淡水龟幼体阶段过渡中声学通讯与环境因素协同驱动掘进行为的机制研究

研究人员针对龟类幼体在缺乏亲代照顾情况下如何协调群体行为这一科学问题，通过研究北美拟鳄龟（Chelydra serpentina）半自然巢穴中的声学信号与掘进行为，发现幼龟通过声学通讯（vocalization）协调群体掘进活动，同时环境因素（温度、降雨）通过直接和间接途径影响行为时序。该研究首次证实非亲代照顾类群中声学信号的社会协调功能，为脊椎动物早期社会行为演化提供新见解，成果发表于《Animal Behaviour》。

　　

在动物行为学领域，幼体如何协调关键生命阶段过渡始终是重要科学问题。现存主龙类（鸟类和鳄类）利用复杂的声学信号实现亲代照顾和胚胎通讯，而作为其姐妹群的龟类虽具备发声能力却缺乏亲代照顾，这为研究非亲代照顾系统中声学通讯的演化提供了独特窗口。北美拟鳄龟幼体在 subterranean（地下）巢穴中发出的 vocalizations（声学信号）被认为可能协调同步孵化或出巢行为，但其具体功能机制尚未明确。

多伦多大学（University of Toronto）的研究团队通过两年野外实验，结合声学记录仪和红外相机监测半自然巢穴中幼龟行为，首次揭示声学信号与环境因素协同调控掘进行为的双路径机制。研究发现：幼龟 vocalizations 与巢内运动呈显著正相关，证实声学信号直接触发群体协作；同时环境因素通过温度-时间节律间接调控行为时序，表现为晨间低温时段掘进活动最活跃。该成果突破性地证实了非亲代照顾系统中声学通讯的社会协调功能，为理解脊椎动物早期社会行为演化提供新范式，发表于《Animal Behaviour》。

关键技术包括：（1）原位声学监测系统记录巢穴 vocalizations 和 movement bouts（运动片段）；（2）结构方程模型（SEM）解析环境-行为因果关系；（3）深度学习算法（Kaleidoscope Pro 5.4.3）实现声学信号自动分类；（4）温度记录仪同步监测巢穴微环境；（5）相机陷阱量化出巢同步性。

研究结果
巢穴出巢同步性
85.5%幼体在首例出巢后24小时内完成群体出巢，但个体间隔达5-201分钟，显著低于海龟的紧密同步模式。这表明同步性可能主要服务于掘进能耗优化而非捕食者稀释效应。

模型验证与声学特征
定制聚类算法对 percussive vocalizations（敲击式发声）的识别准确率达65%，但 harmonic vocalizations（谐波发声）识别存在局限。声学分析显示发声与掘进时长显著相关（R²=0.82），验证声学监测作为行为代理指标的可靠性。

环境与行为的因果路径
SEM揭示两条调控路径：直接路径中时间（β=0.34）和温度（β=-0.18）主导掘进时序；间接路径中降雨通过增强 vocalizations（β=0.26）促进群体协作。温度每降低1°C，发声频率提升13%。

讨论与意义
该研究确立龟类幼体声学通讯的三重功能：（1）作为社会线索协调群体掘进，降低个体能耗；（2）通过温度-时间耦合机制规避地表热风险；（3）利用降雨声掩蔽效应减少捕食者探测。相较于主龙类亲代照顾驱动的声学信号演化，龟类独立演化出基于群体选择的发声系统，为理解脊椎动物社会行为多样性提供新视角。深度学习方法的应用突破传统行为监测局限，为地下生态学研究建立技术范式。未来研究可拓展至其他埋巢物种，探究声学通讯与生活史策略的协同演化关系。