新熱帶區兩種食蜜蝙蝠的糖閾值與糖選擇摘要：作為傳粉者，食蜜蝙蝠在大自然中扮演了重要的角色。然而，迄今為止，這種會影響食物選擇的特質其機理尚不清楚。因此，我們探討糖閾值和糖濃度在糖類選擇中的作用GlossophagasoricinaandLeptonycterisyerbabuenae，每只蝙蝠均投以糖溶液和水溶液，其中，設置糖溶液5%、15%、35%三種濃度梯度，分別為蔗糖溶液和1:1的等熱量葡萄糖果糖混合溶液。來驗證甜度在糖選擇中的作用。我們讓蝙蝠習慣于食物組成為蔗糖或者是己糖的生活習慣，selection,wehabituatedthebatswithadietcontainingeithersucroseorhexosesandsubsequentlyevaluatedsugarpreferences來評估蝙蝠的糖偏好，對長舌蝠來說，其對于蔗糖的閾值小于葡萄糖和果糖，對L.yerbabuenae來說，其對三種糖的閾值分別為：葡萄糖＜蔗糖＜果糖。當蝙蝠長期取食稀釋花蜜時，此結論與蝙蝠對糖種類的偏好不吻合：L.yerbabuenae會改變對糖種類的偏好，而長舌蝠則不會。因此，蝙蝠最終會偏好于他們經常取食的糖類。我們的結果顯示，蝙蝠會適應于其長期取食的植物中含量最豐富的糖，并且更偏好于他們飲食組成中最常見的糖。通過改變糖偏好他們將在自然生活中獲得更大的優勢。1.引言食花蜜動物會顯示對花蜜糖成分的特定偏(BakerandBaker,1983;MartinezdelRio,1990a;MartinezdelRioetal.,1992;Herreraetal.,2000).。這種結果很可能是傳粉者和其造訪植物之間協同進化的結果。(MartinezdelRioetal.,1992;LotzandSchondube,2006;JohnsonandNicolson,2008).當MartinezdelRio(1990a)和MartinezdelRioetal.(1992)提出消化機制是傳粉者糖偏好的基礎時，一些食花蜜動物竟然也有他們特定的基于消化機制的糖選擇模式。例如，當新大陸的蝙蝠和鳥類有同等的消化葡萄糖、果糖、蔗糖的能力時，他們更偏好與取食蔗糖(MartinezdelRio,1990a,b;Herrera,1999),。因此，消化機制并不能完全解釋動物們對糖種類的選擇模式。在食花蜜的脊椎動物中，有兩種被普遍接受的機制會影響食物選擇。第一種機制是動物消化存在花蜜中的糖的生理能力(MartinezdelRioandStevens,1989;MartinezdelRioetal.,1992).。對鳥類的研究發現一些雀形日不會取食含有某種特定糖的花蜜，這種厭惡和低活性或無活性的蔗糖酶有關(MartinezdelRioetal.,1988;MartinezdelRioandStevens,1989;Malcarneyetal.,1994;LotzandSchondube,2006;Brownetal.,2012).。第二種影響食物選擇的機制是這些食花蜜脊椎動物對攝取食物中糖甜度的檢測和感知能力(Herrera,1999;Simmenetal.,1999;Medina-Tapiaetal.,2012).。一些動物具有高蔗糖酶活性，但是卻不偏愛蔗糖，第二種模式可以解釋此種現象(Herrera,1999;Medina-Tapiaetal.,2012).。例如，心也帶地區食果蝙蝠和食花蜜蝙蝠更喜歡這趟，盡管在他們所攝取的食物中蔗糖含量很低，Herrera(1999)認為這種結果很可能是蝙蝠感知蔗糖相對甜度的能力較強所導致的，但是，這個假設還未被證實。