《Journal of Zoological and Botanical Gardens》：Substrate Use in Juvenile Rattlesnakes, Crotalus durissus, Assessed Through Body Contact and Dwelling Time
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集约化蛇类饲养需要基于证据的环境管理与动物福利策略。本研究通过比较一种熟悉垫材（瓦楞纸板）与四种新型垫材（沙、砾石、干落叶、泥炭藓），在昼间与夜间两个时段内，对六条南美响尾蛇（Crotalus durissus）幼体的垫材利用模式进行了表征。研究人员对总计28
集约化蛇类饲养需要基于证据的环境管理与动物福利策略。本研究通过比较一种熟悉垫材（瓦楞纸板）与四种新型垫材（沙、砾石、干落叶、泥炭藓），在昼间与夜间两个时段内，对六条南美响尾蛇（Crotalus durissus）幼体的垫材利用模式进行了表征。研究人员对总计288小时的连续行为记录进行了分析，采用Beta广义线性混合模型（Beta GLMM）对五种身体接触类别（从100%接触到0%接触）所占时间比例进行了建模。熟悉纸板区域（类别E；与新型垫材0%接触）占总观测时间的最大比例。然而，补充分析比较了无接触（类别E）与任何接触（类别A–D合并）后发现，两种接触类别之间总体上无显著差异。相反，显著的接触×垫材交互作用表明垫材特异的接触模式存在差异：在沙与泥炭藓上，任何接触所占时间比例显著更高；而在砾石与干落叶上，无接触更为普遍。未检测到实验时段的显著效应。这些发现表明，幼体响尾蛇在继续使用圈舍内熟悉区域的同时，对不同新型垫材表现出不同的接触模式，提示垫材特性与熟悉度可能共同影响垫材利用模式。从饲养管理角度看，这些结果强调在设计圈养响尾蛇环境复杂性时，应同时考虑垫材的熟悉度及其物理特性。基于身体接触的行为评估因此可能为表征幼蛇与不同环境垫材的相互作用、并为饲养实践提供参考，提供一种有用的方法。
论文解读
一、研究背景与问题
蛇类集约化饲养是推动科学研究的重要基础，涵盖抗蛇毒血清与药物活性物质生产，以及生理学、繁殖与保护研究。在此背景下，优化饲养管理对保障动物福利至关重要，而动物福利直接影响个体健康及蛇毒质量与产量等生产指标。垫材作为圈养环境的核心结构性与功能性要素，不仅提供机械支撑，还通过感官刺激促进物种特异性行为（如挖洞、探索、体温调节）的表达。越来越多的证据表明，环境复杂性与行为福利指标（如探索活动增加、选择试验中对丰容区域利用增多）呈正相关。相反，简化垫材（如瓦楞纸板或均一纸张）可能限制这些关键行为的表达。例如，幼体森林响尾蛇（Crotalus horridus）在沙与落叶等自然垫材上的气味追踪行为显著优于均质表面。尽管爬行动物环境丰容在历史上研究不足，但已有研究揭示简化圈养条件会损害行为表达、认知表现与整体健康。在蛇类中，缺乏适宜垫材或空间不足会限制自然行为谱并升高应激水平，而复杂垫材则促进更强的环境互动并提升行为任务表现。此外，与栖息地的物理互动——尤其是身体与垫材接触的程度与性质——对运动、姿势稳定和体温调节至关重要。然而，将时间维度（基于停留时间）与姿势维度（基于接触比例）整合评估的研究仍十分匮乏，尤其在集约化饲养框架内。幼蛇对新异环境的反应可能受个体发育脆弱性与早期生活经历影响。新生响尾蛇对捕食高度敏感，可能对新异刺激表现出显著反应，作为适应性风险最小化策略。本研究即在此背景下开展，旨在通过量化幼体南美响尾蛇在熟悉与新型垫材上的身体接触类别时间比例，系统表征其垫材利用模式，为循证饲养管理提供行为学依据。
二、研究设计与方法
研究人员选用六条南美响尾蛇幼体（三雄三雌），均来自巴西布坦坦研究所生态与进化实验室种群。幼蛇在出生后立即与母蛇分离，并在首次新生蜕皮前完成分离。蛇只单独饲养于65 cm × 44.5 cm × 24.5 cm的塑料饲养箱中，环境温度21–25°C，相对湿度约60%，光暗周期12 h/12 h。实验采用四组垫材处理试验，每只个体均暴露于熟悉纸板区域与一种新型垫材并存的半分割环境中。四种新型垫材分别为干落叶、砾石、沙和泥炭藓。每种垫材处理均在昼间（06:00–18:00）与夜间（18:00–06:00）两个时段各评估一次，共形成八种实验条件。每次试验持续6小时（21,600 s），每只个体完成8次试验，总计每只48小时观测，六只个体共288小时行为记录。行为通过四台闭路摄像机连续录制，使用行为观察研究交互软件（BORIS）量化各垫材类型与身体接触类别组合的停留时间。身体接触类别定义为：A（100%身体接触）、B（三分之二身体接触）、C（三分之一身体接触）、D（仅头部接触）、E（0%接触，即完全停留在熟悉纸板区域）。统计分析采用Beta广义线性混合模型（Beta GLMM），以各身体接触类别时间比例为响应变量，垫材类型、接触类别及其交互作用、实验时段为固定效应，个体身份为随机效应。模型选择基于赤池信息准则（AIC），Beta分布拟合最优（AIC = ?1202.1，ΔAIC > 1150）。补充模型将五类接触变量二值化为“无接触”（类别E）与“任何接触”（类别A–D合并），检验接触×垫材交互作用。模型诊断使用DHARMa包，显著性检验采用Type II Wald χ2检验，事后比较使用emmeans包（Tukey校正）。
