《Behavioral Ecology and Sociobiology》:Do personality traits measured in the lab correlate with corresponding behaviours in the wild? Insights from stream-dwelling Arctic charr (Salvelinus alpinus)
编辑推荐:
本研究针对实验室测量的动物个性特征能否真实反映自然环境中相应行为这一生态学核心问题,以溪流栖息的北极红点鲑(Salvelinus alpinus)为模型,通过对比分析96尾幼鱼在标准化实验室测试与半自然溪流围栏中的风险行为(胆量)和攻击性表现。结果显示:虽然两种行为在实验室和野外各自情境下均表现出个体一致性(重复性R=0.20-0.92),但跨情境间无显著相关性,且未形成胆量-攻击性行为综合征。研究表明实验室测试可能无法完全捕捉复杂生态情境中的行为表达,强调需改进实验方法以提升其生态效度。
在动物行为生态学研究领域,个体行为的一致性变异——即动物个性(animal personality)——已被证实是影响个体适合度、群体动态及进化过程的关键因素。然而长期以来,该领域研究多依赖于实验室环境下标准化测试的结果,这些受控条件能否真实反映自然环境中受复杂生态因子调控的行为表达,始终是学界争论的焦点。北极红点鲑(Salvelinus alpinus)作为典型鲑科鱼类,因其高度的行为可塑性及已在实验室和自然环境中积累丰富研究基础,成为验证个性特征跨情境一致性的理想模型。
为探究实验室测量的个性特征与自然环境中相应行为的关联性,研究人员在冰岛Grímsá溪流捕获96尾1-2龄幼鱼,通过可见植入弹性体(VIE)进行个体标记后,先后在实验室和半自然溪流围栏中开展重复行为测试。实验室测试采用带庇护所的旷场测试(OFTS)评估胆量,通过记录鱼类离开庇护所延迟时间、活动距离等指标;攻击性则通过镜像测试量化鱼类与镜像互动时间。野外实验设置12个围栏(2.5×1×1m),分高/低庇护所可用性(HSA/LSA)两种处理模拟不同捕食风险,通过直接观察记录个体攻击行为(追逐、冲撞次数)及模拟北极燕鸥捕食攻击后的风险应对行为(恢复活动潜伏期)。
关键方法层面,研究采用贝叶斯多变量广义线性混合模型(Bayesian multivariate generalized linear mixed model)分析行为重复性(计算为个体间方差与总方差比值)及跨情境相关性。通过主成分分析(PCA)整合实验室胆量相关变量(活动距离、庇护所停留时间等),并利用留一法交叉验证(LOO)比较不同处理组方差结构。
行为性状的可重复性
数据显示,胆量和攻击性在实验室(R胆量=0.20, 95%CI[0.03;0.41];R攻击性=0.92,[0.70;1.00])和野外(R胆量=0.23,[0.06;0.43];R攻击性=0.73,[0.61;0.85])环境中均呈现显著个体一致性,且攻击性重复性普遍高于胆量。这一模式与鲑科鱼类通过稳定社会等级维持群体结构的生态特性相符,而胆量可能受饥饿状态等内因调控表现出更高可塑性。
行为关联性
跨情境相关性分析显示,实验室与野外测量的胆量(r=0.10[-0.54;0.76])或攻击性(r=-0.33[-0.81;0.33])均无显著关联。同时,两种环境下均未检测到胆量-攻击性行为综合征(实验室:r=0.47[-0.01;0.87];野外:r=-0.29[-0.85;0.50])。值得注意的是,实验室攻击性与野外胆量呈负相关(r=0.55[0.07;0.91]),这可能反映大型个体在面临真实风险时采取更保守策略的资产保护原则(asset protection principle)。
环境因子影响
野外环境中,攻击性表达受多重因子调控:较大个体攻击性更强(β=0.65[0.36;0.96]),低温环境(β=-0.34[-0.61;-0.06])和低庇护所可用性处理(β=1.11[0.35;1.93])均促进攻击行为。相反,胆量未受体重、水温或庇护所处理影响,说明风险应对行为可能受内在状态因子主导。
讨论部分强调,社会情境差异(实验室孤立测试 vs. 野外群体互动)可能是导致跨情境相关性缺失的关键机制。实验室镜像测试创造体型对称的人工竞争场景,而自然环境中体型差异主导的真实社会互动会促使个体调整行为策略。此外,静水实验室与流水自然栖息地的环境差异也可能通过感知运动约束影响行为表达。
本研究通过严谨的跨情境设计证实,虽然北极红点鲑个体行为在特定环境下具有稳定性,但标准化实验室测试难以预测其在复杂生态场景中的行为表现。这一发现对动物个性研究的方法学提出重要警示:需开发更贴近自然条件的实验范式,同时审慎评估野外行为测量的生态干扰因素。该成果为理解行为可塑性如何促进物种适应环境异质性提供了新视角,对预测种群动态及保护管理策略制定具有启示意义。