生“声”不息⁻⁻探究蛋鸡声音新偏好, 改善动物福利新方法

申报人:蔡斯祺 申报日期:2024-06-24

基本情况

2024
生“声”不息⁻⁻探究蛋鸡声音新偏好, 改善动物福利新方法 盲选
创业训练项目
农学
动物生产类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
本项目拟设计一款可以同时测量蛋鸡对声音类型和声音强度自主选择偏好的测量装置,是一项创新的工程,通过蛋鸡的行为反应来测量它们对声音的偏好,可以提供数据收集和分析服务,帮助农场主了解蛋鸡的偏好,并据此优化养殖环境,还能根据蛋鸡的偏好,为农场提供定制化的声音播放方案,以提高蛋鸡生产效率。
以第一作者在《Journal of Environmental Management》、《BMC Ecology and Evolution》《Ecology and Evolution》、《Animals》、《Animal Bioscience》等杂志发表SCI论文10余篇(其中单篇最高影响因子8.910)。主持课题3项,参与国家自然科学基金项目3项,获发明专利2项,参编教材2部。
支持
QYDSOne
QYDSTwo
省级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
蔡斯祺 动物科技学院 动物科学 2022 项目进程安排,制定关键时间节点,根据需要支援各项任务。
何星佳 动物科技学院 动物科学 2022 资料查找,项目简介,资料整理工作。
刘博 动物科技学院 动物科学 2022 负责申报书的编号,辅助文书工作,特别是项目主体与框架部分、负责答辩相关事宜
赵新蕊 动物科技学院 动物科学 2022 制图工作,制作流程图、示意图。
张东首 动物科技学院 动物医学(创新人才班) 2023 资料查找,市场调研,背景分析等内容。

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
尹国安 动物科技学院

立项依据

 通过了解蛋鸡的声音偏好,可以营造一个更合适的养殖环境,从而提高蛋鸡的产蛋率和整体健康状况。通过改善声音环境和提高它们的生活质量,这可以为畜牧环境的设计提供依据,并为农场养殖提供量身定制的声音播放方案,以提高蛋鸡的生活质量和生产效率能够为蛋鸡养殖产业带来创新的处理策略,提高生产效率,改善家禽福利,并为科学研究提供数据和技术支持。

1)蛋鸡声音选择偏好装置的设计和模型制备

2)蛋鸡声音选择偏好的验证

拟选用蛋鸡(雏鸡)在设计好的项目装置进行验证试验,以检测蛋鸡对声音强度和声音类型的偏好性选择。

随着人类对音乐的了解的加深,人们逐渐开始利用音乐对动物的感染力作为提高经济收益的方式,例如,音乐可促进奶牛产奶量的增加。现如今,在集约化畜牧生产中,动物体的免疫力与环境适应力较差是一大问题,在畜养过程中忽视动物自身生理需要是造成这一现象最主要原因。

一、音乐对畜牧养殖的主要作用

1.在畜牧养殖动物生长中的作用。

有研究者表明使用定时音乐的方式能够很好地刺激到畜牧养殖动物,使他们可以较快地适应各类声音,从而降低对于外界声源产生刺激的敏感度,同时也提升了仔猪的实际生长能力。其他研究人员探讨了音乐声波对于畜牧养殖动物生长的影响,综上所述可以发现音乐对畜牧养殖动物的生长性能会产生很大的影响。

2. 在畜牧养殖动物应激反应中的作用。

一些研究人员证明已经证明,音乐可以有效降低畜牧养殖动物的应激能力,这在一定的程度上可以改善畜牧养殖动物的福利水平。其他研究人使用定时音乐来刺激畜牧养殖动物,使它们在断奶的情况下能够面对各类异常的声音,这样不仅可以减少畜牧养殖动物对于外部音源刺激的敏感性,还降低了应激的水平。

3.促进畜牧养殖动物肉质提高方面的作用。

试验表明,畜牧养殖动物会像人一样对死亡有着极度恐惧感。畜牧养殖动物一旦受到了惊吓,肌肉中存在的有害物质会自然地显著增加,还会出现肉质淤血和皮肤斑点等问题。在音乐饲养手段引入之后,就可以在屠宰畜牧养殖动物之前对其播放一些适宜的音乐,除此之外,对畜牧养殖动物的动作应尽可能地温柔,应让它们洗澡并给予足够的休息时间进行安静的调养,这样来避免它们因恢复意识而感到痛苦,这样可以将畜牧养殖动物的恐惧感降到最低程度,还能够明显提升出肉的品质。

