《Mammal Research》：Echolocation calls of the Brazilian funnel-eared bat Natalus macrourus: description and effects of recording method on acoustic parameters
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近几十年来，蝙蝠生物声学研究取得了显著进展，这得益于超声记录仪的普及和人力资源的培训；然而，许多物种仍然缺乏对其回声定位叫声的详细描述。研究人员假设记录条件（自由飞行与飞行帐篷）会显著改变回声定位叫声的结构。本研究基于对帕拉州卡拉加斯山脉洞穴中个体的研究，对<
近几十年来，蝙蝠生物声学研究取得了显著进展，这得益于超声记录仪的普及和人力资源的培训；然而，许多物种仍然缺乏对其回声定位叫声的详细描述。研究人员假设记录条件（自由飞行与飞行帐篷）会显著改变回声定位叫声的结构。本研究基于对帕拉州卡拉加斯山脉洞穴中个体的研究，对Natalus macrourus的回声定位叫声进行了描述。研究人员分析了89个蝙蝠过境序列（39个为自由飞行，50个为帐篷飞行），总计2216个脉冲。Natalus macrourus发出短时长的下行调频（Frequency-Modulated, FM）叫声。在自由飞行条件下，最大能量频率（Frequency of Maximum Energy, FME）大多出现在第二谐波（97.7%的脉冲），而帐篷记录显示FME出现在第一谐波的比例更高（44.7%）。在所有声学参数中都发现了显著差异（p < 0.01），帐篷内记录的脉冲具有更长的持续时间、脉冲间隔和带宽，以及更低的FME和最大频率。判别函数分析（Discriminant Function Analysis, DFA）正确分类了85.4%的脉冲，证实了圈养条件可以改变叫声结构。研究结果提示，在使用捕获后数据来表征蝙蝠回声定位叫声时应谨慎。了解一个蝙蝠物种的声学特征，并准确描述和量化回声定位脉冲，为自然历史、生态学和分类学研究开辟了新的前沿。
**研究背景与意义**
蝙蝠生物声学研究自20世纪中期以来不断发展，尤其是在新热带地区，随着超声记录技术的进步与普及，相关研究在近几十年大幅扩展。然而，许多新热带蝙蝠物种的回声定位叫声仍缺乏详细描述，这构成了重要的分类学知识缺口。漏斗耳蝠属（
Natalus）是专性食虫的洞栖蝙蝠，目前包含八个物种。其中，巴西漏斗耳蝠（
Natalus macrourus）在IUCN红色名录中被评估为近危物种，在巴西则被视为易危物种。其主要分布于巴西的热带地区，栖息于不同岩性的洞穴中。采矿、农业和森林砍伐是该物种面临的主要威胁，保护其栖息的洞穴至关重要。在此背景下，准确描述
N. macrourus的回声定位叫声对于可靠的物种识别与监测至关重要。此外，获取回声定位记录的方法本身也是一个关键问题。从捕获个体记录叫声涉及一系列操作步骤，可能改变其发出的脉冲声学结构，使其与自然自由飞行条件下产生的脉冲不同。常用的方法（如手部释放、帐篷释放等）对蝙蝠施加的物理约束程度不同，可能引发高带宽叫声，从而降低旨在代表自然搜索阶段回声定位的描述可靠性。因此，本研究旨在基于对卡拉加斯洞穴个体的研究，提供
N. macrourus回声定位叫声的详细定性和定量描述，并验证圈养于飞行帐篷会系统性地改变其声学参数这一假设。该研究发表于《Mammal Research》。
**主要技术方法**
研究人员在巴西帕拉州东部亚马逊地区的卡拉加斯国家森林（FLONA Carajás）内，选择已知有
N. macrourus栖息的四个洞穴入口，使用Song Meter SM4-Bat或Song Meter Mini Bat记录仪进行被动声学监测。同时，使用竖琴网在洞穴入口捕获个体，并将其逐个释放到一个27立方米、由尼龙网布围成的飞行帐篷内，使用Echo Meter Touch 2 PRO或Song Meter SM4-Bat在帐篷中心进行标准化记录。数据分析方面，使用Kaleidoscope或Raven Pro软件手动筛选和识别录音。所有声学参数的定量测量均在Raven Pro 1.6.1中完成，使用定制的512点快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）。物种识别基于Arias-Aguilar等人（2018）的二分法声学识别键，并通过与帐篷内记录的叫声进行直接比较来验证。研究人员测量了多个声学参数，包括最小频率、最大频率、最大能量频率、脉冲持续时间、脉冲间隔、带宽、斜率、占空比和峰值功率密度。统计分析采用非参数Kruskal-Wallis检验比较自由飞行与帐篷记录脉冲的声学参数差异，使用核密度估计分析最大能量频率的分布，并应用判别函数分析（DFA）检验记录条件对叫声结构的影响。
**研究结果**
1. **叫声基本特征与参数差异**：
