鸦科鸟类警戒鸣叫的声学变异：形态、生态与系统发育的交互影响

《Animal Cognition》：Acoustic variation in alarm calls of Corvidae–effect of morphology, ecology and phylogeny

本研究针对鸦科鸟类警戒鸣叫的声学特征，通过系统分析66种鸦科动物的鸣叫数据，结合系统发育比较方法，揭示了体型大小与峰值频率的负相关关系（PGLS, β=-0.201, p=0.001），并发现栖息地开阔度显著影响峰值频率变化（p=0.013），支持声学适应假说（AAH）在非鸣唱信号中的适用性。该研究为动物声学通信的进化机制提供了新证据，发表于《Animal Cognition》。

　　

在动物通信领域，声学信号如何适应环境一直是无数学者关注的焦点。鸟类通过鸣叫传递信息，但不同鸣叫类型的功能差异显著：求偶鸣唱需远距离传播，而警戒鸣叫多用于短距离预警。声学适应假说（Acoustic Adaptation Hypothesis, AAH）认为，鸟类声学信号的结构会受栖息地传输特性影响，但这一假说多在鸣唱研究中验证，对警戒鸣叫的关注较少。鸦科鸟类（Corvidae）作为全球分布广泛的智慧鸟类，其警戒鸣叫多样且复杂，是探究声学适应机制的理想模型。

为厘清形态、生态与系统发育对鸦科警戒鸣叫的影响，捷克南波西米亚大学的研究团队收集了66种鸦科物种的警戒鸣叫录音，涵盖21个属（占全科87.5%）。通过生物声学软件（Luscinia、Raven Pro）量化峰值频率（peak frequency）、峰值频率变化（peak frequency change）、谐波性（harmonicity）和鸣叫时长（call duration）四个参数，并结合物种体重、栖息地类型（开放/混合/封闭）及系统发育树，进行系统发育广义最小二乘（PGLS）分析。

关键方法概述

研究整合了公共数据库xeno-canto（421段录音）和野外录制（123段）的鸦科警戒鸣叫，使用定向麦克风和马兰士录音设备在自然条件下采集。通过聚类分析区分不同鸣叫类型，并利用最大简约法重建声学特征的进化轨迹。统计分析中引入Pagel’s λ和Blomberg’s K评估系统发育信号。

研究结果

1. 系统发育信号强度差异

峰值频率（λ=0.90, K=0.67, p<0.001）、峰值频率变化（λ=0.56, K=0.28, p=0.014）和谐波性（λ=1.00, K=0.35, p=0.038）均显示显著系统发育信号，表明这些特征受祖先历史影响；而鸣叫时长（λ=0.00, K=0.18, p=0.296）无系统发育约束，可能更易受生态压力驱动。

2. 体型对声学特征的影响

体重与峰值频率呈显著负相关（PGLS, β=-0.201, t=-3.377, p=0.001），大型鸦科（如渡鸦Corvus corax）鸣叫频率更低，符合发声器官（syrinx）的物理限制理论。但体重对频率变化、谐波性和时长无显著影响（p>0.05）。

3. 栖息地开阔度的生态驱动

封闭栖息地（如森林）物种的峰值频率变化显著低于开放栖息地物种（p=0.047）和泛化物种（p=0.007），支持AAH预测：密集植被中高频调制信号易衰减，故森林鸦科倾向使用频率稳定的鸣叫。但栖息地类型对峰值频率、谐波性和时长无显著影响。

结论与意义

本研究首次在鸦科警戒鸣叫中验证了AAH的部分适用性：峰值频率变化受栖息地选择驱动，而峰值频率更多受体型和系统发育制约。鸣叫时长作为生态可塑性特征，可能反映物种特定的社会需求（如集群警戒）。结果强调，非鸣唱信号的进化机制需结合多维度因素分析，为理解动物声学通信的适应性进化提供了新视角。未来需深化鸣叫功能分类（如惊飞alarm与群聚mobbing呼叫），以更精准揭示声学结构的生态意义。