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成都生物所在流水噪音塑造两栖类鸣声信号进化研究中获进展
发表日期: 2021-08-13 作者: 崔建国 文章来源:
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 根据声音适应性假说(acoustic adaption hypothesis, AAH),动物的鸣声信号应该朝有利于在所处环境中高效传播的方向进化。目前,关于AAH的研究多集中于植被对动物声音的影响,从环境噪音的角度对AAH进行检验的工作相对较少。另外,与噪音相关的AAH研究中,仅有少数几个声学特征被用于大尺度分析。 

 近期,中国科学院成都生物研究所动物行为与仿生项目组,以蛙科和蟾蜍科的105个物种为对象,整合多种方法,探究了具有高强度噪音特征的湍流环境对动物鸣声信号进化的影响。研究人员收集了上述类群的鸣声环境、体型大小、鸣声主频、调频和谐波等特征。基于12S16SCXCR4RAG-1四个基因的序列,采用贝叶斯算法构建了这些类群的系统演化关系。最后,采用基于系统演化的广义最小二乘法(phylogenetic generalized least squares, PGLS)模型,分析了流水噪音环境如何塑造无尾两栖动物的声音特征。 

 结果表明:1)鸣声环境和体型大小均为系统发育相关的因素,但谐波和调频特征不是系统发育相关的因素;2)流水类群的声音主频显著高于静水类群(4.59 ± 3.99 kHz vs. 1.69 ± 0.84 kHz),两者的频率差异主要由动物体型和生境差异所导致;3)无论蛙科还是蟾蜍科,静水类群都有更多的物种具有谐波和明显的调频特征。AAH认为,噪音环境会驱动动物的频率向高频进化,并且抑制频域轮廓特征的复杂化。因此,我们的研究结果支持AAH对噪音环境的预测。本研究对动物在流水和噪音污染环境中的适应和进化,均具有重要的启示。 

 研究结果以“Noise constrains the evolution of call frequency contours in flowing water frogs: a comparative analysis in two clades”为题,发表于Frontiers in Zoology。中国科学院成都生物研究所赵龙辉博士为论文第一作者,崔建国研究员为通讯作者;海南师范大学汪继超教授和美国美国圣约翰大学Juan C. Santos博士为合作作者。本研究得到国家自然科学基金项目、中国科学院青年创新促进会项目和中国科学院西部之光项目的资助。 

 原文链接 

  1. 流水环境代表物种小湍蛙(左)及其栖息环境(右)。 

  2. 流水和静水类群鸣声主频与体型大小的关系(PGLS模型结果)。 

  3. 蛙科和蟾蜍科物种的系统发育树、栖息地类型和声音特征,其中蓝色粗线代表蟾蜍科,橘红色粗线代表蛙科。 


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