巢防御交配系统中的 natal 印记行为与性别偏向扩散研究

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:Animal Behaviour 2.3

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  为探究性别偏向扩散(SBD)与交配系统复杂关联及非鸟兽类群理论适用性问题,研究人员以加拿大安大略省奥佩 ongo 湖小嘴鲈鱼(Micropterus dolomieu)为对象,结合分子谱系重建与个体标记数据展开研究。发现雄鱼具更强 natal 印记与巢位忠诚,雌鱼偏向扩散,为解析湖泊种群结构调控机制提供洞见。

  
在动物行为与进化生物学领域,性别偏向扩散(Sex-biased Dispersal, SBD)现象长期被认为与交配系统中的繁殖权衡密切相关。传统理论认为,雄性竞争激烈的物种中雌性更倾向扩散,反之亦然。然而,随着研究拓展至非鸟类和哺乳类类群,该理论的普适性受到质疑 —— 不同类群的繁殖策略、亲代投资(Parental Care)模式等生命史特征可能对扩散方向产生更复杂的影响。在此背景下,解析交配系统与 SBD 的真实关联机制,成为理解种群遗传结构、物种适应性演化的关键科学问题。

为填补这一理论空白,加拿大安大略省自然资源部(Ontario Ministry of Natural Resources, OMNR)的研究人员聚焦于小嘴鲈鱼(Micropterus dolomieu)这一典型巢防御型鱼类,开展了一项融合行为生态学、种群遗传学与扩散理论的跨学科研究。该物种具有雄性守护巢区并承担亲代抚育的独特繁殖策略,为检验 “交配系统驱动 SBD” 的理论假设提供了理想模型。研究成果发表于《Animal Behaviour》,为揭示自然种群结构调控机制提供了新视角。

研究技术方法


研究团队综合运用分子谱系重建与个体标记技术,结合多变量空间自相关分析(Multivariate Spatial Autocorrelation Analysis),对奥佩 ongo 湖(45°42′N, 78°22′W)的小嘴鲈鱼种群展开分析。具体包括:通过微卫星基因型数据构建分子谱系,追踪个体间遗传关系;利用标记重捕法记录雌雄鱼的空间移动模式;借助空间自相关分析检测精细尺度的遗传结构差异,量化 natal 印记行为(Natal Philopatry,指个体倾向于返回出生地繁殖的行为)与扩散偏向。

研究结果


空间遗传结构的性别差异


2012 年与 2013 年的遗传空间自相关分析显示,雄性护巢个体呈现显著的正向空间遗传结构:2012 年在 150 m 和 250 m 距离类中检测到显著正相关系数(r值),2013 年该效应延伸至 350 m 范围;而雌性产卵个体在两年间均未表现出明显空间遗传结构,表明雄性具有更强的 natal 印记与巢位忠诚(Nest Site Fidelity)。

扩散模式的性别偏向


结合个体移动数据,研究发现雌性扩散距离显著大于雄性,呈现典型的雌性偏向扩散(Female-biased Dispersal)模式。这一结果与 territorial 巢防御物种中雄性亲代投资驱动 natal 印记的理论预测一致(Dobson, 2013;Greenwood, 1980)。

研究结论与讨论


本研究证实,小嘴鲈鱼的 SBD 模式符合 “雄性护巢 - 雌性扩散” 的理论预期,但进一步分析表明,亲代投资、繁殖成本等生命史特征对扩散方向的影响可能超越交配系统本身。例如,雄性护巢行为伴随的领域防御成本,使其倾向于利用熟悉生境提高繁殖成功率;而雌性通过扩散规避近亲交配风险并拓展资源获取范围。

该研究的科学意义体现在三方面:其一,为非哺乳类动物的 SBD 机制提供了实证案例,揭示生命史特征与交配系统的协同演化对扩散模式的塑造作用;其二,通过分子谱系与空间遗传分析的结合,解析了大型异质湖泊中种群结构的微尺度调控机制,为渔业资源管理提供了理论依据;其三,架起行为生态学、种群遗传学与扩散理论的桥梁,推动跨学科视角下物种适应性演化研究的发展。

值得关注的是,研究数据公开于 GitHub 平台(https://github.com/RyanFranckowiak/Sex-biased-dispersal),包含微卫星基因型、巢位坐标及分析代码,为后续同类研究提供了重要参考资源。本研究不仅深化了对动物扩散行为演化的理解,也为探讨气候变化下物种迁移策略提供了基础框架。

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