雄性棉铃虫超声波求偶鸣声的循环多阶段结构

《Journal of Pest Science》：Cyclic multistage structure of ultrasonic courtship songs in male Ostrinia furnacalis

　　

摘要

超声波求偶鸣叫是昆虫交流的核心组成部分，但在精细的时间与结构尺度上仍缺乏深入理解。亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）雄虫在求偶过程中产生多相位超声波信号。本研究结合行为学观察与高分辨率录音，识别出三个不同的声学阶段，并根据波形形态对序列进行分段。采用希尔伯特变换和短时傅里叶变换（STFT）分析对声学特征进行量化，提取了六个时间特征和三个频谱特征。比较分析揭示了显著的阶段性变异，表明雄性声学信号传递具有高度结构化的多相位策略。在雄虫超声波鸣叫的完整10秒录音中识别出三个不同阶段，每个序列被划分为阶段特异性的片段。第一阶段占据序列的主导地位（占总时长的59.4%），以最快的脉冲速率和最宽的频率范围为特征。第二阶段为高输出声学阶段，表现出最高的相对幅度（? 48.77 dB）和最长的脉冲组（126.13 ms），同时保持与第一阶段相当的占优频率。第三阶段显示出减弱的声学活动，脉冲输出较低，四分位间距带宽较窄（12.51 kHz），相对幅度降低。转换分析揭示阶段间以循环性进展为主（第一阶段 → 第二阶段 → 第三阶段 → 第一阶段），表明雄性求偶鸣叫是以反复出现的多阶段声学序列而非简单的线性发声组织而成的。这些发现为雄性O. furnacalis求偶鸣叫中存在阶段性声学分配提供了证据，并为未来将声学阶段与同步行为标记及雌性反应联系起来的研究奠定了基础。