替代繁殖策略影响雄性家鼠的空间认知能力与创新问题解决表现

《Animal Behaviour》:Alternative reproductive tactics affect spatial cognition and innovative problem solving in male house mice

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年04月03日 来源:Animal Behaviour 2.1

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  雄性替代繁殖策略(Alternative Reproductive Tactics, ARTs)是同一性别内并存的不同行为交配策略。尽管这些策略会导致可观察的行为差异,但目前尚不清楚这种差异源于个体对时间的分配模式,还是反映了内在的能力差异。为解答该问题,研究

  
雄性替代繁殖策略(Alternative Reproductive Tactics, ARTs)是同一性别内并存的不同行为交配策略。尽管这些策略会导致可观察的行为差异,但目前尚不清楚这种差异源于个体对时间的分配模式,还是反映了内在的能力差异。为解答该问题,研究人员以家鼠(Mus musculus domesticus)为研究对象,探究两种典型ARTs——领地防御型(territorial)与漫游型(roamer)——与问题解决、空间利用、空间认知及社交互动的关系。研究结合半自然围栏观测与受控实验室实验,对72只成年雄性家鼠(经判定分别属于领地型或漫游型)进行测试。结果显示,ARTs仅在生态相关条件下影响空间利用与问题解决:在半自然围栏中,漫游型个体访问新颖问题的频次更高、停留时间更长,因此更可能解决问题,且相较于领地型表现出更高的同种耐受性;领地型则参与更多竞争性互动,但接触问题解决的机会受限。在受控条件下,两类ARTs在空间学习、问题解决及持续参与问题的表现上无显著差异,表明上述差异大概率由不同ARTs个体所处的社会环境施加的生态限制所驱动。总体而言,漫游型虽解决了更多问题,但这可能反映其遭遇问题的频率更高,而非其内在问题解决能力更强。该研究强调了在探究ARTs等行为多态性与创新问题解决或认知等复杂性状的关联时,必须重视生态与社会背景的作用。
《Animal Behaviour》刊发的一项研究聚焦雄性家鼠替代繁殖策略(Alternative Reproductive Tactics, ARTs)与认知功能的关联机制。现有研究已证实ARTs广泛存在于动物界,通常由竞争能力介导:体型更大、优势度更高的雄性采取领地防御策略,通过垄断资源获取交配权;竞争能力较弱的雄性则采取漫游策略,通过机会式交配规避高昂的攻击成本。然而,这种策略分化是否会导致认知层面的固有差异,还是仅源于时间与空间分配的生态约束,仍是待解的科学问题。此前相关研究多局限于野外观测,缺乏受控实验对内在能力的直接测量,且关于ARTs与创新行为(如问题解决)的关联机制存在“自由时间假说”与“劣质竞争者假说”的理论争议,亟需在统一框架下验证。该研究以野生家鼠为模型,通过半自然与实验室双场景设计,旨在厘清ARTs对空间认知、创新问题解决的影响模式及其驱动机制,为行为生态学中表型可塑性与认知进化的关联提供实证依据。
研究人员共纳入38只策略稳定的成年雄性家鼠(领地型与漫游型各19只)开展半自然围栏实验,其中34只后续转入受控单笼饲养并完成实验室测试。关键实验技术包括:基于射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术的长期行为追踪,通过巢箱停留时长精准划分ARTs类型;半自然场景下设置四类食物奖励型新颖问题解决装置,结合视频同步记录空间利用与社交行为;受控环境下采用复杂迷宫测试空间学习能力,设置三类操作式问题解决任务评估创新能力;运用广义线性混合效应模型(Generalized Linear Mixed Models, GLMMs)分析策略差异对行为指标的影响,控制个体随机效应。
研究结果部分如下:
半自然围栏实验结果
漫游型个体访问问题解决装置的频次显著高于领地型(β=-0.41, SE=0.20, P=0.042),且在装置内停留时间更长(β=-1.21, SE=0.46, P=0.009)。社会互动分析显示,领地型发起的攻击性互动显著多于漫游型(β=20.65, SE=6.49, P=0.001),漫游型更倾向于同种耐受。问题解决成功率方面,漫游型中有32%的个体至少解决一个问题,显著高于领地型的5%(χ2?=4.37, N=38, P=0.036)。
受控条件:空间学习结果
首次迷宫测试中,漫游型导航速度略快于领地型(W=61.5, P=0.048),但两策略在入迷宫潜伏期、错误次数及达到最佳表现的试次上均无显著差异(P均>0.05),表明不存在固有空间学习能力差异。
受控条件:问题解决结果
两类ARTs的问题解决成功率无显著差异(漫游型68% vs 领地型75%,χ2?=0.17, N=34, P=0.68)。在针对性触碰次数(衡量持续性)与首次触碰潜伏期(衡量好奇心)上,两策略亦无统计学差异(P分别为0.09和0.113)。
讨论部分总结
研究结果表明,ARTs对认知与问题解决的影响具有强情境依赖性。半自然场景下的策略差异并非源于内在能力,而是生态限制的产物:漫游型因无需投入领地防御,活动范围更广,遭遇新颖问题的概率更高,进而表现出更高的解决率;领地型则将时间优先分配给配偶守卫与资源防御,限制了参与问题解决的机遇。受控条件下生态与社会压力的消除,使得两类策略个体的表现趋于一致,验证了“自由时间假说”与“劣质竞争者假说”的共同作用——漫游型的高问题解决率既是空间扩张的副产品,也与其为避免竞争而被迫探索更多区域的需求相关。该研究澄清了此前关于ARTs与认知能力关联的争议,强调行为多态性的表型表达高度依赖生态背景,为理解动物行为进化的环境驱动机制提供了新视角。研究结论明确指出,替代繁殖策略通过改变时间与空间分配模式间接影响创新行为,这种差异仅在生殖相关的生态约束下显现,而非个体固有的认知能力分化。
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