三、研究结果
3.1 各身体接触类别总体时间分配
研究人员通过箱线图与比例条形图展示了各接触类别的时间分布。类别A（100%接触）的单次观测中位时间最长（约10,000 s），表明蛇只在完全接触垫材时倾向于持续较长时间；类别B（约5000 s）、C（约4000 s）、D（约3000 s）依次递减；类别E（0%接触）的单次观测中位时间最短（约2000 s），提示停留在纸板区域的时间以较短的独立时段形式出现。然而，类别E占总观测时间的比例最高，达52.1%；类别C次之（25.7%）；类别B（8.6%）、A（8.0%）与D（5.7%）比例较低。分垫材类型看，类别E在砾石（76.99%）、干落叶（69.15%）和泥炭藓（30.79%）上占比最高，而类别C在沙上占比最高（57.01%），其次为类别E（31.27%）。泥炭藓上各类别比例较为均衡（A：20.18%、B：17.38%、C：18.28%、D：13.37%）。砾石上除类别E外，其余各类别均低于12%。
3.2 身体接触模式的GLMM分析
五类别Beta回归模型显示，类别E的估计时间比例为50.8%（95% CI：44.1–57.4%），显著高于类别A（22.3%，OR = 0.279，p < 0.001）、类别B（22.8%，OR = 0.287，p < 0.001）、类别C（33.0%，OR = 0.477，p = 0.001）与类别D（21.5%，OR = 0.265，p < 0.001）。垫材类型与接触类别之间的交互作用不显著（所有交互项p > 0.05），表明各类别相对时间分布在垫材间无显著差异。未检测到时段的显著效应（p = 0.916），个体身份随机效应方差接近零（σ2 = 1.18 × 10?1?）。补充模型比较无接触与任何接触时，总体差异不显著（OR = 1.068，95% CI：0.797–1.433，p = 0.659），但接触×垫材交互作用显著（χ2 = 27.44，df = 3，p < 0.001）。事后比较显示，在沙（58.8% vs. 41.2%；OR = 0.491，p = 0.017）与泥炭藓（58.9% vs. 41.1%；OR = 0.486，p = 0.016）上，任何接触时间比例显著高于无接触；而在砾石（62.2% vs. 37.8%；OR = 2.701，p = 0.001）与干落叶（58.7% vs. 41.3%；OR = 2.025，p = 0.018）上，无接触时间比例显著更高。时段效应不显著（p = 1.000），个体随机效应方差可忽略（σ2 = 4.91 × 10?11）。
四、讨论与结论总结
讨论部分指出，类别E占总观测时间比例最高而单次观测中位时间最短，这一模式提示新异刺激可能引发幼蛇的新事物恐惧（neophobia）反应，这是一种对不熟悉刺激的适应性反应，在鳞片爬行动物中已有充分记录，对处于高捕食风险的幼体响尾蛇尤其相关。同时，熟悉纸板区域可能作为安全庇护所，提供熟悉且结构稳定的位置，与对新异垫材的探索行为并存。这一解释与幼体响尾蛇在自然环境中偏好结构稳定庇护所和微生境的行为生态学特征一致。垫材特异性差异（沙与泥炭藓上更多接触，砾石与干落叶上更多无接触）反映了不同垫材在颗粒大小、表面结构、稳定性、可压缩性与运动阻力等方面的物理特性差异，提示垫材利用涉及与材料特性相适应的不同物理互动模式，而非仅对新异性的简单反应。早期生活经历（母蛇分离）可能影响对新异环境的反应，但本研究所有个体经历相同的早期分离，无法直接评估饲养史的影响。实验时段无显著效应表明，在受控条件下，蛇只对实验垫材的整体互动模式在昼夜间保持一致。从饲养管理角度看，熟悉垫材与新型垫材并非互斥的圈舍设计要素，二者的组合可为幼蛇提供更广泛的环境机会。研究局限性包括：无法完全区分熟悉度、物理特性、嗅觉线索与结构复杂性对垫材利用的相对贡献；未直接测量垫材层面微气候条件；样本量仅六只个体，统计效力受限；早期母蛇分离可能影响结果外推。结论认为，幼体响尾蛇表现出垫材特异的身体接触与空间利用模式，将熟悉纸板区域的使用与对新异材料不同程度的互动相结合，其行为反应随垫材物理特性而变化，而非表现出绝对的偏好或回避。从实践角度看，设计圈养蛇类丰容环境时应同时考虑垫材的熟悉度与物理特性；身体接触与空间分配评估为饲养实践提供了有用的非侵入性方法，但需更大样本量的进一步研究加以确认。
