《International Journal of Zoology》：Is Righting Response Repeatable Across Years in the Painted Turtle (Chrysemys picta)?
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具备坚硬外骨骼或龟甲的动物（如刚出壳、需从巢穴穿越陆地抵达水体的幼龟）被翻转后能否翻正，可能对其生存极为重要。然而，翻正能力在成体龟类中的测试相对较少。这尤其令人意外，因为翻正能力可能是评估生存等适合度（fitness）方面的有用性状，而成体龟类在怀卵时也会上
具备坚硬外骨骼或龟甲的动物（如刚出壳、需从巢穴穿越陆地抵达水体的幼龟）被翻转后能否翻正，可能对其生存极为重要。然而，翻正能力在成体龟类中的测试相对较少。这尤其令人意外，因为翻正能力可能是评估生存等适合度（fitness）方面的有用性状，而成体龟类在怀卵时也会上岸掘穴产卵或寻找新的水体。研究人员利用一项关于彩绘龟（Chrysemys picta）的长期研究数据，检验了个体翻正反应（righting response）在跨年度间的重复性（repeatability），随后检验了翻正能力在幼体与成体之间、怀卵雌性与非怀卵雌性之间、以及雄性（male）与雌性（female）之间是否存在差异。结果显示，翻正反应（以翻正时间或翻正成功率衡量）在个体龟内重复性较差。体型（size）是翻正时间的显著预测因子，体型较小的龟翻正更快。怀卵雌性翻正成功的可能性并未显著更高，翻正速度也不比非怀卵雌性更快。雄性（male）与雌性（female）的翻正反应之间亦无差异。上述结果表明，在彩绘龟中翻正能力主要受体型制约，因而在个体内不具重复性，不应被用作适合度的替代指标（proxy for fitness）。
研究背景与问题：在野生脊椎动物种群中，直接测量适合度（fitness）在操作上往往困难甚至不可行，因此研究者常以体况、生长率或运动表现（performance）等个体变量作为相对适合度的替代指标（proxy）。但替代指标是否有效，需以该性状在个体内具有重复性（repeatability）为前提。翻正反应（righting response）即动物被置于背甲朝下后翻正所需的时间，常被用于具坚硬龟甲或外骨骼的动物，理论上无法迅速翻正的个体更易被捕食、被竞争者击败或脱水，因而应受到强选择压力。已有研究多聚焦于刚出壳的幼龟（hatchling），因其龟甲骨化不足、需穿越陆地而格外脆弱；成体龟同样会上岸产卵或迁移，可能被陆生捕食者、车辆或崎岖地形翻转，但成体翻正能力研究较少。已有研究还发现，环境温度、母体效应与孵化温度会影响幼龟翻正能力，且至少一项研究显示幼体翻正反应的等级重复性不足以作为个体适合度的有效替代指标。此外，体型与翻正能力的关系在不同物种间不一致：在Emys orbicularis、Mauremys rivulata及Chelydra serpentina中，较小较轻的个体翻正更快；而在Trachemys scripta与Mauremys leprosa中，体型与体形的影响有限。怀卵雌性上岸时间显著多于非怀卵雌性与雄性，其体重、体重分布与能量水平可能因携带整窝卵而改变，但怀卵是否影响翻正能力尚不清楚。更关键的是，此前研究虽多采用多次试验，但均未测量跨年度的个体内重复性。基于此，研究人员以广泛分布的淡水物种彩绘龟（Chrysemys picta）为对象，检验翻正反应在幼体与成体之间、雌性与雄性之间、怀卵与非怀卵雌性之间的差异，并检验其跨年度个体内重复性。研究预期：幼体因体型较小而翻正更快，雄性因体型较小而快于雌性；怀卵雌性因额外体重与体重分布改变而翻正更慢；且由于体型随生长变化，翻正反应在个体内跨年度重复性不高。
主要技术方法：数据来自美国威斯康星州Stone Lake彩绘龟长期标志重捕研究，采集时间为2020—2024年6月，于Lac Courte Oreilles富营养化湖湾以抄网捕获，个体以被动集成应答器（PIT）标签标记以便跨年识别，过小无法植入芯片的幼体则拍摄腹甲图案以个体识别；性别依第二性征判定，雌性经触诊判定怀卵状态。翻正反应测定为将龟背甲朝下置于车库平整抛光混凝土地面，记录其完全翻正所需时间，上限60 s；自2021年起另记录活动时间（active time），即主动尝试翻正的时间。重复性分析采用线性混合效应模型，以个体为随机效应，计算组内相关系数（ICC），并按ICC < 0.50视为重复性差的标准解读，同时以参数自举法提取95%置信区间。统计分析采用线性混合效应模型与广义线性混合效应模型（二项分布、logit链接函数），个体与捕获日期为随机效应，体型以直线背甲长度衡量，自由度采用Satterthwaite近似，分析在R语言中借助lme4、mlmhelpr、lmerTest等程序包完成。