4. 有研究显示,早教音乐和胎教音乐能让奶牛产奶量增加,儿童音乐则会使其降低。这三种音乐对牛奶成分影响不大。胎教音乐频率接近奶牛心跳频率,更适合奶牛。胎教和早教音乐能促进 TP、ALB 合成,提升 CREA 代谢水平和机体免疫力(降低血液中 GLB、ALT、AST 含量),从而提高产奶量。儿童音乐损害奶牛肝脏,影响机体免疫力(使血液中 GLB 升高,ALB、CREA 降低),导致产奶量下降。在提高 Ta、Ts 含量方面,胎教和早教音乐有促进作用,能增强奶牛抗氧化能力(提高 T-AOC、SOD、GSH-Px,降低 MDA),提升抵抗力和乳糖含量,减少体细胞数,儿童音乐则相反,会影响奶牛新陈代谢和抵抗力等。

5. 二、动物对声音是有偏好性对

1.有研究表明,畜牧养殖动物处在音乐环境下的烦躁情绪和激惹行为显著降低。对畜牧养殖动物播放我国知名的小提琴协奏曲《梁山伯与祝英台》音量自55至65dB,每次45min,每天2次的情况下,畜牧养殖动物不仅有着较为平稳的表现,而且呈聚集式生活。由此可知,畜牧养殖动物在音乐刺激下会展现出平稳的情绪表现。

2.。研究表明,音乐对牲畜海马组织的 NMDA 受体和受体蛋白 mRNA 有显著影响。以 55 - 65 分贝播放《梁祝》,每次 45 分钟、每天两次,牲畜海马组织中相关表达显著变化。胎儿期到出生后 70 天受音乐刺激的牲畜比自然环境组高 40% - 58%,出生后听音乐的高 33% - 42%,胚胎期开始听的高 4% - 6%,分析无显著差异。NMDA 受体是牲畜的离子型谷氨酸受体,能介导中枢兴奋性神经活动。持续音乐刺激使受体和蛋白表达增加,证明音乐能让牲畜产生偏好,效果大小与接受刺激时机有关。

三、以往声音偏好的设置

研究表明,连续8天播放同一首音乐,音量小于40分贝,每天播放5小时,可以增加7至12周龄养殖动物的T细胞数量,并增强其增殖反应。同时,这也导致了一些患病动物肉瘤细胞的转移减少,并且其抗肿瘤能力也得到了提高。此外,它还控制了由噪音压力引起的ACTH值的增加。上述实验结果证实,音乐的刺激具有提高养殖动物免疫能力的作用。

四、发现问题及提出设计

根据以往的实验及研究发现现在的设备只是针对于单因素对鸡的影响,我们的设计是同时探究声音强度、声音类型等多因素对鸡生理性状的影响,从而推断鸡对声音的偏好性。

当声音向四周空间传播时,能量向四周均匀扩散。随着离声源距离的增加,声强将按距离的平方规律衰减。根据这一特点,建立数学模型,求解出实验所用声音强度的位置,选定合适的双门孵化室,孵化室中间安装隔音板。将播放器置于孵化室两侧,将实验组孵化器按照模型求解结果放置,使其暴露于实验设定声音强度位置,控制其他实验环境相同且适宜,进行实验。

 

5、 试验内容

本研究旨在探究孵化期不同声音刺激强度及音乐类型对雏鸡学习能力、恐惧水平和生理指标的影响。P 组每天播放音乐(莫扎特的弦乐四重奏,K428、K525、K458)进行刺激,音乐播放时间为 8:00 至 18:00。在 12 小时的音乐播放期间,播放器循环播放音乐(1 小时开/1 小时关)。总共 540 枚鸡蛋被随机分为六组(每组 90 枚),并放置在六个孵化器中:

