DOI: https://doi.org/10.1016/j.applanim.2024.106208
تاريخ النشر: 2024-02-28
المؤلف: Jacinta D. Bus وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
تحدد الدراسة أربعة أبعاد مميزة لاستراتيجيات التغذية الفردية في الخنازير النامية: 1) القضم مقابل تناول الوجبات، 2) الأكل السريع مقابل الأكل البطيء، 3) الأكل خلال النهار مقابل الأكل ليلاً ونهاراً، و4) أنماط الأكل المتسقة مقابل غير المتسقة. وُجد أن هذه الاستراتيجيات مستقرة حتى بعد التحكم في متغيرات مثل الجنس ووزن الجسم، مما يشير إلى سمات سلوكية فطرية. ومن الجدير بالذكر أن الخنازير الأصغر سناً أظهرت خصائص متداخلة عبر أبعاد القضم/تناول الوجبات، الأكل السريع/الأكل البطيء، والأكل المتسق/غير المتسق.
تسلط الأبحاث الضوء أيضاً على الفروقات السلوكية المرتبطة بهذه الاستراتيجيات الغذائية. كانت الخنازير الأثقل والأكثر هيمنة تميل إلى إظهار تناول الوجبات وأنماط الأكل غير المتسقة، والتي ارتبطت بمستويات نشاط إجمالية أقل وانخفاض النشاط خلال ساعات الذروة. من المهم أن الدراسة لم تجد علاقة ذات دلالة إحصائية بين هذه الاستراتيجيات الغذائية والسلوكيات التي قد تشير إلى حالات عاطفية إيجابية أو سلبية. تؤكد النتائج على ضرورة مراعاة الفروق الفردية في سلوك التغذية عند تحليل أنماط تغذية الخنازير.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية أنماط التغذية المعقدة للخنازير النامية، والتي تشمل مكونات متنوعة مثل تناول العلف، مدة التغذية، وتكرار الوجبات. هذه الأنماط حساسة لقضايا الرفاهية، كما يتضح من انخفاض تناول العلف والمدة خلال العدوى وانخفاض تكرار التغذية في الخنازير المصابة بالتهاب العظام والغضاريف. يمكن أن يوفر المراقبة المستمرة لهذه الأنماط باستخدام تقنيات متقدمة مثل المستشعرات ومحطات التغذية الإلكترونية رؤى قيمة حول رفاهية الخنازير. ومع ذلك، فإن تطوير الخوارزميات لتفسير بيانات التغذية يواجه تحديات بسبب التباين الكبير في سلوكيات التغذية بين الأفراد وداخلهم.
يُفكر المؤلفون في استراتيجيات التغذية على أنها تركيبات متسقة من مكونات التغذية التي تختلف بين الخنازير، مع تحديد مستويين رئيسيين: أحدهما من “مستهلكي الوجبات” إلى “القاضمين” والآخر من “المتناولين السريعين” إلى “المتناولين البطيئين”. أشارت الدراسات السابقة إلى أن الخنازير تظهر استراتيجيات تغذية متسقة على المستوى اليومي، مثل الفروقات في تناول الطعام ليلاً والاتساق في توقيت التغذية. تهدف الدراسة الحالية إلى استكشاف هذه الاستراتيجيات الغذائية من خلال فحص العلاقة بين مكونات التغذية وخصائص الخنازير الجسدية والسلوكية الأخرى، بما في ذلك الجنس، وزن الجسم، والرتبة الاجتماعية. الهدف الشامل هو تعزيز فهم استراتيجيات التغذية الفردية، والتي قد يكون لها آثار على تقييمات الرفاهية وتوجهات البحث المستقبلية.
الطرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون منهجيتهم لدراسة سلوك التغذية للخنازير المرباة في مجموعات باستخدام محطات التغذية الإلكترونية. تم جمع البيانات وتنظيفها وتجميعها لاحقاً إلى مستوى يومي، مع حساب ميزات إضافية على مستوى يومي بناءً على البيانات الساعية. يتم تعريف مكونات التغذية على كلا المستويين في الجدول 1. تم استخدام معامل الارتباط داخل الفئة (ICC) لتقييم مساهمة مكونات التغذية على مستوى اليوم في استراتيجيات التغذية، مع إجراء تعديلات لوزن الجسم والجنس كمتغيرات مشوشة محتملة.