除了生理限制和糖甜度之外，在過去十年中，一些研究發現糖濃度也可以影響糖偏好(SchondubeandMartinezdelRio,2003;Flemingetal.,2004;LotzandSchondube,2006;Brownetal.,2010a,b,c;Odendaaletal.,2010).。這些研究證實鳥類和專食花蜜的哺乳動物都具有消化蔗糖的能力。且在糖濃度很高時，均偏好于蔗糖。然而當糖濃度很低時，他們更偏好于己糖。對這些動物來說，兩種生理機制都影響了他們的糖類偏好。首先，不同糖的不同滲透壓會影響他們的糖偏好(KarasovandKork,1996).o因為蔗糖是二糖，等能量的葡萄糖和果糖的混合溶液的滲透壓是蔗糖的二倍。正因如此，同樣取食高濃度的食物，動物們會傾向于取食蔗糖來提高食物運輸時間獲得更多的能量(KarasovandMartinezdelRio,2007).o當取食低濃度糖溶液時，第二種生理機制會影響動物更加偏好己糖很可能是蔗糖酶對基質的低親和力導致的。這時候動物們會從己糖溶液中獲得較多的能量(SchondubeandMartinezdelRio,2003).o作為傳粉者，新熱帶區的食蜜蝙蝠在大自然中扮演了重要的角色(FlemingandSosa,1994;KearnsandInouye,1997;Allen-Wardelletal.,1998;Kearnsetal.,1998).o然而，花蜜組成會影響食物選擇的機理尚不清楚。有研究者曾經對三種葉口蝠科蝙蝠進行研究研究，發現蝙蝠對蔗糖、葡萄糖和果糖的吸收能力基本相同(Ayala-Berdonetal.,2008;HerreraandMancina,2008)。這一發現驗證了這一假說：生理性狀(例如消化、吸收能力)不會單一的影響食物選擇，而是多因素共同作用的結果。此外，當投以人造花蜜時，蝙蝠并未表現出對某一種糖的特定偏好(Rodriguez-Penaetal.,2007),o這一結論有悖于先前同科食果和食蜜蝙蝠偏愛蔗糖這一結論(Herrera,1999).o本文中，我們探討糖類味覺閾值和糖濃度在兩種新熱帶區的葉口蝠科蝙蝠糖選擇模式中的作用。我們所使用的是美國材料與試驗協會對味覺閾值的定義；味覺閾值指的是一個濃度范圍，在任何情況下，當低于此濃度時，將不會檢測出對某一物質的味道；當高于此濃度時，擁有正常味覺的個體將會很容易的檢測某種物質的存在。換句話說，對物理刺激做出反應的最低身體能量水平或者是對化學刺激做出反應的最低濃度，并且是可感知的味覺(Lindemann,1996).。我們假設：1)如果這個物種對在自然飲食中的糖有不同的味覺閾值，那么當喂以稀釋花蜜溶液時，他們的糖偏好將會服從于對不同甜度糖的檢測能力。2)和鳥類類似，蝙蝠的糖偏好會受到糖濃度的影響。(通過糖類的滲透壓以及對蔗糖酶的低親和力，在第糖濃度是更偏好與己糖，而當高糖濃度是將會轉變為蔗糖SchondubeandMartinezdelRio,2003;Flemingetal.,2004,2008;Brownetal.,2010b).。2，材料和方法2,1物種介紹我們所研究是的物種是帕拉斯的長舌蝠(Glossophagasoricina,10.28±1.22g)和索緒爾的長鼻蝠(Leptonycterisyerbabuenae,23.16±1.65g)。兩個物種均主要取食花蜜(Stoneretal.,2003;Rodriguez-Penaetal.,2007).。2.2蝙蝠飼養與Batcareandhousing實驗蝙蝠捕自Batcareandhousing坐落于墨西哥哈利斯科州海岸(19°22，-19°35，N,104°56，-105°03，W).