四种杜鹃属鸟类雌性气泡鸣叫的种内与种间变异比较分析及其进化意义

研究人员针对杜鹃属(Cuculus)四种鸟类（大杜鹃C. canorus、东方杜鹃C. optatus、印度杜鹃C. micropterus和小杜鹃C. poliocephalus）雌性气泡鸣叫的种间相似性难题，通过采集2021-2023年韩国繁殖季的声学数据，量化分析了7项鸣叫参数（NN/DT/DN/DI/HF/LF/DF）。研究发现所有参数均存在显著种间差异（p<0.001），其中大杜鹃鸣叫音符数最多（NN=19），东方杜鹃频率最低（LF=0.57kHz），但声谱结构高度重叠。特别揭示大杜鹃个体内变异(CVi)显著高于其他物种，为理解鸟类声音进化与物种识别提供了新视角。

　　

在鸟类世界中，杜鹃家族的雄性以其独特的"布谷"声闻名遐迩，但雌性发出的气泡状鸣叫却长期困扰着研究者——四种近缘杜鹃雌鸟的叫声听起来几乎一模一样。这种惊人的相似性不仅让野外观察者难以辨别物种，更引发了进化生物学的深层思考：为何雄性鸣叫具有鲜明物种特异性，而雌性鸣叫却保持高度保守？这种性二型现象是否与杜鹃特殊的巢寄生习性有关？

为解开这个谜题，韩国研究人员对在韩国繁殖的四种杜鹃（大杜鹃、东方杜鹃、印度杜鹃和小杜鹃）展开系统性研究。通过分析2021-2023年繁殖季采集的2336个音节，研究团队首次量化比较了音符数(NN)、时间参数(DT/DN/DI)和频率特征(HF/LF/DF)等7项声学指标。论文发表在《Avian Research》的这项研究，不仅揭示了隐藏在相似表象下的种间差异，更发现了颠覆认知的个体变异模式。

研究采用标准化声学记录设备（Zoom H1n/H4n录音笔和智能手机），在全国范围每日4:00-20:00采集样本，通过Raven Pro 1.6.5软件提取声学参数。对156只大杜鹃、37只东方杜鹃、17只印度杜鹃和16只小杜鹃的鸣叫进行主成分分析(PCA)和变异系数(CV)计算，采用Kruskal-Wallis检验比较种间差异，并通过潜在个体编码(PIC)指数评估个体识别潜力。

结构差异揭示隐藏特征
尽管声谱图显示四种杜鹃雌鸟鸣叫结构相似，定量分析却显示所有参数均存在显著差异(p<0.001)。大杜鹃以最多音符数(NN=19)和最长持续时间(DT=1.83s)脱颖而出，而东方杜鹃则产生最低频鸣叫(LF=0.57kHz)。小杜鹃虽音符数与东方杜鹃相近(p=0.49)，但频率参数显著更高(HF=3.58kHz)。值得注意的是，体质量与音符数呈正相关趋势，94.5g的大杜鹃平均产生19.8个音符，而59.2g的小杜鹃仅8.44个。

主成分分析重叠与分化
PCA提取的三个主成分(累计解释率84%)显示：PC1(39%)反映音符数与持续时间负相关，PC2(27%)关联频率与间隔时间，PC3(18%)体现音符时长与低频的关系。虽然PC1显示所有物种差异显著（除东方vs印度杜鹃p=0.09），但PC3中仅东方杜鹃显著区别于其他物种，表明关键识别特征可能超出人类听觉范围。

个体变异模式颠覆认知
大杜鹃展现出反常的个体内高变异(CV_i=24.09)，其音符数PIC值仅0.77，显著低于其他物种。相反，东方杜鹃、印度杜鹃和小杜鹃在多数参数上表现出更强的个体稳定性（PIC>1），如小杜鹃低频的PIC达1.58。这种分化暗示大杜鹃可能采用更灵活的发音策略。

讨论部分指出，传统"功能不对称"假说（认为雌鸟只需识别雄鸟叫声）已不能完全解释这些发现。考虑到雌性气泡鸣叫可能兼具恐吓宿主（模仿猛禽声）和求偶双重功能，其保守性可能反映进化史上的权衡选择。大杜鹃突出的个体变异或许与其更广泛的宿主选择策略相关，而其他杜鹃相对稳定的鸣叫特征可能有利于特定宿主识别。

这项研究不仅为杜鹃物种鉴定提供了量化标准（如东方杜鹃DI>0.1s可区别于印度杜鹃的0.08s），更深化了对鸟类声音进化机制的理解。后续研究可结合回放实验，验证这些细微差异是否被同类感知，并探讨巢寄生压力如何塑造雌性鸣叫的进化轨迹。该成果为动物通信系统的性二型演化研究树立了新范式。