لاستكشاف العلاقة بين مكونات مستوى اليوم والمستوى اليومي التي تظهر اتساقاً فردياً، تم تحليل الارتباطات. تم اختيار المكونات بناءً على معامل الارتباط داخل الفئة ومعاملات الارتباط، مما أدى إلى تحديد استراتيجيات تغذية مميزة. ثم تمت مقارنة هذه المكونات ذات الصلة بالاستراتيجية ضد بيانات التوصيف الجسدي والسلوكي المختلفة باستخدام نماذج مختلطة خطية (عمومية) على مستوى شهري، والذي تم اختياره لتحقيق توازن بين القابلية للتفسير والتقاط آثار العمر المحتملة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح النتائج الناتجة عن اختبارات مختلفة، مع تسليط الضوء على الاتجاهات والأنماط المهمة التي لوحظت في البيانات. غالباً ما تكون النتائج مصحوبة بتحليلات إحصائية، بما في ذلك قيم p وفترات الثقة، للتحقق من دلالة النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول التي توضح العلاقات بين المتغيرات أو فعالية التدخلات. تساعد هذه الوسائل البصرية في تعزيز وضوح النتائج وتسهيل فهم أفضل للظواهر الأساسية. بشكل عام، تساهم النتائج في مجموعة المعرفة الحالية وقد يكون لها آثار على البحث المستقبلي أو التطبيقات العملية في المجال المعني.
المناقشة
ركزت الدراسة الملاحظة على الخنازير النامية التي تربى تجارياً، ملتزمة بالإرشادات الأخلاقية للاتحاد الأوروبي وألمانيا، وهدفت إلى تحليل سلوك التغذية والديناميات الصحية لها. أُجريت الدراسة في مزرعة Topigs Norsvin في ألمانيا، وشملت 110 خنازير مقطوعة الذيل (Piétrain x (Landrace x Large White)) تمت ملاحظتها من وصولها حتى نقلها للذبح. كانت الخنازير housed في أقفاص أحادية الجنس مع وصول حر إلى العلف والماء، وتمت مراقبة صحتها من قبل القائمين على رعايتها. استخدمت عملية جمع البيانات محطات التغذية الإلكترونية (EFS) لتتبع سلوكيات التغذية الفردية، بما في ذلك تناول العلف، المدة، والتكرار، مما أدى إلى مجموعة بيانات تتكون من 219,521 زيارة تغذية. تم تطبيق خوارزمية تنظيف صارمة لضمان سلامة البيانات، مما أدى إلى مجموعة بيانات نهائية تتكون من 203,572 زيارة بعد إزالة الإدخالات الخاطئة والانحرافات المتعلقة بالصحة.
تمت معالجة بيانات التغذية بشكل إضافي لاستخراج أنماط وسلوكيات التغذية اليومية، باستخدام نماذج إضافية عمومية (GAMs) وتحليل الموجات الكهرومغناطيسية لت quantifying إيقاعات الساعة البيولوجية. شملت الدراسة أيضاً توصيفات جسدية وسلوكية للخنازير، مع قياس وزن الجسم في نقطتين زمنيتين وإجراء ملاحظات سلوكية من خلال تحليل الفيديو. كانت هذه الملاحظات تهدف إلى تقييم النشاط العام، سلوك التغذية، والتفاعلات الاجتماعية، مع التركيز على استثارة سلوك اللعب كمؤشر محتمل على حالات عاطفية إيجابية. يوفر النهج الشامل لجمع البيانات والتحليل رؤى حول استراتيجيات التغذية ورفاهية الخنازير النامية، مما يساهم في فهم أفضل لإدارتها في البيئات التجارية.
