社会复杂性假说在弱电鱼电信号通讯中的验证：六种Apteronotid鱼类的鸣叫复杂性分析

本研究针对社会复杂性假说在电信号通讯领域的适用性展开验证，研究人员通过分析六种不同社会结构的Apteronotid弱电鱼（包括领地性、半社会性和群居性物种）的鸣叫信号（chirps）复杂性，发现信号复杂性与群体规模无显著关联。结果表明，电信号模态中社会性与信号复杂性的关系可能受系统发育或生态因素而非社会结构驱动，为跨模态通讯演化理论提供了新视角。

　　

在动物通讯领域，社会复杂性假说认为复杂的社会结构会驱动信号系统的多样化。然而这一假说主要基于声学模态研究，在电信号通讯等特殊模态中尚未得到充分验证。弱电鱼类（如南美Apteronotidae）通过电器官放电（EOD）进行导航和社交，其产生的鸣叫信号（chirps）在求偶和争斗中发挥关键作用。这类鱼种的社会结构差异显著——从高度领地性的Apteronotus albifrons到群居性的Adontosternarchus balaenops，为检验社会-信号协同演化提供了理想模型。

印第安纳大学（Indiana University, USA）的研究团队在《Behavioral Ecology and Sociobiology》发表的研究中，系统比较了六种Apteronotid鱼类的鸣叫复杂性。通过电信号播放实验记录个体响应，采用峰值/波谷和拐点算法量化信号复杂度，结合主成分分析评估种内变异。结果显示：领地性物种Parapteronotus hasemani具有最复杂的多峰鸣叫，而群居性A. balaenops却表现出高度简化的信号模式，半社会性的A. leptorhynchus则介于两者之间。这一发现打破了"群体规模越大信号越复杂"的传统认知，揭示了电信号模态中社会性与信号设计的解耦现象。

关键技术包括：1）电信号播放范式（chirp playback paradigm）标准化刺激强度；2）自动鸣叫检测算法（Igor Pro软件）解析EOD频率调制；3）MATLAB复杂度评分系统（峰值/拐点计数）；4）跨物种主成分分析（PCA）比较7项鸣叫参数。研究涵盖6物种73个体，排除激素处理数据以确保基线行为可比性。

Chirp structure and complexity varied across species
数据分析显示鸣叫参数存在显著种间差异：P. hasemani的鸣叫持续时间（0.83±0.04 s）和正频率调制（PosFM 561.6±8.9 Hz）远超其他物种，而A. balaenops的鸣叫最为简短（0.03±0.002 s）且结构简单（仅1.2±0.07个峰值）。复杂度评分（峰值+拐点）显示物种间差异极显著（P<0.001），但与社会性分类无相关性。

Species variation in chirp structure was unrelated to sociality
主成分分析表明，71.2%的变异可由两个维度解释：Dim1（50.2%）关联持续时间/复杂度，Dim2（21%）反映负频率调制（NegFM）特征。值得注意的是，群居性A. devenanzii与领地性P. hasemani在变异幅度上相似，而另一群居物种A. balaenops却表现出高度 stereotyped的信号模式。

研究结论挑战了社会复杂性假说的普适性，提出电信号模态中信号演化可能受其他因素驱动：1）系统发育背景（同属物种如Adontosternarchus出现相反复杂度模式）；2）性选择压力（雄性常展示更复杂信号）；3）个体识别需求（如A. devenanzii的特异性鸣叫结构）。该发现强调了跨模态比较的重要性，为理解动物通讯的多样化演化机制提供了新的实验范式。文中特别指出，未来研究需结合自然交互场景（如群体动态、求偶行为）进一步验证实验室结果的生态相关性。