蝙蝠回声定位行为对环境噪音的响应研究

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声通讯在许多动物的生存繁殖中起着重要作用。动物的声通讯可能受环境噪音影响。许多物种进化短期适应能力,以减轻背景噪音干扰。动物在背景噪音下可改变其声音信号特征,例如增大信号振幅(伦巴效应),调节信号持续时间,调整信号频谱结构和重复性/冗余度。然而,动物在噪音背景下是否以及为什么增加声信号持续时间一直存在争议。回声定位蝙蝠被认为是研究发声控制的哺乳动物模型。本论文以恒频型(CF型)蝙蝠——大蹄蝠(Hipposideros armiger)为研究对象,研究环境噪音对蝙蝠回声定位声波持续时间及其它声学特征的影响。应用多通道麦克风矩阵录制了22只成年大蹄蝠在宽带噪音和无噪音条件下发出的203 856个回声定位叫声。通过分析无噪音和噪音条件下回声定位声波多个声学参数在叫声水平和亚音节水平上的统计学差异,解决以下问题:(1)恒频蝙蝠如何调整回声定位声波特征以响应环境噪音,是否增加回声定位叫声持续时间作为对噪音的普遍声学反应?(2)噪音下恒频蝙蝠声信号持续时间的调整在叫声水平和亚音节水平上是否存在显著变化?主要结果如下:1.大蹄蝠在噪音中显著提高了回声定位叫声振幅、CF组分的振幅和FM组分的振幅(all P<0.05),但是在亚音节水平存在振幅补偿差异(P<0.05)。在噪音条件下,蝙蝠显著增加了FM组分的持续时间和带宽(all P<0.05),降低了FM终止频率(P<0.05),未显著改变叫声持续时间(P=0.35)、CF组分的峰值频率(P=0.71)及CF组分的持续时间(P=0.93)。2.在整体水平上,大蹄蝠回声定位叫声振幅与叫声持续时间、CF组分的振幅与持续时间、FM组分的振幅与持续时间在噪音与无噪音条件下均显著正相关(all P<0.05)。在个体水平上,这些声学参数之间的相关性也具有类似结果(all P<0.05)。当FM组分振幅作为控制变量时,FM组分的持续时间与带宽显著相关(P<0.05)。综上,本研究表明,大蹄蝠能够通过调整回声定位叫声的振幅、频谱特征和持续时间应对噪声干扰,相比于增加叫声持续时间,增加叫声振幅是大蹄蝠应对噪音的普遍声学反应。大蹄蝠声信号持续时间的调节具有显著的个体差异,FM组分的持续时间可能会随着FM组分的振幅和带宽的增加而增加,这种联系不仅存在于整体水平,还存在于个体间水平。长声信号的动物在噪音环境下不一定显著增加长声信号持续时间。研究动物对干扰噪音的声音响应,有必要从整体的角度还应考虑个体差异,分析叫声和亚音节水平的发声以及考虑声音变化之间的生物力学联系具有重要作用。
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