研究结果：2020—2024年共捕获923只个体、1462次捕获事件（幼体314只、雌性389只、雄性253只）；其中732次在1 min内成功翻正，730次未能翻正；未能翻正者中86.56%仍尝试超过5 s，21.92%尝试超过30 s；成功翻正者平均活动时间为7.13 s，97.96%在30 s内完成。约三分之一个体被多次捕获（n = 318），多次捕获者平均测量2.7次。翻正成功率约44%的个体内方差可由个体解释，加入年龄组后解释方差下降6%；所有个体无论年龄组或性别，翻正成功率重复性均低。翻正时间重复性更差，幼体、雄性、雌性ICC分别为0.07、0.18、0.14；加入年龄组使解释方差下降3%，加入怀卵状态不影响重复性。活动时间在各组重复性同样较差，加入年龄组或怀卵状态均未增加解释方差。体型显著影响1 min内翻正成功与否，较小个体更易翻正；含性别的模型中性别与体型存在显著交互，雄性中体型与翻正成功的关系最陡；控制体型后，幼体与成体、雄性（male）与雌性（female）之间翻正成功无差异。在成功翻正者中，体型显著预测翻正时间（含年龄组模型）与活动时间（含年龄组模型），而含性别的模型中无显著预测因子；控制体型后幼体与成体、雄性（male）与雌性（female）的活动时间无差异。怀卵状态不预测翻正成功、翻正时间或活动时间，但体型显著影响活动时间。
讨论与结论：研究表明翻正成功、翻正时间与活动时间在幼体、雌性、雄性各组中重复性均差，翻正反应主要受体型或其他体型相关约束驱动。体型与性别对翻正成功存在显著交互，雄性中关系最陡，其成因（如龟甲形状的细微性二型）尚待进一步研究。与已有研究比较：Ibá?ez等发现两种成体淡水龟多次试验的尝试次数在个体内高度相关；Carter等发现幼体Trachemys scripta翻正反应与探索行为高度正相关且数日至数月间隔内高度重复；而Davy等发现Apalone spinifera与Emydoidea blandingii幼体翻正时间在多次试验间高度变异。本研究以至少间隔一年的试验发现幼体与成体翻正时间、活动时间及翻正成功率均不具重复性。数据中有21只个体（共334只中）在首次与末次测量之间由幼体长成成体，若个体发育影响翻正能力，则可能降低重复性估计；结合体型显著影响翻正的结果，生长可能是重复性降低的来源。翻正能力在至少三种其他淡水龟（Chelydra serpentina、Emys orbicularis、Mauremys rivulata）中随体型变化，较小个体翻正更有效；陆生龟类中龟甲形状指标与翻正能力相关，但淡水龟受水动力效率选择压力，相关参数尚未检验；同一陆生龟类中性成熟伴随翻正能力下降，作者认为与反捕食策略由逃跑转向躲藏有关，而彩绘龟幼体至成体翻正能力无明确“转换”，此种发育变化似不太可能。怀卵雌性翻正成功、翻正时间与活动时间均不异于非怀卵雌性，与基于体重及体重分布改变的预期相反；其他类群中怀卵个体行为确有改变（如黄头壁虎Gonatodes albogularis怀卵雌性逃跑起始距离更大、逃跑距离更长；西班牙水龟Mauremys leprosa怀卵雌性在模拟捕食者攻击后出壳更慢且与怀卵数相关；彩绘龟与Blanding's turtle怀卵雌性上岸行走时间更多、水下时间更少），故本研究中怀卵与非怀卵雌性翻正无差异尤值得关注。约50%未在1 min内翻正的龟若给予更多时间或可翻正，但成功者在30 s内主动尝试即完成，故未能翻正者在捕食或受伤风险上仍高于快速翻正者；测定在抛光混凝土上进行，虽见于筑巢地但并非最可能的翻正基质，粗糙沥青、林地、草地与沙地质地可能提高翻正成功率并缩短翻正时间，也可能影响重复性；结合1 min上限，该测量较为严格，但仍具生物学相关性，且可能是理解并准确测量重复性的最佳途径。研究结论为：翻正反应在个体内跨年度重复性低，体型是翻正成功、翻正时间与活动时间的主要驱动因素；控制体型后，幼体并不比成体翻正更快，雄性（male）并不比雌性（female）翻正更快，怀卵与非怀卵雌性亦无差异；体型与翻正能力的相关性结合翻正成功、翻正时间与活动时间的低重复性表明，翻正反应不是生存或适合度的可靠替代指标，且受到体型的强烈约束。
