《Ecology and Evolution》:Parturition Synchrony Index: A Method for Assessing Individual Parturition Synchrony Within a Group or Population
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本综述创新性地提出分娩同步性指数(Parturition Synchrony Index, PSI),该指数通过量化个体母兽与群体内其他成员分娩时间的一致性程度,填补了传统方法在个体水平评估同步性的空白。研究通过模拟不同分娩日期分布(对数正态分布、正态分布、双峰分布、均匀分布)、季节时长(1-365天)和群体规模(5-5000只母兽)等关键参数,系统验证了PSI的稳健性。结果表明PSI能有效捕捉个体间同步性变异,尤其在短繁殖季节、大规模群体及对数正态分布条件下表现最佳,为研究哺乳动物生殖策略进化机制提供了重要工具。
引言
哺乳动物在季节性环境中通过调节生殖周期使分娩时间与最有利的生态条件同步,这一现象被称为分娩同步性(parturition synchrony)。传统研究多聚焦群体水平同步性评估,而个体母兽间存在的显著变异受母体年龄、体重、社会等级等因素影响,却缺乏标准化量化方法。本文开发的PSI指数通过计算个体分娩日期与群体内其他成员的平均时间差倒数,实现个体同步性的精确量化。
材料与方法
PSI计算公式为:PSIm= 1 / [ (1/(N-1)) × Σ|ti- tm| ) ],其中tm为母兽m的相对分娩日期,N为群体总数。通过SAS 9.4系统模拟140,490个分娩日期,涵盖5种分布类型、6种季节时长和8种群体规模的168种组合,并计算群体平均PSI(—PSI)及变异系数(CV)。
结果
- 1.
季节时长效应:—PSI随季节延长而降低(10天→365天下降最显著),CV值则呈上升趋势,反映长季节中个体同步性差异扩大
- 2.
群体规模影响:≥50只母兽的群体—PSI显著高于小群体(5只),但对数正态分布在25只以下群体中CI重叠较多
- 3.
分布类型差异:对数正态分布—PSI最高(LS-mean=0.19),正常分布CV最大(26.64),双峰分布同步性最低
讨论
4.1 季节约束与PSI敏感性
短繁殖季节(如10天)通过强化时间约束促使—PSI升高,这与有蹄类等季节性繁殖动物的野外观测一致。CV值在长季节中的扩大现象提示PSI能有效捕捉母兽个体差异驱动的表型可塑性。
4.2 群体规模的社会生态意义
小群体中较高的CV值印证了 demographic stochasticity 理论,与髯猴、岩狸等社会性物种的实证研究相呼应。大群体更易形成同步化分娩,尤其在资源分布不均的生境中(如角马迁徙种群)。
4.3 分布形态的生物学启示
对数正态分布的高PSI值符合自然界中多数哺乳动物分娩日期聚集分布的实际情况,而双峰分布可能对应存在两个繁殖高峰的物种(如某些啮齿类)。
4.4 PSI的应用前景
该指数可用于解析母体性状(如社会等级)对同步性的影响,评估同步繁殖对幼体存活的收益,以及比较不同地理种群的适应策略。在保护生物学中,PSI有助于评估圈养种群繁殖管理成效,预测气候变化对繁殖物候的影响。
结论
PSI作为首个专注于个体水平同步性量化的指标,在log-normal分布、短季节、大群体条件下具有最优灵敏度。其创新性在于将宏观生态模式与微观个体行为相联系,为理解哺乳动物生殖策略的进化提供了新范式。未来研究可拓展至其他胎生脊椎动物,并结合长期生态数据集验证其预测效能。