每一物種挑選出6只成體并運到動物實驗室(CIECO,UNAM一-www.oikos.unam.mx).CIECO坐落于莫雷利亞、墨西哥米卻肯州(19°38，53.91〃N,101°13，44.31〃W).在試驗室條件下(濕度30%,27度，a12:12dark:lightregime)將兩種蝙蝠養在籠內(0.6x0.6x0.6m)。依照Mironetal.(2006).描述的方法飼養蝙蝠。食物中主要包括牛奶，谷類，香蕉，等量的蔗糖、葡萄糖和果糖，以及一些作為維他命和礦物質來源的自游生物。(GuenterEnderle,TarponSprings,FL,USA).為了測量體重的變化，每個個體戴以標有不同數字的項圈，每天喂食前后均測量體重(±0.01g,Ohaus,Burlington,NC,USA).試驗中蝙蝠均正常生長2.3味覺閾值的實驗Brownetal.(2008),已經提出一些測定動物味覺閾值的方法.。等物質量的糖溶液是測定味覺在食物偏好中的影響，因為這樣可以保證相同數量的分子作用于糖受體。然而，這會掩蓋食物選擇的作用，因為不同濃度的糖溶液所含能量不同，這會影響蝙蝠的食物選擇。為了避免這種誤差，我們使用的是等熱量的溶液(Brownetal.,2008).。為了避免上述問題，也能準確的測定蝙蝠診斷甜度的能力，我們同時投以蝙蝠兩種溶液：不同濃度的糖溶液和清水。因此可以測定蝙蝠對不同濃度糖溶液的味覺閾值。用先前多次使用的方法來測定蝙蝠感知甜度的能力。我們假設：當蝙蝠面對兩種等熱量的糖溶液時，蝙蝠能在某低濃度糖溶液中感受到甜味，那么當面對高濃度糖溶液時，動物會很容易檢測到此糖的的存在(Simmenetal.,1999;Herreraetal.,2000;Laskaetal.,2001;Lietal.,2009amongothers).。糖溶液是蔗糖、葡萄糖和果糖的稀釋液(>0.995%;Sigma-Aldrich).。糖溶液的初始濃度分別為9%和3%,因為9%和3%是L.yerbabuenae和G.soricina最偏愛的糖濃度(Rodriguez-Pehaetal.,2007).從此濃度開始做實驗，當蝙蝠可以區分此濃度的糖溶液和清水，此時，使用4.5%和1.5%的糖溶液，以此類推。直到蝙蝠不能區分糖溶液和清水。當發現蝙蝠對不同糖有相同的味覺閾值時，我們將糖濃度設置為各自味覺閾值上線的一半進行一次新的試驗。然而，我們沒辦法區分。.soricina對葡萄糖和果糖的味覺閾值。試驗前后均對蝙蝠稱重。為了避免蝙蝠的位置記憶，每次試驗中期，調換溶液位置(Jacksonetal.,1998),。試驗期間蝙蝠均接觸稀釋溶液，每次試驗結束后，兩種蝙蝠均正常喂食36小時，而后再開始下一濃度的試驗。整個試驗期間，蝙蝠均正常生活，并且均取食溶液。2.4濃度對糖選擇的影響為了證明糖濃度是否會影響糖選擇，我們選擇部分G.soricinaandL.yerbabuenae，個體，喂以蔗糖溶液和等熱量的葡萄糖和果糖混合溶液。使用葡萄糖和果糖混合溶液是因為考慮到蝙蝠的濃度偏好選擇。在自然界中，蝙蝠取食的是混合糖而不是單一的某種糖(seeMartinezdelRioetal.,1992。NicolsonandFleming,2003。分別抽取六只G.soricinaandL.yerbabuenae，個體，進行三次試驗：5%、25%、35%Trialswereconductedfrom1900to0500h,。每次試驗結束后改變供料器的位置，以避免蝙蝠的位置記憶(Jacksonetal.,1998)。飼養前后均稱量蝙蝠體重精確到0.01g，飼養前后的體重變化可大致估計蝙蝠的取適量。