C 组:对照组,在正常条件下孵化,无额外声音添加。

LM 组:低强度音乐组,鸡蛋暴露于声音强度为 65 - 75 分贝的音乐中(莫扎特的弦乐四重奏,K428、K525、K458)。

LN 组:低强度噪声组,鸡蛋暴露于声音强度为 65 - 75 分贝的噪声中,该噪声预先录制自孵化场的风扇和机械声音。

HN 组:高强度噪声实验组,鸡蛋暴露于声音强度为 85 - 95 分贝的噪声中,该噪声预先录制自孵化场的风扇和机械声音。

HM 组:高强度音乐组,鸡蛋暴露于声音强度为 85 - 95 分贝的音乐中(莫扎特的弦乐四重奏,K428、K525、K458)。

声音刺激从孵化的第 10 天开始,一直持续到孵化结束。在此期间,实验组每天进行声音刺激,声音播放时间为每天 7:00 至 19:00。在 12 小时的声音播放期间,播放器循环播放声音(1 小时开/1 小时关)。声音播放由两个内置扬声器连接到笔记本电脑,按照预先设置的程序自动控制。所有孵化器的正常运行噪声强度为 45 分贝,无法消除,但远低于实验组的声音播放强度,因此排除了声学干扰的可能性。

Q组没有播放音乐。音乐播放器位于人工气候室的中央。使用噪声测量仪器测量音乐播放器的声音强度,确定鸡舍的声音强度为65分贝。

V组每天播放音乐(D大调双钢琴奏鸣曲,K.448/375a)进行刺激。音乐播放时间从早上8点到下午6点。在12小时的音乐播放时间内,播放器循环播放音乐(1小时开/1小时关)。总共540个受精蛋被随机分成六组(每组90个),并分别放在6个孵化器里:

C组:对照组,在正常条件下孵化,没有添加额外的声音。

LM组:低强度音乐组,受精蛋暴露在65-75分贝的音乐中(莫扎特弦乐四重奏,K428,K525,K458)。

LN组:低强度噪声组,受精蛋暴露在65-75分贝的噪声中。噪声是预先录制的孵化场风扇和机械的声音。

HN组:高强度噪声组,受精蛋暴露在85-95分贝的噪声中。噪声是预先录制的孵化场风扇和机械的声音。

HM组:高强度音乐组,受精蛋暴露在85-95分贝的音乐中(莫扎特弦乐四重奏,K428,K525,K458)。声音刺激从受精蛋孵化的第10天开始,一直持续到孵化结束。在此期间,实验组每天接受声音刺激。声音播放时间每天从早上7点到晚上7点。在12小时的声音播放时间内,播放器循环播放声音(1小时开/1小时关)。声音播放通过两个内置扬声器自动播放,这两个扬声器连接到笔记本电脑上,并根据预设程序进行播放。所有孵化器的正常运行噪声强度为45分贝,这无法排除。但远低于实验组声音播放强度,因此排除声学干扰的可能性。

W 组没有播放任何音乐。音乐播放器被放置在人工气候室的中间。音乐播放器的声强通过噪声测量仪进行测量,经确定鸡笼所处的声强为 65 分贝。

畜禽养殖系统是动物福利关注的重点,吸引了全球的关注。因此,越来越多的研究关注于改善饲养过程中畜禽的福利状况,而环境丰富化是促进畜禽发展、改善行为表现、提高畜禽福利水平的主要方法[1]。在养殖过程中,以声音暴露作为环境丰富化的方法具有经济、快速且易于在实践中应用的优势。大量研究表明,声音作为一种环境因素,可以提高动物对环境的适应性,缓解动物的应激反应,减少动物对负性事件的反应[2],并改善学习和记忆能力[3]。据报道,向断奶仔猪播放古典音乐会增加它们的嬉戏行为[4]。如果通过交叉迷宫的老鼠被提供三种声音环境:莫扎特音乐、白噪音和无声音,就会发现莫扎特音乐可以减少小鼠在“逃生”过程中的焦虑状态[5, 6]。中国传统五行音乐中的“徵”音乐可以显著增加大鼠的运动活动[7]。白噪音可以使猴子更加平静[8],并可以有效减少狗的吠叫次数[9]。由此可见,声音丰富化对动物具有一定的积极作用。

但声音特征对动物的影响似乎是有条件的。一些研究发现,当猪接触慢节奏音乐(轻音乐)和快节奏音乐(摇滚乐)或无音乐条件时,那些接触慢音乐的个体每天体重增加率和饲料转化率都有所下降[10]。同时,有研究发现长期的音乐刺激对猪的生产性能没有影响[11]。尽管有较多音乐可以改善奶牛产奶量、促进家禽家畜生长发育的报道,但是这些报道都缺乏有力的数据支持[12]。此外,一般来讲噪音是一种令人不快的应激源,并可以对人类和其他动物的健康产生不利影响的声音[13],但有的研究却发现,孵化期一定规律的噪音暴露却可以提高雏鸡孵化质量[14],降低孵化后雏鸡的恐惧水平[15]。

