德團隊成功訓練小牛在指定位置如廁 盼助解決水污染和氣候變化
訓練動物通常是為了表演，但最新刊於 Current Biology 的研究指，成功訓練牛隻在指定地方如廁，而這種做法可幫助人類社會解決水污染和氣候變化問題。
牛尿中的氮含量很高，這會導致一系列環境問題。很多地方例如澳洲或新西蘭的牛隻都在戶外飼養，牛尿中的氮會在土壤中分解，隨後會產生硝酸鹽 (nitrate) 和一氧化二氮 (nitrous oxide) 。
硝酸鹽會滲入湖泊、河流和含水層污染水源並導致雜草和藻類的過度生長；而一氧化二氮則是一種持久的溫室氣體，相比二氧化碳 (CO2) ，一氧化二氮是一種更有效吸收太陽熱力的溫室氣體。其全球升溫潛能值是 CO2 的近 300 倍，因此對氣候有更嚴重的影響。
全球升溫潛能值 (Global warming potential) 是衡量特定氣體和相同質量 CO2 比較之下，吸收熱能並殘留在大氣層的相對能力。計算 GWP 時，通常會以一段特定長度如 100 年的評估期間為準。
歐洲和北美的牛則主要在穀倉飼養，但同樣會造成污染。當牛尿液的氮與穀倉地上的糞便混合時，會產生氨(ammonia) 這種有腐蝕性的氣體，人類在吸入高濃度氨會造成呼吸道困難甚至死亡。
訓練原理與方法
為了減少對環境的影響，德國聯邦動物健康研究所的團隊嘗試以行為心理學原理，訓練小牛在指定位置如廁，從而可捕獲和處理牛尿。（片段）
團隊在 The Conversation 撰文解釋，行為心理學理論指，如果作出一行為後有獎勵，該行為很可能會被重複，這亦是人類訓練狗隻的方式。團隊又指，研究中訓練幼牛在指定位置如廁，是使用一種稱為「倒序式連扣法 (backward chaining) 」，即倒序地訓練整個如廁過程，這亦與訓練兒童如廁大致相同。
首先，小牛會被限制在廁所區域，並在牠們如廁後給予牠們獎勵，令牠們知道圍欄內是理想如廁的場所。
然後小牛會被帶到圍欄外的小巷，並再次以獎勵鼓勵牠們進入圍欄內小便。如果牠們在小巷如廁，會被噴出水霧所阻止。
團隊訓練了 8 隻小牛，最終有 7 隻學懂在「廁所」中小便，其學習速度更與比 3–4 歲兒童的如廁訓練時間快——牠們接受了 15 天的訓練，大多數在 20–25 次小便內就學懂去「廁所」。
團隊指研究有兩個重要發現是前所未見，第一是小牛能學會注意自己的排尿反射，因為可在有便意時自行到「廁所」；第二是，牛有能力學會抑制排尿，直至去到正確的地方得到獎勵。
未來挑戰
研究又顯示，牛可以接受如廁訓練，而且無太大困難，但擴大在農業中實際應用將會出現挑戰，例如需要有自動系統提供獎勵鼓勵牛隻在指定地方如廁，另外也要確定每個牧場或穀倉的牛廁所數量。
團隊指，未來的研究方向會集中分析如何將訓練系統用於不同地方，並了解到底牛願意走多遠而使用廁所，以令畜牧業的碳排放和污染減少。
來源：
The Conversation, We managed to toilet train cows (and they learned faster than a toddler). It could help combat climate change, 14 September 2021
報告：
Dirksen, N., Langbein, J., Schrader, L. & et al. (2021). Learned control of urinary reflexes in cattle to help reduce greenhouse gas emissions. Current Biology Vol31 Issue 17, pr1033-1034. doi: 10.1016/j.cub.2021.07.011
文／Alan Chiu