2.5甜度與糖選擇的關系自然狀態下，食花蜜蝙蝠大都取食己糖含量豐富的花蜜（Bakeretal.,1998）.o因為糖甜度會影響蝙蝠的食物偏好,biasingtheinterpretationofresults,我們設計實驗驗證是否飲食的改變會影響蝙蝠的糖偏好。將六只蝙蝠連續飼養兩周，期間喂食以蔗糖為主的食物，使蝙蝠更加偏好蔗糖。然后僅喂食己糖兩周。兩次試驗糖溶度均為20%。且其他處理均相同。2.6數據分析味覺閾值，糖偏好模式，糖甜度與糖選擇之間的關系均用偏好指數來描述：取食入糖的質量^）PI二取食A的質量（g）+取食B的質量（g）在味覺閾值試驗中，當蝙蝠取食糖溶液大于水溶液時，我們理解為蝙蝠可以檢測甜味。在糖選擇實驗中，我們測定糖選擇和糖甜度適應對糖選擇的影響。我們將蝙蝠對糖的取食量進行兩兩比較（蔗糖液為A，1：1的葡萄糖、果糖混合液為B）PI的取食范圍為0到1。味覺閾值試驗中PI值和統計學中的0.5具有相同的意義:是蝙蝠能否區分糖溶液和水溶液的臨界值。在糖選擇試驗中，andinthesugarpreferencetrialsasanindifferencetoselectbetweensugarsolutions是選擇兩種糖溶液的在統計學中，當PI值高于0.5表示蝙蝠更偏好人溶液，低于0.5則更偏好8溶液（MartinezdelRio,1990a）。在每個物種的糖比較實驗中，使用六只蝙蝠，進行6個重復，獲得最初的糖偏好數據。個體內部差異我們用來構建置信區間。置信區間來檢測無效假設：蝙蝠對糖選擇差異不顯著，不同于使用f^PI的反止弦值進行獨立樣本T檢驗。以此來檢驗與飲食中主要糖成分的變化對糖偏好的影響。使用單尾T檢驗檢測糖偏好的變化。3結果3.1糖類味覺閾值兩種蝙蝠對蔗糖、葡萄糖和果糖的味覺閾值不同(見圖1)，G.soricina可區分0.138%的蔗糖溶液，然而一些個體卻不能區分0.136%的糖溶液，可見G.soricina對蔗糖的味覺閾值介于這兩種濃度之間。對葡萄糖和果糖的味覺閾值均介于0.386%和0.3435%之間(圖一表一)。L.yerbabuenae對蔗糖的味覺閾值介于0.562%和0.553%之間，對葡萄糖的閾值介于0.536%和0.511%之間，對果糖的閾值介于1.468%和1.125%之間(見圖一，表一)3.2糖選擇模式當堂濃度變化時，兩種蝙蝠有不同的糖偏好。當投以5%(PI=0.53±0.2,t10=0.28,P=0.78),25%(PI=0.52±0.11,t10=0.36,P=0.72)或35%(PI=0.51±0.19,t10=0.05,P=0.95)，糖濃度時，糖成分不影響G.soricina，的偏好，然而，當糖濃度為5%(PI=0.63±0.08,t10=3.37,P=0.07)和25%(PI=0.72±0.19,t10=2.63,P=0.02)，時，L.yerbabuenae，更偏好己糖，當糖濃度為35%(PI=0.50±0.23,t10=0.11,P=0.91;圖2時，未表現出某種偏好.3.3糖甜度和糖選擇的關系連續兩周喂以蝙蝠某種食物時，和先前的糖偏好實驗結果相比，蝙蝠會更加偏好此種食物中某種糖。當僅喂以蔗糖時，兩種蝙蝠對蔗糖顯示出明顯的偏好。然而，當僅喂己糖兩周后，兩種蝙蝠會改變他們糖偏好，更加喜歡己糖。4，討論在取食非常稀釋的糖溶液時(糖濃度為0.138%或者更高)，兩種蝙蝠都可以感知甜度。當取食不同濃度的糖溶液時，兩種蝙蝠的糖閾值與糖偏好則不盡相同。此外，兩種蝙蝠都更加偏好于飲食中經常接觸到糖，不同于我們的預測，在低濃度是味覺閾值不能解釋糖偏好，與偏愛己糖這一結論也不吻合。因為在自然狀態下蝙蝠取食的花蜜中己糖含量很高Rodriguez-Penaetal.,2007).。