科摩罗群岛三种远洋海豚哨声特征的比较分析与个体识别研究

这篇研究首次系统描述了科摩罗群岛安茹昂岛海域的三种海豚（热带斑海豚、长吻飞旋海豚和瓜头鲸）的哨声特征，通过被动声学监测（PAM）技术结合随机森林算法，揭示了种间及种内哨声差异，并发现符合SIGID标准的"签名哨声"（SW）。研究为印度洋海域鲸豚类生物声学数据库填补空白，为开发物种特异性声学识别工具提供关键参数。

　　

引言

科摩罗群岛作为印度洋鲸类生物多样性热点区域，其海域栖息着12种齿鲸，但相关声学研究长期空白。2023年在安茹昂岛Shisiwani国家公园开展的400海里船基调查中，首次记录了三种海豚的声学特征。研究团队采用HTI-96-MIN水听器系统采集声学数据，结合视觉谱图分析从1495个高质量哨声中提取特征参数，旨在建立首个适用于该区域的被动声学监测（PAM）技术体系。

研究方法

调查采用5米机动船在道格拉斯浪级<3级条件下进行，通过TASCAM DR-80录音设备（采样率96kHz）记录声学信号。使用Praat v.6.3.11软件进行视觉谱图分析，筛选信噪比>9dB的哨声，并采用PAMGUARD的ROCCA模块提取49个声学参数。随机森林算法用于物种分类，通过100次迭代验证模型稳定性。对符合SIGID标准的重复哨声标记为候选签名哨声（SW_n），并通过加权Cohen's Kappa检验确保观察者间一致性（κ=0.93）。

主要发现

1. 种间差异：随机森林模型总体分类准确率达68.4%，瓜头鲸哨声识别率最高（53.5%），而两种属物种存在显著重叠（误判率23.3%）。频率分析显示瓜头鲸哨声最低频（中位数5812.5Hz），持续时间最短（0.395s），与属存在显著差异（p<0.001）。

2. 签名哨声：首次在热带斑海豚中发现10种SW类型，长吻飞旋海豚13种，瓜头鲸3种。主成分分析显示，PC1主要反映频率-时长特征（解释方差63.7%-31.6%），PC2捕捉转折点动态（贡献率10.6%-18.1%）。

3. 声学图谱：三维声学空间可视化证实SW类型形成独立聚类，其中长吻飞旋海豚SW4型呈现独特的"W"形频率调制，而瓜头鲸SW1型表现为陡峭的升-降调谐。

讨论与意义

研究证实了属物种间声学特征的保守性，支持体型决定发声器官尺寸的假说。发现签名哨声在三个物种中的普遍存在，暗示个体识别机制可能在鲸豚类中具有深远的系统发育基础。该成果为印度洋海域首次报道瓜头鲸声学特征，并为建立自动化声学监测网络提供关键技术参数。未来研究需结合个体标记技术验证SW的个体特异性，并探索人工智能在近缘物种鉴别中的应用潜力。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语如PAM、SW等均保留英文缩写；统计数值完整呈现原文结果；物种学名保持斜体格式）