Rietmann 等测量马前行和后退时心率，发现静息平均 35 bpm，前行增至 57 bpm，后退增至 88 bpm，提示不习惯的后退指令可能造成应激。Munsters 等测量马在飞行运输中的心率，发现装车、装入飞机、滑行和颠簸时平均心率高于运输中，且行为评分并不总与心率一致，说明有些个体不表现明显应激迹象，因此心率是有价值的补充工具。本研究旨在探索 Slottsskogen 动物园公园中 Gotlandsruss 矮马的心率，判断儿童骑马活动的不同环节是否引起不能由能量输出解释的显著心率升高，从而提示应激。研究使用 Polar Equine 心率监测仪，在休息、运动和骑马活动不同阶段非侵入记录心率，同时记录访客噪声分贝水平和夏季环境温度。假设为：若骑马活动有应激，则心率应高于静息并可能接近或超过运动；访客噪声会使分贝水平与心率相关；环境温度升高会因血管舒张（vasodilation）维持体温而提高心率。

研究人员开展的研究以瑞典哥德堡 Slottsskogen 动物园公园为现场，样本为九匹 Gotlandsruss（Equus ferus caballus）矮马。这些个体长期生活于此，并多年参与儿童骑马活动，已习惯被儿童骑乘。设备为 Polar Equine 心率监测仪，由训练人员放置。方法概述：在正常围栏相对不活动时测量静息心率，共三次，每次超过 1 h；通过 longeing（打圈）至少 15 min 剧烈运动测量潜在最大心率，共三次；在骑马活动连续 4 天佩戴腰带，活动分为工作（work，访客骑乘）、休息（break）和午餐（lunch，喂食）；用 UT353 BT Mini Sound Level Meter 每 5 min 记录分贝水平，用温度计每 15 min 记录环境温度，传感器置于阴凉处；观察应激行为。统计分析使用 SPSS 28.0.1.1 和 R Studio，因样本小采用非参数 Friedman 检验（Friedman's test）、Dunn 事后检验（Dunn's post hoc test）、Bonferroni 校正，并用线性混合模型（Linear Mixed Models, LMM）检验心率和声音、温度关系，个体 ID 为随机因子。研究结论为：以心率为应激指标时，该骑马活动并不特别具有应激性；声音影响很小，但温度可显著影响心率。意义在于，Slottsskogen 可据此确认活动未损害马匹福利，同时应增加遮阴和设温度上限，并提示 Polar 腰带可用于其他圈养陆生动物福利研究。

研究结果方面，首先比较休息、午餐和工作期间的心率。平均心率在三阶段间差异显著（S=16.222，p<0.001，df=2）；休息时平均心率低于工作（S=1.889，p<0.001），休息与午餐、午餐与工作相似。最小心率也差异显著（S=16.222，p<0.001，df=2）；午餐最小心率高于休息（S=1.889，p=0.001），午餐与工作、工作与休息相似。最大心率差异显著（S=11.556，p=0.003，df=2）；工作最大心率高于午餐（S=1.556，p=0.003），工作与休息、午餐与休息相似。其次，比较静息心率与活动期间心率，差异显著（S=24.067，p<0.001，df=3）；静息心率低于午餐（S=-1.889，p=0.011）和工作（S=-2.667，p<0.001），但与休息相似（S=-0.556，p=1）。再次，比较运动最大心率与活动最大心率，差异显著（S=23.133，p<0.001，df=3）；运动最大心率显著高于休息（S=2.222，p=0.002）和午餐（S=2.667，p<0.001），与工作相似（S=1.111，p=0.407）。分贝水平方面，工作期间平均心率与分贝呈正相关（F=8.445，p=0.005，df=1/60），休息期间最小心率与分贝呈正相关（F=5.068，p=0.027，df=1/71），其余心率指标未见随分贝水平线性变化。环境温度方面，分析全部记录时，平均（F=7.073，p=0.009，df=1/178）、最小（F=13.581，p<0.001，df=1/173）和最大（F=4.936，p=0.028，df=1/77）心率均随温度正相关；休息期间平均（F=13.824，p<0.001，df=1/73）、最小（F=8.337，p=0.005，df=1/72）和最大（F=8.531，p=0.005，df=1/77）心率也随温度正相关；工作期间最小心率随温度正相关（F=4.285，p=0.005，df=1/77）；其余心率指标未见随温度线性变化。

讨论部分总结认为，以心率为指标，Slottsskogen 的 Gotlandsruss 并未将骑马活动或其周围刺激视为应激。活动间平均心率自然增加，符合能量输出增加需更多血流。午餐心率可达到与工作相近水平，研究人员认为可能与进食导致心率增加、期待食物兴奋以及个体间小冲突等社交互动有关。休息时心率与正常围栏静息相似，提示马匹确实在休息，且骑马区域本身不造成应激；静息心率与 Doherty 等报告的五匹 Shetland 小马 42–54 bpm 相似。运动最大心率与工作最大心率无显著差异，但运动心率总高于骑马活动，提示活动不引起应激，或对能量和氧气（O₂）需求不高。声音仅与部分心率指标相关：工作平均心率正相关，可能因访客是分贝主要来源，马匹需更持续行走而增加工作负荷；休息最小心率正相关，提示人多时马匹更常受扰；其余无相关，可能马匹已习惯访客声音而不产生应激反应。温度确实影响心率，所有记录及休息期间各心率、工作期间最小心率均随温度正相关；随温度升高，休息期间平均、最小、最大心率可达工作水平。骑马围栏位于树木和沙地环绕空地，唯一遮阳为中间屋顶，沙地吸热且树木挡风，热量白天逐渐累积。建议增加遮阴和其他自然降温方法，使动物可行为选择热环境；种树或建更多屋顶，使用草和石灰华等反射热表面，将内围栏沙地改为草并可能扩展至外圈，也可减少干沙扬尘。气候变化预计升高环境温度，使户外工作动物问题更重要。局限包括样本量小、年龄和性别不同、均为同一动物园个体，结果主要适用于 Slottsskogen，未来需更大样本、多动物园相似动物及更好年龄性别分布。结论翻译如下：本研究表明，以心率作为应激反应指标时，矮马骑马活动并不特别具有应激性。这对 Slottsskogen 是一个积极发现，因为可确信该活动不影响其马匹福利。声音似乎对马匹影响很小，但温度可能构成显著应激源，因为矮马骑马活动在夏季进行。Slottsskogen 可能希望考虑增加矮马骑马活动区域遮阴覆盖的方法，以改善马匹福利，并可能缓解随温度升高而发生的心率变化。本研究结果有助于理解 Slottsskogen 所饲养马匹的福利，也适用于其他饲养马匹的类似公园，帮助评估动物在工作活动期间的生活质量并制定改善福利的方案。Polar 腰带是一种相对非侵入性的心率测量方法，可被试用于其他圈养陆生动物，以研究饲养管理期间的应激。结果提示 Slottsskogen 的 Gotlandsruss 矮马在矮马骑马活动期间未表现应激反应，但其心率确随温度升高而升高。未来研究应继续探索声音对马匹及其他与人类（尤其是儿童）共同工作的动物心率的影响。关于 Slottsskogen 所饲养动物生理参数的研究较少，因此未来研究还应考虑纳入其他陆生哺乳动物，并探索声音和温度如何影响它们。