القيود
تسلط قيود هذه الدراسة الضوء على عدة مجالات رئيسية للبحث المستقبلي بشأن استراتيجيات التغذية الفردية في الخنازير. بينما يشير معامل الارتباط داخل الفئة (ICC) إلى اختلافات سلوكية متسقة بين الأفراد، لا يزال من غير الواضح كيف تتجلى هذه الاستراتيجيات على مستوى المجموعة على المستوى الفردي. يمكن أن تستكشف التحقيقات المستقبلية تفاصيل المرونة السلوكية وقابلية التنبؤ مع تقدم الخنازير في العمر أو تكيفها مع التغيرات البيئية. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون اعتماد الدراسة على الملاحظات السلوكية من عينة محدودة (21-30 خنزير في الشهر) قد قيد القوة الإحصائية، ويزيد النمذجة الواسعة من خطر الإيجابيات الكاذبة. على الرغم من استخدام تدابير مثل تصحيح قيمة p، يجب تفسير النتائج بحذر.
علاوة على ذلك، تعترف الدراسة بأن عوامل بيئية متنوعة، بما في ذلك نوع المغذي، الإضاءة، وحجم المجموعة، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على سلوك التغذية. أُجريت الدراسة في حظيرة واحدة مع سكن موحد، وقد لا تكون النتائج قابلة للتعميم على أنظمة أخرى. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى تكرار هذه الملاحظات عبر ظروف سكن متنوعة وسلالات خنازير مختلفة، مع التركيز بشكل خاص على آثار محطات التغذية المختلفة. يبرز تحديد استراتيجيات التغذية الفردية ضرورة تخصيص منهجيات البحث لتأخذ في الاعتبار هذه الاختلافات، خاصة عند استخدام أنظمة التغذية الإلكترونية (EFS) لاكتشاف الانحرافات السلوكية التي تشير إلى المرض. وبالتالي، سيكون تطوير طرق اكتشاف بديلة تأخذ في الاعتبار استراتيجيات التغذية الأساسية الفردية أمراً أساسياً للتقييمات الدقيقة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.applanim.2024.106208
Publication Date: 2024-02-28
Author(s): Jacinta D. Bus et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
The study identifies four distinct dimensions of individual feeding strategies in growing-finishing pigs: 1) nibbling versus meal eating, 2) fast versus slow eating, 3) day versus day-and-night eating, and 4) consistent versus inconsistent eating patterns. These strategies were found to be stable even after controlling for variables such as sex and body weight, indicating inherent behavioral traits. Notably, younger pigs exhibited overlapping characteristics across the dimensions of nibbling/meal eating, fast/slow eating, and consistent/inconsistent eating.
The research also highlights behavioral differences associated with these feeding strategies. Heavier and potentially more dominant pigs tended to exhibit meal eating and inconsistent eating patterns, which correlated with lower overall activity levels and reduced activity during peak hours. Importantly, the study found no significant relationship between these feeding strategies and behaviors that might indicate positive or negative emotional states. The findings underscore the necessity of considering individual differences in feeding behavior when analyzing pig feeding patterns.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the complex feeding patterns of growing-finishing pigs, which encompass various components such as feed intake, feeding duration, and meal frequency. These patterns are sensitive to welfare issues, as evidenced by reduced intake and duration during infections and lower feeding frequency in pigs with osteochondrosis. Continuous monitoring of these patterns using advanced technologies like sensors and electronic feeding stations could provide valuable insights into pig welfare. However, the development of algorithms to interpret feeding data is challenged by significant variability in feeding behaviors both between and within individual pigs.
The authors conceptualize feeding strategies as consistent combinations of feeding components that vary among pigs, identifying two primary continua: one from ‘meal eaters’ to ‘nibblers’ and another from ‘fast eaters’ to ‘slow eaters.’ Previous studies have indicated that pigs exhibit consistent feeding strategies at the diurnal level, such as differences in night-time intake and consistency in feeding timing. The current study aims to further explore these feeding strategies by examining the relationship between feeding components and other physical and behavioral characteristics of pigs, including sex, body weight, and social rank. The overarching goal is to enhance understanding of individual feeding strategies, which could have implications for welfare assessments and future research directions.