此部分我們首先討論此物種味覺閾值不同于其他鳥類、哺乳類的重要性。然后集中討論兩張蝙蝠的糖偏好和糖濃度在L.yerbabuenae，糖選擇中的作用。最后探討蝙蝠飲食中糖成分對糖偏好的影響4.1糖類味覺閾值此次研究我們發現兩種蝙蝠對花蜜中歐普遍存在的糖類味覺閾值不同。G.soricina對蔗糖有較低的味覺閾值，其次分別為葡萄糖和果糖。L.yerbabuenae對葡萄糖的味覺閾值最低，其次是蔗糖和果糖。實驗結果表明兩種蝙蝠感受三種糖的能力不同。此結論與曾有過報道的食果蝙蝠(Herrera,1999)和食花蜜和食果鳥類(MartinezdelRio,1990a;Medina-Tapiaetal.,2012).類似。許多學者也研究過不同生物的味覺閾值，包括人類、昆蟲、鳥類和哺乳類(Laskaetal.,1999;Herreraetal.,2000;Smutzeretal.,2008;Mujagicetal.,2010amongothers).。結果顯示動物感知甜度的能力大不相同Medina-Tapiaetal.,2012。Jiangetal.(2012)和Medina-Tapiaetal.(2012)動物感知和區分甜度的能力和動物的日常飲食有關。根據上述學者的成果，專食花蜜動物應該比取食其他(比如肉類和種子等等)的動物有較低的糖類味覺閾值。與此假設一致，我們所研究的食蜜蝙蝠的味覺閾值比主要取食植物種子的鳥類的味覺閾值低一到兩個數量級，比如說小雞、鶴鶉、突厥斯這些家禽的味覺閾值(一般為2%到10%)等KareandMedway,1959;HarrimanandMilner,1969).。當和兩種食肉動物(鼬屬和亞洲獅，味覺閾值為20%到90%)相比，這種差異更為顯著Lietal.,2009).。我們所測定的蝙蝠的味覺閾值比曾報道過的蜂鳥Medina-Tapiaetal.,2012)。和食花蜜的有袋動物Simmenetal.,1999).的味覺閾值(從0.03%到0.1%)高一個數量級。然而，當喂食蜂鳥稀釋花蜜時，蜂鳥的糖偏好與味覺閾值相吻合。這可能表明他們感知不同糖相對甜度的能力會影響糖偏好(Medina-Tapiaetal.,2012),。蝙蝠卻不是。G.soricina的糖偏好與味覺閾值是相對獨立的，因此，盡管此種蝙蝠具有感知不同糖相對甜度的能力，這些食蜜能手并不會用此種能力來選擇食物。我們對L.yerbabuenae的研究結果并不是絕對的，相對于果糖和蔗糖.此物種對葡萄糖的味覺閾值更低。在投以低濃度糖溶液時，更加偏好取食己糖由于我們并不清楚此物種的糖受體是如何作用于不同糖的，更不可能知道當喂以稀釋花蜜時，是否具有對葡萄糖較低的味覺閾值會使得蝙蝠更加偏愛己糖。然而，當面臨接近20%的不同糖組合時，舊大陸與新大陸蝙蝠均未表現出對某種特定糖的偏好1&可,1993;Rodriguez-Penaetal.,2007;ColemanandDowns,2012),。因此，糖類味覺閾值對這些蝙蝠糖選擇無明顯作用。4.2糖濃度在食物選擇中的作用當投以三種不同糖濃度溶液時，兩種蝙蝠具有不同的糖選擇反應。G.soricina，對三種糖溶液均無明顯偏好，當糖溶液濃度為5%和25%時L.yerbabuenae更加偏愛己糖，當堂溶液濃度為35%時也無明顯糖類偏好。當糖濃度改變時，脊椎動物有不同的糖選擇(Downs,1997;Brownetal.,2010c;Odendaaletal.,2010amongothers),o此結論與曾有過報道的食果蝙蝠(Herrera,1999)和食花蜜和食果鳥類(MartinezdelRio,1990a;Medina-Tapiaetal.,2012).類似。