為什么沒(méi)有鬧鐘的鈴聲，你卻每天按時(shí)醒來(lái)？為什么雄雞啼晨，蜘蛛總在半夜結(jié)網(wǎng)？生物體的生命過(guò)程復(fù)雜而又奇妙，生物節(jié)律時(shí)時(shí)都在奏著迷人的“節(jié)律交響曲”。生物體乃至植物體的生命隨晝夜交替、四時(shí)更迭的周期性運(yùn)動(dòng)，揭示出生理活動(dòng)的周期性節(jié)律。健康生物體的活動(dòng)大多呈現(xiàn)24小時(shí)晝夜的生理節(jié)律，這與地球有規(guī)律自轉(zhuǎn)所形成的24小時(shí)周期是相適應(yīng)的，表明生理節(jié)律受外環(huán)境周期性變化（光照的強(qiáng)弱和氣溫的高低）的影響而同步。諸如體溫、脈搏、血壓、氧耗量、激素的分泌水平，均存在晝夜節(jié)律變化。這些規(guī)律性的變化其實(shí)是生物鐘所產(chǎn)生的影響。生物鐘是生物體生命活動(dòng)的內(nèi)在節(jié)律性，影響生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)、胃腸道的功能、肝臟代謝和睡眠與覺(jué)醒狀態(tài)等生理功能和行為。
此外，生物鐘和營(yíng)養(yǎng)也存在相互作用，生物鐘系統(tǒng)的輸出通路通過(guò)與外周生物鐘協(xié)調(diào)合作進(jìn)而對(duì)機(jī)體的代謝、繁殖、發(fā)育、免疫應(yīng)答等生命過(guò)程進(jìn)行調(diào)控。生物鐘紊亂引起的生理功能異常甚至可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生，如失眠、抑郁癥、肥胖、糖尿病、心血管疾病等。
俗話說(shuō)：“早上吃的像皇帝、中午吃的像平民、晚上吃的像乞丐！”，“早上三片姜，賽過(guò)喝參湯，晚上吃姜，等于吃砒霜。”食物也有屬于自己的“營(yíng)養(yǎng)食物鐘”。按照最佳的“食物鐘”進(jìn)食，就能在充分享受美食的同時(shí)，吸收最多的營(yíng)養(yǎng)。食物鐘通常與生物鐘同步，在白天和夜晚的運(yùn)作程序幾乎與生物鐘相平行。大腦、胃和肝中都有感受器，可以接受食物傳遞的信號(hào)。
人類如此，動(dòng)物是否也需要按照生物鐘來(lái)進(jìn)行飼喂呢？中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所近些年來(lái)的系列研究表明，動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求同樣的存在節(jié)律性。
1 環(huán)境因子節(jié)律性
畜舍環(huán)境因子主要包括溫度、濕度、光照、氣流、空氣質(zhì)量等，這些因子大都具有隨晝夜和季節(jié)節(jié)律性變化的特點(diǎn)，與動(dòng)物的生物鐘形成密切相關(guān)。在養(yǎng)殖過(guò)程中，畜禽舍的環(huán)境因子對(duì)畜禽的健康生長(zhǎng)和最大程度地發(fā)揮其生長(zhǎng)性能有著重要影響。隨著畜牧業(yè)集約化、規(guī)模化養(yǎng)殖模式的快速發(fā)展，特別是封閉式畜禽舍的普及應(yīng)用，使得畜禽舍環(huán)境相對(duì)獨(dú)立。
因此，在研究動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需求時(shí)，要充分考慮環(huán)境因子的變化規(guī)律。
2 生物鐘與營(yíng)養(yǎng)代謝
動(dòng)物必須從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)消化、吸收、代謝等過(guò)程，從而獲得足夠的能量和物質(zhì)，進(jìn)行生長(zhǎng)、發(fā)育和生產(chǎn)等活動(dòng)。動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中飼料配制和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攝入的精準(zhǔn)化研究具有重要而現(xiàn)實(shí)的意義，國(guó)際上常用的美國(guó)NRC其版本不斷修訂內(nèi)在原因就是對(duì)動(dòng)物更佳健康狀態(tài)和更高生產(chǎn)效率的追求。
機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和代謝具有一定的節(jié)律性和周期性，例如膽固醇合成及糖異生過(guò)程，而且各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和代謝并非同步進(jìn)行的，有明顯的空間和時(shí)間分布差異，這一系列的生命活動(dòng)受機(jī)體自身的生理以及生物鐘的共同調(diào)控。因此，早上和晚上飼喂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的日糧并不一定科學(xué)，這可能會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用的不充分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的蛋白和能量的額外消耗。例如，晚上飼喂高蛋白日糧，不僅會(huì)造成一定的損耗，還會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)氨氣等有害氣體的產(chǎn)生量提高。這樣，不僅會(huì)造成有限飼料資源的巨大浪費(fèi)，單位畜產(chǎn)品的飼料成本增加，養(yǎng)殖業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力降低，還嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。
3 基于環(huán)境因子節(jié)律性的動(dòng)態(tài)飼喂模式
中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖研究中心在生物鐘和營(yíng)養(yǎng)方面的系列研究表明，根據(jù)對(duì)豬禽機(jī)體自身營(yíng)養(yǎng)需求的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的認(rèn)識(shí)，結(jié)合環(huán)境因子變化規(guī)律，以及飼料原料氮/氨基酸和碳水化合物效價(jià)需要量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的精確評(píng)定，發(fā)明了一種提高豬吸收率的動(dòng)態(tài)飼喂的方法，可以有效提高生長(zhǎng)豬的料肉比和豬的健康，改善母豬泌乳性能，進(jìn)而提高養(yǎng)殖效益。
該課題組研究表明，與環(huán)境因子節(jié)律性相聯(lián)系進(jìn)行日動(dòng)態(tài)飼喂，可以有效降低生長(zhǎng)豬的料肉比，改善母豬泌乳性能，進(jìn)而提高養(yǎng)殖效益。以上研究近年來(lái)獲得了系列國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。加拿大等國(guó)家也已經(jīng)有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，采用動(dòng)態(tài)的飼喂系統(tǒng)與傳統(tǒng)的三餐飼喂相比，不僅不會(huì)影響動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，還可將飼料成本降低1.0%，氮采食量降低7.3%，排泄量降低12%。
養(yǎng)殖業(yè)機(jī)械化自動(dòng)化的普及也為規(guī)模化養(yǎng)殖的動(dòng)態(tài)飼喂模式提供了技術(shù)支持。因此，根據(jù)生物鐘運(yùn)行的主要環(huán)境因素，通過(guò)研究養(yǎng)殖過(guò)程中基于生物鐘的環(huán)境因子的節(jié)律性變化與畜禽生長(zhǎng)特性、動(dòng)物行為與健康之間的聯(lián)系規(guī)律，設(shè)計(jì)出集結(jié)合環(huán)境因子變化的新型飼料及其動(dòng)態(tài)飼喂模式，實(shí)現(xiàn)畜禽營(yíng)養(yǎng)的精確化供給，不僅可以提高飼料利用率，最大程度地發(fā)揮其生長(zhǎng)性能，還可以促進(jìn)畜禽健康，為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)開(kāi)辟了新的研究領(lǐng)域，也將為人類的營(yíng)養(yǎng)和健康提供了新的借鑒。
該研究得到了十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD39B00)、十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0500504)等項(xiàng)目的資助。
（作者：吳信 劉怡琳 謝春艷 郜陸敏 李冠亞 萬(wàn)丹 周錫紅 印遇龍）