马铁菊头蝠交流声波发声的行为学动机及功能

蝙蝠具有极特殊和复杂的声纳控制神经系统，揭示其发声的神经生物学机制是蝙蝠研究领域新兴的热点问题。然而，由于缺少行为生态学依据，国际上对蝙蝠交流声波发声的神经机制研究还不够深入和系统。本项目选择在声波、行为和物种方面均具有代表性的马铁菊头蝠作为研究对象，开展其交流声波发声行为学动机及功能的研究，明确马铁菊头蝠在各种交流行为下交流声波的声谱结构与特征，确定马铁菊头蝠交流声波在不同交流行为中的功能，阐明交流声波参数在不同行为下的变化规律，揭示交流声波发声的行为学动机。研究结果将为蝙蝠发声神经生物学机制研究提供有力的行为生态学证据，促进蝙蝠交流声波发声机制研究的开展，同时，对确定蝙蝠利用复杂交流声波的生理过程，人工构建变量模拟蝙蝠发声，明确发声者和接收者交流的潜在能力以及明晰蝙蝠发声系统的进化路线都具有重要意义。

本项目对马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum) 交流声波的声谱特征和多样性及其发声的行为学动机进行系统研究，探讨交流声波的功能，并对马铁菊头蝠回声定位声波与交流声波的听觉反馈机制进行了比较研究，同时，对回声定位声波与马铁菊头蝠相似的菲菊头蝠(Rhinolophus pusillus) 求救声波地理变化进行了研究，取得系列创新性成果，在Journal of Comparative Physiology A、Ethology、Zoology 等杂志发表SCI收录论文9篇。主要研究结果如下。. （1）复杂的交流声波在动物维持社群稳定、性选择及繁殖成功中具有重要作用，但是，关于蝙蝠交流声波发声的行为学动机以及交配声波功能和行为还不清楚。本项目确定马铁菊头蝠交流声波包括16种音节，其中简单音节7种，复杂音节9种，并将交流声波与其发声背景进行对应，发现马铁菊头蝠在不同行为背景下发出不同类型的交流声波。对马铁菊头蝠交配声波与行为研究发现，雄性马铁菊头蝠发出2种波型和频率稳定的交配声波：短声波和长声波，向雌蝠传递求偶和安抚信号，可能是配偶重聚和识别的重要线索。. （2）动物通过听觉反馈维持稳定的发声。蝙蝠具有回声定位和交流声波2种完全不同的发声模式，其听觉反馈机制是否相同尚不清楚。研究发现马铁菊头蝠同一个体的回声定位声波主频每天变化，而短交流声波主频保持稳定，表明蝙蝠控制回声定位声波和交流声波频率的听觉反馈机制不同。. （3）发现大地理尺度下，菲菊头蝠不同种群的求救声波音节类型相同，且频率参数不存在显著的地理变化。同时，菲菊头蝠自然群体能对同种群和不同种群求救声波进行响应，且反应强度无显著差异，表现为吸引和警示2种功能，揭示蝙蝠响应求救信号的利他和自私行为，暗示稳定选择可能驱动菲菊头蝠求救信号的进化. （4）“简洁”定律指动物在社群交流中倾向使用简短的信号模式，导致信号的长度与频数负相关。在黑髯墓蝠（Taphozous melanopogon）、菲菊头蝠（Rhinolophus pusillus）、马铁菊头蝠和墨西哥游离尾蝠（Tadarida brasiliens）中发现频数最高的社交音节均为简短信号，而频繁发声的求救音节持续时间较长，首次证实蝙蝠短距离社群发声符合“简洁”定律。