N. macrourus在自然自由飞行条件下发出下行调频（FM）叫声，带宽为77.7±9.2 kHz，持续时间短（2.1±0.4 ms），由三个谐波组成，第三谐波在频谱图中很少出现。帐篷内记录的脉冲在第一和第二谐波末端通常出现短促的准恒频（quasi-Constant Frequency, qCF）终止，这在自由飞行个体的脉冲中不存在。所有分析的声学参数在自由飞行和帐篷记录条件之间均存在显著差异（p < 0.01）。帐篷内记录的脉冲具有更长的持续时间、脉冲间隔和带宽，以及更低的最小频率、最大频率、最大能量频率、斜率和占空比。判别函数分析正确分类了85.4%的脉冲，证实圈养条件会导致
N. macrourus发出与自由飞行条件不同的脉冲。
2. **最大能量频率（FME）的分布与变化**：最大能量频率在同一个蝙蝠过境序列的第一和第二谐波之间交替出现。在自由飞行记录中，97.7%的完整脉冲其FME出现在第二谐波，仅约2%出现在第一谐波。在帐篷记录中，FME出现在第一谐波的完整脉冲比例大幅增加至44.7%，反映了与圈养相关的叫声结构系统性改变。核密度估计图显示，虽然大多数FME值在两种条件下重叠，但频率分布存在显著差异，自由飞行记录的众数频率为117,187.5 Hz，而帐篷记录中为113,281.3 Hz。
3. **峰值功率密度（PPD）与声学参数的相关性**：峰值功率密度与带宽、最大频率和持续时间呈正相关，与最小频率呈负相关。这表明当蝙蝠更靠近记录仪、信号强度更大时，脉冲往往具有更宽的带宽、更长的持续时间、更高的最大频率，而最小频率降低。这反映了在更近的探测距离下，下行FM呼叫的完整频谱范围被更完整地捕捉到。所使用的麦克风仅在PPD大于-35 dB FS/Hz的脉冲中才能完全捕捉到第一谐波。
4. **与其他漏斗耳蝠属物种的比较**：与已知声学描述的
N. primus和
N. mexicanus相比，
N. macrourus无论处于何种记录条件（自由飞行或帐篷飞行），其发声频率都高得多。虽然
N. stramineus和
N. tumidirostris的准确脉冲描述仍然缺乏，但现有信息表明这些物种与
N. macrourus的主要回声定位参数存在相当大的重叠。
**讨论与结论**
本研究首次详细描述了
Natalus macrourus的回声定位叫声，并证明了野外自由飞行记录与飞行帐篷内记录之间存在显著差异。研究结果与Furipteridae科其他物种的研究发现一致，进一步支持了捕获后记录方法可能改变叫声结构的普遍模式。这引发了对依赖帐篷、滑索或手部释放等捕获后方法的声学特征研究可靠性的担忧。FME从第二谐波（自由飞行脉冲中占主导）向第一谐波（帐篷脉冲中比例显著增加）的转变，与谐波能量分布随声学环境变化而重新分配的普遍模式一致，反映了蝙蝠对空间和声学背景的动态响应。研究指出，产生高于100 kHz下行FM脉冲的蝙蝠更难以准确记录，因为高频脉冲会受到更大的大气衰减。因此，必须在靠近麦克风的位置发声才能被完整记录，这是Natalidae和Furipteridae科的特征。本研究获得的完整脉冲记录得益于洞穴N1-0168狭窄的入口，使得蝙蝠在进出洞穴时能在距离记录仪约1米范围内被记录。尽管从人类视角看入口空间受限，但对于这种小型蝙蝠物种而言，这代表了一个宽敞且无障碍的飞行通道，在此条件下记录的叫声与自然搜索阶段的觅食脉冲一致。鉴于上述挑战，
N. macrourus在开阔景观的声学调查中始终采样不足。因此，针对该属的调查应优先在洞穴入口进行采样（无论是通过捕获还是被动声学），以提高探测概率。本研究所记录的声学特征对
N. macrourus的被动监测具有直接的实际意义。在所有分析的参数中，FME表现出特别独特的行为：它表现为一个准离散变量，其值由512点FFT的频率分辨率决定的一个有限且可枚举的集合。在自由飞行的个体中，七个特定的FME值出现在100%的被分析蝙蝠过境序列中，表明这种离散分布可能构成了该物种稳健且可重复的声学特征。研究人员提出，这一特性（特定FME值在个体和过境序列间的复现性）为开发
N. macrourus的被动识别工具提供了一个有前景的途径，可能比传统的连续声学参数更适合用于自动物种识别算法。然而，由于这一模式是基于单一的亚马逊种群特征，其在整个物种地理范围内的普遍性仍有待验证。
N. macrourus在巴西分布相对较广，栖息于大多数生物群落和生态系统中。一些声学参数可能因地点和生物群落而异，这归因于栖息地结构、温度和湿度的差异，这些因素会影响大气声衰减和传播，以及潜在的体型地理变异或通过局部适应或表型可塑性引起的叫声频率调谐。因此，本文的描述应被视为该物种亚马逊种群的代表，未来在其更广泛地理范围内的比较研究对于评估种内声学变异的程度至关重要。
**研究结论**：了解一个蝙蝠物种的声学特征，并准确描述和量化回声定位脉冲，为自然历史、生态学和分类学研究开辟了新的前沿，对于制定保护策略至关重要，特别是对于需要特别关注的物种，如易危（巴西环境部，2022）或近危（IUCN，2026）的
Natalus macrourus。
