棕灶鸟二重唱中形态信息编码的性别特异性研究：音节时序与频率特征的形态约束和条件依赖性分析

本研究通过分析棕灶鸟(Furnarius rufus)的二重唱特征，首次系统探究了形态约束假说(MCH)和条件依赖性假说(CDH)在双性别信号系统中的适用性。研究发现雌鸟体况(SMI)和翅长与音节时变异质性正相关，雄鸟喙表面积(BSA)与音节/间隙时变显著相关，且二重唱最低频率负相关于雄鸟体况，揭示了二重唱时序特征可作为个体质量与配偶联盟质量的诚实信号。

　　

在鸟类声学通讯领域，二重唱(duet)作为一种特殊的合作信号系统，长期困扰着研究者们两个核心问题：双性别的形态特征如何共同塑造复合声学信号？这些信号又能否反映个体的生理状态？传统研究多聚焦雄性独唱，而忽视了雌性贡献可能携带的生物学信息。棕灶鸟(Furnarius rufus)这种南美特有灶鸟科物种，以其复杂的多音重叠二重唱成为破解这些问题的理想模型。

巴西利亚大学(Universidade de Brasília)的研究团队对27对标记个体展开系统研究。通过测量体况指数(SMI)、喙表面积(BSA)和翅长等形态参数，结合322段二重唱录音的声学分析，首次揭示了形态与声学特征的性别特异性关联。研究采用线性混合模型(LMM)分析个体与配对水平的声学参数，通过主成分分析(PCA)降维处理10个声学特征，并利用warbleR软件包提取非重叠音节段的频谱特征和节奏参数。

在个体层面，雌性展现出独特的条件依赖性模式：体况指数(SMI)和翅长与音节持续时间的变异系数(CV)呈显著正相关，意味着高体况雌鸟能产生更富变化的音节时序。而雄性则表现为形态约束效应，较大的喙表面积(BSA)与音节和静默间隙的时变异质性增强相关。配对层面的发现更令人惊喜：二重唱重叠程度与雌性体况正相关，而最低频率与雄性体况负相关，暗示重叠音节可能作为雌性质量的信号，低频成分则反映雄性状态。

关键技术包括：(1)采用漏斗式鱼陷阱捕获繁殖期个体，精确测量形态指标；(2)使用Marantz PMD660录音设备采集自然与回放诱导的二重唱；(3)通过Raven Pro 1.6.4软件人工标注音节边界；(4)运用warbleR包提取非重叠音节的频谱-时域特征；(5)采用主成分分析(PCA)降维后建立线性混合模型(LMM)分析形态-声学关联。

研究结果部分，"音节时序的二重唱结构"显示：雌性体况每增加1单位，音节时变CV提升16%，证实呼吸循环效率影响发声灵活性；而雄性喙表面积每增大1mm²，音节和间隙时变CV分别增加41%和46%，反映喙形态对发声运动的机械约束。"配对层面的时序结构涌现"揭示：高体况雌鸟参与的配对产生更紧密的音节重叠(协调分数提升21%)，可能通过增强配偶联盟信号威慑竞争者。"频率与形态的弱关联"则发现仅二重唱最低频率与雄性体况负相关，其他频谱参数无显著关联，挑战了传统形态约束假说的普适性。

讨论部分强调，该研究突破性地证实二重唱不同组分可编码双性别的异质信息：时序特征同时受条件依赖性和形态约束调控，而频率特征仅有限反映雄性状态。这一发现为理解合作信号系统的进化提供了新视角——配偶可能通过互补的信号维度，分别传递个体质量与联盟强度信息。未来研究需结合回放实验，验证接收者能否解码这些形态关联特征，以及其在配偶选择与领地防御中的具体功能。论文发表于《Autoimmunity Reviews》，为动物声学通讯领域建立了跨性别研究的典范。