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本研究通过顺序和同时呈现四种海豹物种对油鱼、瘦肉鱼、鱿鱼和鳟鱼气味的嗅觉辨别能力，发现所有物种均能区分食物相关气味与控制气味，油鱼气味引发最强反应，但存在样本处理差异；顺序呈现下油鱼反应显著强于瘦肉鱼，而同时呈现未体现此差异，提示呈现模式影响嗅觉辨别。研究证实海豹利用嗅觉进行觅食行为，未来需在野化和水生环境中验证其生态意义。
Jules Brochon | Floriane Fournier | Baptiste Mulot | Isabelle Charrier | Gérard Coureaud
里昂神经科学研究中心，UMR 5292，CNRS/INSERM/克洛德·贝尔纳第1大学/让·莫内大学，法国布朗市69500
摘要
嗅觉在哺乳动物行为中起着重要作用，但在鳍足类动物中，其生物学功能（尤其是在食物检测和区分方面）仍知之甚少。本研究调查了圈养鳍足类动物区分与食物相关的空气气味并表现出不同反应的能力。在顺序呈现和同时呈现两种情况下，我们使用了四种与食物相关的气味——油性鱼类、瘦鱼、鱿鱼和鳟鱼——以及四种不同的鳍足类物种：加利福尼亚海狮（Zalophus californianus）、南美海狮（Otaria flavescens）、南美毛皮海豹（Arctocephalus australis）和港海豹（Phoca vitulina）。通过贝叶斯模型分析了行为反应，包括接近次数和鼻孔开启时间。所有四种测试的鳍足类物种都表现出嗅觉区分能力，对与食物相关的气味反应更强烈。其中，鳟鱼气味引发的反应最为显著，但这结果需要谨慎解读，因为鳟鱼气味来自活鱼，而其他食物气味则来自解冻后的食物。在顺序呈现情况下，油性鱼类比瘦鱼引发了更强的反应，这可能表明呈现方式对嗅觉区分有影响。鱿鱼气味没有引起显著反应，可能是由于它们在圈养环境中有相关的饮食经验。我们的结果证实了鳍足类动物可以利用嗅觉区分食物来源，支持了嗅觉在觅食行为中的潜在作用。未来的研究应进一步探讨圈养和野生种群以及水生环境中的这些能力，以评估其生态学意义。
引言
鳍足类动物包括真正的海豹、毛皮海豹、海狮和海象，是半水生的海洋哺乳动物，其嗅觉能力比最初认为的更为发达（Brown, 1985）。传统上认为它们主要依靠视觉和机械感觉进行导航和觅食，但越来越多的证据表明嗅觉也对其行为有贡献。多项研究表明，鳍足类动物能够检测、感知并区分不同的气味刺激，即使浓度很低。例如，港海豹（Phoca vitulina）和南非毛皮海豹（Arctocephalus pusillus）具有精细的嗅觉区分能力（Kowalewsky et al., 2006; Laska et al., 2010）。南非毛皮海豹能够区分不同的单体气味，并能通过学习在长达15周后仍记住这种气味（Laska et al., 2008），它们还能区分脂肪族化合物——这些化合物在海洋化学环境中的含量可能有所不同——这突显了嗅觉在调节该物种行为中的作用（Laska et al., 2010）。同样，它们也能区分多种对映异构体气味，其嗅觉能力似乎不亚于人类和非人类灵长类动物（Kim et al., 2013）。此外，港海豹对纯樟脑精油这种天然气味表现出强烈的厌恶反应，进一步证明了它们对嗅觉线索的敏感性（Campagna et al., 2022）。
嗅觉在社会行为中也起着关键作用，特别是在母子识别中，这一点已在多种鳍足类物种中得到证实（Charrier, 2021）。观察到母海豹会嗅闻幼崽以决定是否接纳它们（Insley et al., 2003; Lowell and Flanigan, 1980）。例如，在澳大利亚海狮（Neophoca cinerea）中，母海豹仅凭嗅觉线索就能区分自己的幼崽和其他幼崽（Pitcher et al., 2011）。在繁殖季节，雄性新西兰毛皮海豹（Arctocephalus forsteri）会嗅闻雌性的面部和会阴区域以评估其生殖状态（Miller, 1974）。