然而,声音特性对动物的影响似乎是有条件的。一些研究发现,当猪暴露在慢节奏音乐(轻音乐)和快节奏音乐(摇滚音乐)或无音乐条件下时,暴露于慢节奏音乐的猪的日增重率和饲料转化率都降低了[10]。同时,一些研究发现,长期的音乐刺激并不会对猪的生产性能产生影响[11]。尽管有许多报道称音乐可以提高奶牛的产奶量,促进家禽和牲畜的生长和发育,但这些报道缺乏强有力的数据支撑[12]。此外,一般来说,噪音是一种令人不快的压力源,是一种会对人类和其他动物的健康产生不利影响的声音[13],但一些研究发现,孵化期间定期暴露于噪音逼近可以改善雏鸡的孵化质量[14],并且可以降低雏鸡出生以后先天的恐惧水平[15]。

综上所述,声音对动物的影响是有条件的。声音暴露会导致动物生理和神经状况的变化,对提高学习能力、缓解压力、增强免疫力和改善动物福利状况具有积极作用。然而,大量的实验结果也证明,动物对声音影响的反应结果是不确定的。这种不确定性是由动物不同的生理和感知导致的不同偏好造成的[16]。也就是说,并非所有动物对同一种声音都会有类似的反应。因此,我们需要更加关注动物的感受,偏好测试能够很好地指示动物的情感,在动物福利研究中具有很大的价值。

在偏好测试中,动物通过自身的选择来表明它们的感受。也就是说,动物会根据自身在环境某些方面的最大利益做出选择,这也符合它们自身的需求[17]。通过偏好测试,我们可以了解动物对食物、猎物、巢穴甚至配偶的偏好,并据此改善动物的饲养环境,减少动物的压力,增强免疫力,提高福利。

蛋鸡是设计声音偏好实验的理想动物模型。作为早熟物种(孵化后具有相对独立性和觅食能力),雏鸡在孵化后与成年鸡具有相同的听觉能力[1]。同时,雏鸡在孵化后的第一天就具有很强的学习和记忆能力,能够完成各种认知测试[18]。这为我们提供了评估动物在不同声音环境中的感受以及它们对不同声音的需求的可能性。因此,本项目以蛋鸡为实验动物,基于其对不同类型和强度声音的偏好设计了一种测量蛋鸡声音偏好的装置。目的是丰富声音对动物影响的理论体系,为科学指导生产中选择合适的声音类型和强度刺激提供科学依据,有效缓解畜禽的环境压力,增加积极情绪,提高福利,实现健康养殖。

1、创新点

首次针对目前蛋鸡养殖过程中声音刺激应用存在的问题设计出一款可以同时测量蛋鸡对声音类型和声音强度偏好的装置。

2、项目特色

本项目从蛋鸡对声音的认知能力入手,研究了蛋鸡对不同声音类型和强度的偏好以利于增加蛋鸡的生产性能。

拟解决的问题

本项目拟解决畜禽生产中盲目使用声音刺激作为丰富环境的手段,忽略动物本身声音喜好的问题,进而为科学的使用声音提供数据支持。

预期成果

1)通过本项目的深入研究,针对目前蛋鸡养殖过程中声音刺激应用存在的问题设计出一款可以同时测量蛋鸡对声音类型和声音强度偏好的装置,并检测其有效性。

2)培养5名大学生,使其掌握养殖业动物福利相关的大部分知识。

3)申请发明专利一项。

2024.06-2025.1完成蛋鸡声音选择偏好装置的设计

2025.03-2024.04   完成蛋鸡声音选择偏好装置的检测;

2026.05-2024.06   申请发明专利,并撰写结题报告。

未来三年预计收入1.5万元,随着营销加深收入会越来越多

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 买鸡、饲料、音响 6250.00 3750.00
1. 业务费 2000.00 咨询 750.00 1250.00
(1)能源动力费 1000.00 分析化验 500.00 500.00
(2)会议费 200.00 电费、水费、油费 100.00 100.00
(3)差旅费 100.00 出差 50.00 50.00
(4)文献检索费 200.00 查找资料 100.00 100.00
(5)论文出版费 500.00 论文出版 0.00 500.00
2. 仪器设备购置费 5000.00 音响、化验仪器 3500.00 1500.00
3. 材料费 3000.00 鸡笼 食盆 2000.00 1000.00

项目附件

结束