反刍动物营养代谢调控的数学模型化-动物营养学报.PDF

动物营养学报２０１３，２５（５）：９４３９５０ ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ 　 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６２６７ｘ．２０１３．０５．００８ 反刍动物营养代谢调控的数学模型化 易　渺　杨　琴　熊本海 （中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京 １００１９３） 摘　要：模型是现实情景的模拟再现。在营养、代谢和生物医学等领域，很早就开始利用数学 模型来辅助进行了相关研究。动物数学模型化技术作为一种行之有效的研究手段，不仅能大量 利用动物营养学过去的科研成果、整合现有的理论知识，更能指明动物营养学未来研究的薄弱 领域或方向。本文立足数学模型的内涵，介绍了动物数学模型的分类和动物系统的层次结构， 通过阐释动物营养代谢的自我调控理论，总结了近３０年来主要的动物营养代谢调控模型，尤其 与激素有关的代谢调控模型的新进展，分析了营养模型化研究所面临的挑战和发展趋势。数学 模型在动物营养代谢调控中的应用，对于预测动物营养需要、绘制动物体内营养物质代谢调控 通路等多个方面都具有重要意义。 关键词：数学模型；模型化；反刍动物；营养；代谢调控 中图分类号：Ｓ８５２．２　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１００６２６７Ｘ（２０１３）０５０９４３０８ 　　模型是现实情景的模拟再现。早在二战之 型（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ）或随机型（ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ），静态型 前，营养、代谢和生物医学等领域就已经开始利用 （ｓｔａｔｉｃ）或动态型（ｄｙｎａｍｉｃ），以及经验型（ｅｍｐｉｒｉ ［１］ ［４］ 模型来辅助进行了相关研究 。作为一类模拟现 ｃａｌ）或机理型（ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ） 。 实情景的工具，很多模型将现有理论知识与生产 　　按自变量和因变量之间是否有确定性关系， 实践相结合，从而预测动物的营养需要量、改善动 模型可以分为确定性模型和随机性模型。对于确 物生产性能、减少养分排泄并最终降低生产成 定型模型，它不包含任何随机元素，只要设定了自 本［２］。毫不夸张地说，自２０世纪初开始，几乎所 变量和各个自变量之间的关系，其因变量也是确 有动物营养学的研究成果都被直接或间接地用于 定的；而随机型模型含有随机性成分，基于给定的 ［３］ 自变量，只能得到因变量的概率分布。 营养需要量模型的构建、评估和改进 。随着营 养模型研究的发展，动物生理、生化、遗传及环境 　　按是否含有时间变量，模型可以分为静态模 型和动态模型。动态模型将时间因素作为１个自 方面的知识大量积累，面对海量的试验数据，能否 变量整合进来，使用状态变量和速率变量来描述 通过模型化技术来量化并模拟出动物体内代谢反 动物体内营养物质代谢的动态变化；而静态模型 应中的细节，能否恰当地描述动物的代谢反应及 则没有时间变量，不能随时间的变化进行预测。 其对营养需要量产生的影响，对经济动物的高效 　　按是否有生物机理性描述，模型又可分为经 饲养至关重要。 验模型和机理模型。经验模型是通过对大量动物 试验数据进行拟合而建立起来的回归模型。最典 １