编辑推荐:
为探究环境噪音对鱼类群体决策等行为的影响,研究人员以孔雀鱼(Poecilia reticulata)为模型,利用五臂迷宫及重复测量设计开展研究。发现噪音对速度、凝聚力无显著影响,群体个性主导行为差异,为理解动物集体行为提供新视角。
在神秘的水生世界里,许多鱼类选择以群体的形式生活,这种生活方式不仅能提升觅食效率、优化运动协调性,还能有效躲避天敌,为它们的生存带来诸多关键的适应性优势。然而,当宁静的水下环境被人类活动产生的噪音打破,这些依赖群体互动的鱼类会面临怎样的挑战?目前,学界对环境噪音如何影响鱼类在社会情境下的决策行为 —— 这一群体生活的核心组成部分 —— 知之甚少。多数研究聚焦于集体运动层面,而对群体决策动态的关注不足,尤其是在人为噪音污染日益严重的背景下,解析噪音对鱼类社会决策的影响机制变得尤为迫切。
为填补这一研究空白,英国布里斯托大学(University of Bristol)的研究团队以特立尼达孔雀鱼(Poecilia reticulata)为研究对象,开展了一项颇具创新性的研究。该研究通过模拟声学噪音污染场景,深入探讨了环境噪音对鱼类群体凝聚力、运动动态及集体决策的影响,并着重分析了群体层面的行为一致性差异。相关成果发表在《Scientific Reports》上,为理解动物集体行为的驱动因素提供了关键 insights。
研究人员采用了高分辨率的实验技术手段来捕捉鱼群的行为细节。首先,构建了一个放射状对称的五臂迷宫作为实验场域,利用 overhead 视频拍摄结合 idTracker 自动化追踪软件,以 25 fps 的帧率记录个体轨迹,获取精确的运动数据。实验设计为重复测量范式,同一鱼群在四天内交替接受两种处理:对照组播放鱼缸背景音,噪音组则叠加白噪音(模拟人为噪音污染),通过这种方式评估行为响应的时间稳定性。
噪音对群体基础行为参数的影响
研究发现,环境噪音对孔雀鱼的平均游动速度无显著影响(treatment vs. control: estimate = -0.30 ± 0.18 SE, 95% CI [-0.66, 0.06])。尽管随着测试天数增加,个体速度呈现下降趋势,但这一变化与噪音处理无关,提示可能是鱼群对实验环境的熟悉度增加所致。
群体凝聚力指标(各臂内个体数量的标准差均值)在噪音组与对照组间无显著差异,概率分布函数(PDF)分析也显示,两组鱼群在臂占据模式上高度相似,多数时间聚集在 1 - 2 个臂内,极少出现完全分散状态。这表明,白噪音并未破坏鱼群的空间聚集结构,与过往部分研究中噪音导致凝聚力下降的结论不同,暗示孔雀鱼可能对该类型噪音具有一定的行为韧性。
噪音对群体决策动态的影响
在探索行为(总臂进入次数)方面,测试天数是主要影响因素,随着实验推进,鱼群表现出更积极的探索倾向(estimate = 10.61 ± 3.69 SE, 95% CI [3.25, 17.97]),而噪音处理的影响未达显著水平。然而,在集体决策的核心环节 —— 领导 - 跟随动态中,噪音展现出特异性作用:噪音组的跟随事件(进入已被占据臂的次数)显著少于对照组(treatment vs. control: estimate = 13.38 ± 6.69 SE, 95% CI [-26.72, -0.03]),但领导尝试次数(进入空臂的次数)不受影响。这导致噪音组中领导尝试在总臂进入行为中的比例显著升高,提示噪音可能干扰了个体对社会线索的响应能力,使跟随行为减少,但未抑制主动探索的领导倾向。
群体个性的主导作用
研究中最引人注目的发现是群体间行为差异的高度可重复性。通过组内相关系数(ICC)分析发现,所有行为参数(速度、凝聚力、探索行为、领导 / 跟随事件)均表现出显著的群体间变异,重复性值(R)介于 0.676 - 0.776 之间,且 p <0.001。这表明,不同鱼群在行为模式上存在稳定的 “群体个性” 差异,这种差异对行为变异的解释力远超环境噪音处理。群体个性的存在可能源于个体间稳定的行为倾向或群体成员间的互动模式,其对集体决策的影响凸显了社会结构内在属性的重要性。
综合研究结果,环境噪音对孔雀鱼鱼群的影响呈现出有限性与特异性:尽管噪音轻微干扰了跟随行为,但其对群体凝聚力、探索行为和领导尝试的影响均不显著,而群体层面的个性差异才是驱动行为变异的主要因素。这一发现挑战了 “环境压力主导群体行为” 的传统认知,揭示了群体内部稳定的行为特质在集体决策中的核心地位。
该研究的意义不仅在于拓展了我们对鱼类社会行为的理解,更为评估人为噪音的生态影响提供了新维度。以往研究多聚焦于噪音对个体生理或简单运动的干扰,而本研究首次在群体决策层面证实了动物对噪音的适应性潜力,同时强调群体个性可能成为缓冲环境压力的重要机制。未来研究可进一步探索群体个性的形成机制及其与环境压力的交互作用,这对于预测生物群落对人为干扰的响应、制定针对性保护策略具有关键意义。