大西洋宽吻海豚（Tursiops truncatus）气泡爆发行为与发声抑制的生理机制及通讯意义

这篇研究揭示了大西洋宽吻海豚在产生气泡爆发（bubble burst）时伴随的发声抑制现象。通过两项研究（探索性研究n=553；预注册验证研究n=150）发现，气泡爆发期间声压级（RMS）显著降低（平均降幅2.4 dB），哨声（whistles）和脉冲串（burst-pulses）减少83%-94%，支持鼻囊气压释放假说。研究为海洋哺乳动物发声生理学（vocal physiology）和气泡行为的通讯功能提供了新证据。

　　

ABSTRACT
大西洋宽吻海豚的气泡爆发行为（bubble burst）与发声活动的关系首次被系统研究。传统观点认为气泡流（bubble stream）常伴随哨声，但气泡爆发期间的发声特征尚不明确。通过分析11头海豚在认知任务中自发的553次（研究1）和150次（研究2）气泡爆发，发现爆发期间峰值声压（peak amplitude）平均降低8.5 dB，均方根声压（RMS）降低2.4 dB。频谱分析显示，哨声和脉冲串分别减少67%-73%和88%-94%，回声定位（echolocation）点击减少35%-43%。

1 Introduction
气泡爆发是鲸类动物广泛表现的行为，在捕食（如驱赶鱼群）和社会互动中均具有潜在通讯功能。与连续的小气泡流不同，气泡爆发是单次大量空气从喷水孔排出的行为，可能通过声学反射特性传递信息。生理学研究表明，海豚发声依赖鼻道系统的气压调节，而气泡爆发可能导致鼻囊（vestibular sacs）快速减压，从而影响发声。

2 Methods
研究对象为美国海军海洋哺乳动物计划（U.S. Navy Marine Mammal Program）的11头宽吻海豚（8雌3雄，12-47岁）。使用CR3水听器（0.0004-180 kHz）记录声音，通过视频同步标注气泡爆发起止时间。声学分析比较爆发前2秒与爆发期间的峰值/RMS声压，并统计哨声、脉冲串（inter-click interval <10 ms）和回声定位点击的存在与否。采用线性混合效应模型（LMM）控制个体和试验间变异。

3 Results
3.1 Study 1
气泡爆发期间峰值声压降低8.5 dB（p<0.001，Cohen's d=1.55），RMS降低2.4 dB（p<0.001，d=0.94）。即使控制头部角度（<45°偏移），结果仍显著（峰值降7.5 dB）。哨声和脉冲串分别减少67%和94%，回声定位减少43%。

3.2 Study 2
预注册研究复现了相同模式：峰值声压降8.3 dB（d=1.49），RMS降2.1 dB（d=0.77）。哨声和脉冲串减少73%-88%，回声定位减少35%。

4 Discussion
研究发现支持"自由假说"——气泡爆发优先抑制高频扫频发声（哨声/脉冲串），因其需要更高鼻囊压力（Ridgway and Carder 1988）。而回声定位点击可能因需气压较低而部分保留。气泡爆发释放1-3 L空气（远低于海豚17-26 L肺活量），暗示其可能是主动通讯行为而非生理必需。未来需在隔音环境中验证是否完全停止自发点击，以及气泡声学特性（acoustic reflectance）的具体功能。

附录
频谱图示例显示，气泡爆发期间（橙色标记）高频能量显著缺失，而背景噪声中的点击可能来自其他个体。该现象为理解海洋哺乳动物多模态通讯（multimodal communication）提供了新视角。