Methods
In this section, the authors outline their methodology for studying the feeding behavior of group-housed pigs using electronic feeding stations. Data were collected and subsequently cleaned and aggregated to a daily level, with additional features computed at a diurnal level based on hourly data. The feeding components at both levels are defined in Table 1. The intra-class correlation coefficient (ICC) was employed to assess the contribution of day-level feeding components to feeding strategies, with adjustments made for body weight and sex as potential confounding variables.
To explore the relationship between day-level and diurnal-level components exhibiting individual consistency, correlations were analyzed. Components were selected based on their ICCs and correlation coefficients, leading to the identification of distinct feeding strategies. These strategy-relevant components were then compared against various physical and behavioral characterization data using (generalized) linear mixed models at a monthly level, which was chosen to balance interpretability with the capture of potential age effects.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of various tests, highlighting significant trends and patterns observed in the data. The results are often accompanied by statistical analyses, including p-values and confidence intervals, to validate the findings’ significance.
Additionally, the section may include visual representations such as graphs or tables that illustrate the relationships between variables or the effectiveness of interventions. These visual aids serve to enhance the clarity of the results and facilitate a better understanding of the underlying phenomena. Overall, the findings contribute to the existing body of knowledge and may have implications for future research or practical applications in the relevant field.
Discussion
The observational study focused on commercially-reared growing-finishing pigs, adhering to EU and German ethical guidelines, and aimed to analyze their feeding behavior and health dynamics. Conducted at a Topigs Norsvin farm in Germany, the study involved 110 tail-docked pigs (Piétrain x (Landrace x Large White)) observed from their arrival until transport for slaughter. Pigs were housed in single-sex pens with ad libitum access to feed and water, and their health was monitored by caretakers. Data collection utilized electronic feeding stations (EFS) to track individual feeding behaviors, including intake, duration, and frequency, resulting in a dataset of 219,521 feeding visits. A rigorous cleaning algorithm was applied to ensure data integrity, leading to a final dataset of 203,572 visits after removing erroneous entries and health-related deviations.
Feeding data were further processed to extract diurnal feeding patterns and behaviors, employing generalized additive models (GAMs) and wavelet analysis to quantify circadian rhythms. The study also included physical and behavioral characterizations of the pigs, with body weight measured at two time points and behavioral observations conducted through video analysis. These observations aimed to assess general activity, feeding behavior, and social interactions, with a focus on eliciting play behavior as a potential indicator of positive emotional states. The comprehensive approach to data collection and analysis provides insights into the feeding strategies and welfare of growing-finishing pigs, contributing to a better understanding of their management in commercial settings.
Limitations
The limitations of this study highlight several key areas for future research regarding individual feeding strategies in pigs. While the Intraclass Correlation Coefficient (ICC) indicates consistent behavioral differences among individuals, it remains unclear how these group-level strategies manifest at the individual level. Future investigations could explore the nuances of behavioral plasticity and predictability as pigs age or adapt to environmental changes. Additionally, the study’s reliance on behavioral observations from a limited sample size (21-30 pigs per month) may have constrained statistical power, and the extensive modeling increases the risk of false positives. Although measures such as P-value correction were employed, results should be interpreted with caution.
Moreover, the study acknowledges that various environmental factors, including feeder type, lighting, and group size, can significantly influence feeding behavior. Conducted in a single barn with standardized housing, the findings may not be generalizable to other systems. Future research should aim to replicate these observations across diverse housing conditions and pig breeds, particularly focusing on the implications of different feeding stations. The identification of individual feeding strategies underscores the necessity of tailoring research methodologies to account for these differences, especially when using Electronic Feeding Systems (EFSs) to detect behavioral deviations indicative of disease. Consequently, developing alternative detection methods that consider individual baseline feeding strategies will be essential for accurate assessments.