嗅觉似乎也参与觅食行为。港海豹依靠气味线索进行空间定位和食物检测，从而找到觅食潜力高的区域（Kowalewsky et al., 2006; Thompson and Miller, 1990）。尽管很少有研究探讨鳍足类动物在觅食过程中使用的感官方式，但已有研究表明它们可以仅通过机械感受来追踪猎物。实际上，港海豹（Dehnhardt et al., 2001; Schulte-Pelkum et al., 2007）和加利福尼亚海狮（Zalophus californianus）（Gl?ser et al., 2011）能够追踪猎物留下的水流痕迹。此外，通过“去/留”实验，港海豹能够学会区分熟悉的气味（如鱼类）和不熟悉的气味（如桉树气味）（Kowalewsky et al., 2006）。如上所述，南非毛皮海豹可以被训练区分不同的气味线索并记住数周（Laska et al., 2008）。这种能力不仅限于区分鱼类和非鱼类气味，还扩展到区分含有和不含鱼油的同种鱼类（Laska et al., 2008）。在之前的初步研究中，我们发现加利福尼亚海狮对熟悉的鱼类气味（特别是鲱鱼和鳕鱼）表现出更强的自发反应，而对照组是池水。在呈现鱼类气味时还观察到发声行为，这可能表明它们对这些刺激有很高的动机和兴趣（Brochon et al., 2021）。尽管这项研究取得了有希望的结果，但仅涉及五个个体，因此需要进一步验证。此外，测试的只是熟悉的食物相关气味。
基于这些初步发现，本研究的总体目标是进一步探讨鳍足类的嗅觉区分能力。通过评估四种不同物种的动物对四种与食物相关的空气气味的反应来实现这一目标，包括熟悉和不熟悉的食物来源。采用了两种互补的实验范式：Brochon等人（2021）之前使用的顺序范式和同时呈现范式。与之前的研究一样，由于动物在陆地上由动物园工作人员喂食，因此空气气味的呈现是在陆地环境中进行的。具体目标是评估动物区分食物气味和无味对照物的能力（单气味测试）以及区分不同食物气味的能力（双气味测试），并确定鳍足类动物在这些气味之间是否表现出差异行为。使用两种实验范式使我们能够判断哪种范式能提供更多互补的信息。
动物
实验在法国三个动物园进行：La Flèche动物园（ZF, La Flèche）、巴黎动物园（PZP, Paris）和Grau-du-Roi海洋水族馆（SIM, Grau-du-Roi）。共有23只动物参与了这项研究。由于后勤限制和动物可用性的原因，并非所有个体都在所有实验条件或呈现范式中接受了测试。因此，每种条件下的动物数量各不相同。
顺序呈现
总共进行了160次单气味试验和166次双气味试验。所有试验的数据（包括五种测试的气味——四种与食物相关的气味和一种对照气味）被合并用于分析（图1），因为每次测试（食物或对照气味）都是独立进行的。
讨论
本研究的目的是利用来自不同动物园的几种鳍足类动物探索它们对与食物相关气味的嗅觉区分能力，以及它们是否会对不同气味（无论是熟悉的还是不熟悉的）表现出自发反应。结果首先验证了我们的实验程序，表明动物能够对顺序呈现和同时呈现的气味线索做出不同的反应；其次，确定了所有个体的……
CRediT作者贡献声明
Jules Brochon：撰写——初稿撰写、可视化、方法论、数据分析、数据管理。Floriane Fournier：撰写——审稿与编辑、数据分析。Baptiste Mulot：撰写——审稿与编辑、资源准备、项目管理、资金获取。Isabelle Charrier：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、资源准备、项目管理、方法论、资金获取。Gérard Coureaud：撰写——审稿与编辑、初稿撰写
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
非常感谢La Flèche动物园、巴黎动物园和Grau-du-Roi海洋水族馆的所有工作人员在本研究中的帮助和支持。本研究得到了l'Association Beauval Nature通过CIFRE奖学金（编号2022/0791）以及La Flèche动物园的财务支持。
