大趾鼠耳蝠觅食背景下交流声波的多样性及功能研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:candyyao007
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声信号是动物声通讯的信息载体,能够表达丰富的内在和外在信息,包括具有某种意图的动机、发声者的情绪及外界环境的指示信息。相比视觉和嗅觉信号,声信号具有不受光照限制、传播距离远、易于侦测和定位等优点,在动物的觅食、求偶、打斗及反捕食中扮演关键角色。觅食行为是动物获得资源与能量的基本途径,作为动物生活史中最重要的环节,直接影响了个体生存和繁殖。动物觅食叫声能够传递食物的可利用性信息,有助于提高社群成员的觅食效率,介导种内食物竞争与资源分配。然而,动物觅食叫声的功能尚存疑问,有关动物觅食叫声与食物多样性及同类觅食者的活动三者之间的关系尚不清楚。回声定位蝙蝠在夜空中快速飞行和搜寻猎物,视觉、触觉和嗅觉系统相对受限,多数情况下只能依靠声信号完成捕食和信息传递,是研究动物觅食声通讯理论的理想类群。本文以在水生生境成群捕食的大趾鼠耳蝠(Myotis macrodactylus)作为研究对象,应用野外监测、DNA条形码技术以及声学回放实验等手段,探索蝙蝠觅食背景下交流声波的多样性及功能。选择大趾鼠耳蝠的觅食生境,利用线性横切采样法确定该物种捕食的核心区域。利用声学录制、声谱分析及统计分类,明确大趾鼠耳蝠在觅食期间发出的交流声波。研究发现,大趾鼠耳蝠在觅食背景下共发出8种音节,包括6种简单音节和2种组合音节,即bDFM、sDFM、fDFM、wDFM、SFM、rBNB、CFM-DFM及dPFM-DFM。基于交叉验证的判别式分析表明,音节的正确判别率达到76.4%,远高于14.3%的随机判别率。纳入多种声学参数的多维尺度分析显示,不同音节类型在三维图像中差异显著。欧几里得距离分析发现,SFM音节与种内回声定位声波(尤其是捕食蜂鸣)在声谱与时间参数方面明显重叠。相比于回声定位声波,大趾鼠耳蝠交流声波的各音节类型具有较低频率和较长持续时间。通过非损伤性取样法,收集72只蝙蝠个体(♂:24,♀:48)的粪便。采用DNA条形码技术进行高通量测序与比对,统计粪便中昆虫出现频次和序列相对丰富度,量化大趾鼠耳蝠的食性组成。利用灯诱采集法,同步调查蝙蝠核心觅食区域的昆虫资源。结果发现,大趾鼠耳蝠食性多样,食物组成包括59科10目昆虫,其中双翅目、鳞翅目和毛翅目合计占比90%。置换检验为基础的多因素方差分析显示,不同时期环境中可利用昆虫的出现情况与蝙蝠食性中猎物的出现情况相符,而且可利用昆虫的数量与蝙蝠食性中猎物的相对量也基本一致,暗示了大趾鼠耳蝠广泛地取食当地的多种昆虫类群。另外,欧式距离分析发现,大趾鼠耳蝠对蜉蝣目猎物的偏好性最弱(d=6.192,P<0.05)。监测并量化大趾鼠耳蝠核心捕食区域的昆虫资源、同种个体活动及气候因子,利用多重线性回归模型比较三者与蝙蝠觅食交流声波的发声速率之间的关系,结果显示生境中同类蝙蝠的活动情况和食物资源的总量均显著影响了蝙蝠觅食交流声波的发声速率(Estimate=1.3E-3±4.7E-4,P=0.011;Estimate=1.2E-3±4.4E-4,P=0.010)。单位时间内交流声波的发声数量与食物资源的均匀度指数呈显著负相关(Estimate=-0.60±0.27,P=0.038),说明生境中猎物类型多样性越低,蝙蝠对食物的竞争越激烈,交流声波的发出越频繁。进一步发现,食物的均匀度指数主要是由环境中鳞翅目昆虫的相对数量决定。而且蝙蝠交流声波的发声情况与这种高质量的鳞翅目昆虫的占比也呈显著负相关(R2=0.32,P=0.001)。分级划分算法显示,觅食地同种蝙蝠的活动强度是影响交流声波发声速率的关键因子(IE=22.55%),表现为同种个体的活动强度越高,蝙蝠的觅食交流声波的发声速率越高。温度和湿度对蝙蝠的觅食交流或资源分配的影响未达到统计学显著水平。此外,野外半自然状态下开展的回放实验表明,播放大趾鼠耳蝠在觅食期间发出的交流声波能够明显抑制同种个体的觅食活动。与对照组静音相比,交流声波实验组个体的捕食尝试时间降低了1.29-1.90倍,食物消耗量降低了1.40-1.60倍。相反,播放大趾鼠耳蝠在觅食背景下发出的回声定位声波能够明显促进同种个体的觅食活动。以上结果表明:(1)集群生活的大趾鼠耳蝠具有丰富的觅食交流声波类型;(2)大趾鼠耳蝠广泛地取食当地的多种昆虫类群,其中双翅目、鳞翅目和毛翅目是它们最主要的猎物,且这些食物资源显著影响了蝙蝠觅食交流声波的发声;(3)觅食地的同类蝙蝠活动对大趾鼠耳蝠食物资源的竞争强度和交流声波的发声情况影响最大。大趾鼠耳蝠通过提高觅食交流声波的发声速率,宣示食物资源归属权,进而抑制其他个体的捕食活动;(4)大趾鼠耳蝠的捕食回声定位声波不仅用于猎物探测,而且能够传递食物可利用性信息,有助于增强同伴的觅食活动。本论文首次发现并量化了在自然状态下觅食的蝙蝠群体发出复杂多样的交流声波,并进一步证实蝙蝠能够通过觅食声信号调节个体间相互作用介导食物资源的分配。研究结果能够为探索蝙蝠及其他动物的觅食发声的神经调控通路和资源竞争的生态学原理提供重要依据,也将对理解蝙蝠交流声波的进化具有重要启示,将有助于深入揭示夜行哺乳动物的声学感官适应及社群维持机制,并为动物的保护提供科学的对策和依据。
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