與L.yerbabuenae,，的實驗結果類似，epauletted果蝠更偏好于5%的己糖溶液。當糖濃度為10%到25%時，并未表現出對某種糖的偏好ColemanandDowns,2012).。在不同種群的鳥類中，其糖偏好會隨著糖濃度的改變而改變的情況也不同。例如，專食花蜜的寬尾蜂鳥cinnamon-belliedfbwerpiercers(Diglossabaritula)和白腹太陽鳥，均會改變其糖偏好。當糖濃度為5%時偏好己糖，當糖濃度為35%時偏好蔗糖SchondubeandMartinezdelRio,2003;Flemingetal.,2004,2008;Brownetal.,2010a,b).o對偶食花蜜的動物來說，例如黑斑鼠鳥科，會改變糖選擇。這現象與專食花蜜動物很相似。然而，不論哪個糖濃度(5%到25%),夜鶯則始終偏好己糖Brownetal.,2010c),thevillageweaver偏好5%的己糖溶液，當堂溶液為15%到25%時，也沒有表現出對某種糖的特定偏好。(Odendaaletal.,2010)吸蜜小鸚鵡偏好5%的蔗糖溶液，當糖濃度為20%時，則不表現明顯偏好Downs,1997).SchondubeandMartinezdelRio(2003)提出兩種機制會驅使動物做出糖類選擇：1)不同糖類其滲透壓不同(KarasovandKork,1996),。2)糖分子之間的相互作用以及蔗糖酶和基質的親和力。食物穿過腸道的幾率和滲透壓是無關的(KarasovandKork,1996).。既然蔗糖是二糖，其產生的滲透壓是等熱量的己糖混合液的一半，(KarasovandMartinezdelRio,2007).換句話說，在大多數食花蜜動物中，蔗糖酶對基質具有較低的親和力(MartinezdelRio,1990b;HernandezandMartinezdelRio,1992;Schondubeetal.,2001).。當糖溶液處于低濃度時，這會限制蔗糖的攝入。在這種情形之下，動物們攝入己糖將會獲得更多的能量(SchondubeandMartinezdelRio,2003).。這個結論被Ayala-Berdonetal.(2011).證實。通過構建糖類消化模型，他們發現，蔗糖酶的微小變化將會很大程度的改變兩種葉口蝠科蝙蝠的能量攝入。此結論暗示蔗糖酶活性的巨蛋變化所導致的蔗糖攝入變化會超出酶活性的總變化。蔗糖酶親和力的降低是的日常能量攝入維持在最低水平。結果顯示，糖濃度會影響L.yerbabuenae的糖選擇模式。我們認為這是因為蔗糖酶對基質的低親和力導致的Schondubeetal.,2001).Ayala-Berdonetal.(2011)。提出，這可能會限制蝙蝠的能量攝入，迫使蝙蝠選擇己糖混合物。顯而易見，G.soricina,并不遵循此種模式，盡管其蔗糖酶對基質的親和力也很低Schondubeetal.,2001。G.soricina獲得熱量的能力比L.yerbabuenae強，這可以此物種的糖選擇模式。Ayala-Berdonetal.(2008)發現G.soricina獲得能量的能力一般不受糖濃度的影響。這種差異使得G.soricina食性更廣泛(Ayala-BerdonandSchondube,2011)，兩種物種消化能力的不同可解釋他們糖選擇模式的不同，然而，這也需要進一步證明。4.3飲食成分對食蜜蝙蝠糖選擇的影響許多研究已經證實食蜜動物更加偏好于植物中含量較高的糖成分(BakerandBaker,1983;MartinezdelRio,1990a;MartinezdelRioetal.,1992;Herreraetal.,2000).o這種偏好與中午消