《Birds》:Pine Grosbeak (Pinicola enucleator) Exhibit Collective Vocal Behavior During Foraging Bouts
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松雀(Pinicola enucleator)是北方雀类,由于其分布偏远和爆发性扩散,其冬季生态和社会行为仅被零星记录。从2023年12月18日至2024年3月6日,研究人员对一群多达12只的P. enucleator进行了重复每日观察,这些个体在俄勒冈州一个
松雀(Pinicola enucleator)是北方雀类,由于其分布偏远和爆发性扩散,其冬季生态和社会行为仅被零星记录。从2023年12月18日至2024年3月6日,研究人员对一群多达12只的P. enucleator进行了重复每日观察,这些个体在俄勒冈州一个城市街区占据了临时越冬范围。在这些观察中,研究人员记录了与觅食相关的、先前未描述的集体发声(collective vocalization)。与来自主要生物声学库的2674个存档松雀录音进行比较,发现研究人员的录音与档案之间无法建立明确匹配。这些叫声的低振幅和协调性可能表明一种集体发声行为(collective vocal behavior)。这些观察强调了持续的近距离野外观察在揭示情境依赖行为方面的价值,否则这些行为可能仍然未被记录。
松雀(Pinicola enucleator,一种北方雀类)的冬季生态和社会行为因分布偏远和爆发性扩散而仅被零星记录,这限制了对群体行为的理解。为此,研究人员针对一群在俄勒冈州本德市(Bend, Oregon)城市街区临时越冬的12只个体(包括2只成年雄鸟、3只疑似成年雌鸟和7只亚成体),从2023年12月18日至2024年3月6日开展了每日持续观察,旨在揭示其觅食过程中的发声行为。研究发现,该群体在觅食回合中发出一种低振幅、高频的重复性叽喳声,这种叫声由个体发起后逐渐被所有在场鸟类采纳,并持续至受到外部干扰(如人为噪声或动物接近)才停止。研究人员将这种发声与来自康奈尔鸟类学实验室(Cornell Lab of Ornithology)All About Birds数据库、Xeno-Canto数据库以及Macaulay Library的共2674份存档录音进行比较,并通过声谱图(spectrogram)和BirdNET神经网络分类器(neural network classifier)分析,未能找到匹配记录,提示该行为可能此前未被描述。这一发现表明,低振幅集体发声可能是一种维持群体凝聚力的机制,尤其在不稳定的城市环境中。论文发表在《Birds》期刊。
关键技术方法方面,研究人员采用了三种互补途径:首先,对比了338份公开录音(来自All About Birds和Xeno-Canto)以及Macaulay Library的2336份录音,涉及多种行为背景和地理分布;其次,使用R包warbleR生成声谱图,采用512样本的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)和75%重叠窗口,并应用B加权分贝标度(B-weighted decibel scaling)以增强低振幅信号的可视化;最后,利用BirdNET的卷积神经网络(convolutional neural network)进行自动检测,设定最低置信度阈值0.05和灵敏度1,以捕捉微弱信号。此外,使用Raven Lite测量了7个高信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)片段的时间-频率参数,包括持续时间、最小频率和最大频率。样本队列来源为俄勒冈州本德市西山区(West Hills)的城市区域,观察期间群体组成略有变化。
研究结果分为以下几个方面:声谱图特征:通过warbleR分析显示,发声能量主要集中在1.5至2.5 kHz之间,偶尔延伸至4 kHz,振幅极低,重复频率高,形成接近连续的背景声。对7个高信噪比片段的测量表明,持续时间中位数为0.97秒(范围0.61-1.60秒),最小频率中位数1.50 kHz(范围1.33-1.54 kHz),最大频率中位数2.10 kHz(范围1.91-2.56 kHz),带宽较窄。与338份录音的比较:研究人员逐一聆听这些录音,未发现类似这种低振幅、多个体重复交换的发声模式,表明该行为可能未被存档或具有情境依赖性。BirdNET自动检测:对Macaulay Library的2336份录音进行自动比较,尽管降低了置信度阈值并提高了灵敏度,BirdNET仍未返回任何匹配,这提示录制的发声与模型基于该语料库的学习表征不一致。手动检查:为进一步排除自动分类器的局限性,研究人员对约10%的录音(n=230)进行了视觉和听觉抽查,同样未找到与记录发声结构相似的存档,强调了低振幅发声在档案中的可检测性可能较低。
讨论部分总结指出,鸟类中的安静鸣唱(quiet song)现象历史上研究不足,但已有研究(如Dabelsteen等,1998)预测其在合作与竞争情境中具有重要作用。本研究中低振幅发声与觅食行为紧密关联,且在干扰后需长时间静默才能恢复,提示可能作为内部调控机制,反映感知安全状态,并促进群体凝聚。这种持续低振幅的特征可能充当“声学纽带”(sonic tether),通过限制范围维持近距空间关联。此外,研究人员提出这可能是集体动物行为(collective animal behavior)的一种形式,即群体内个体重复参与发声,以强化社会联系。然而,该推断尚需通过多群体、多情境的对比观察以及实验验证来明确。
研究结论部分原文翻译如下:一段时间以来,生物学家已注意到集体行为有助于将同一物种的个体聚集起来,提高其适合度并促进群体凝聚力。例如,马克斯·普朗克研究所集体行为实验室的工作在展示简单局部互动如何产生协调的群体层面模式(从鱼群到鸟群)方面具有显著影响,并揭示了这些涌现动态如何增强信息传递、降低捕食风险以及在不确定环境中稳定群体结构。这些研究强调集体行为不仅是描述性的,而且是机制性的——它源于从个体到群体的交互规则。本研究的观察通过记录一种通常生活于偏远地区的物种中与觅食行为相关的、可能此前未被描述的低振幅群体发声,为这一更广泛的文献做出了贡献,这可能代表一种集体发声行为。
本研究从两个方面对雀形目鸟类集体发声和低振幅发声的讨论做出了贡献。第一,它提供了松雀(Pinicola enucleator)中与觅食行为特异性相关的低振幅、多个体发声的经验记录,尽管存档录音丰富,但此前未见描述。第二,它基于行为背景和声学结构提出了一种功能性假说:这些发声可能作为一种短距离、可能维持凝聚力的信号,在新的环境中加强资源利用时的群体稳定性。综合来看,这些贡献通过强调微妙的低强度声学信号在调节群体动态中的作用,扩展了现有的集体行为框架。
尽管研究人员假设这是一项新记录的行为,但应指出,未能在此录音语料库中找到该叫声并不能证明该叫声此前未被观察到。相反,无法直接将谱图与其它谱图进行比较反映了模型灵敏度、信噪比以及物种发声库固有变异的综合效应。然而,所注意到的行为提示了一种在该物种中尚未被讨论的集体发声形式。
这一行为引出了关于松雀社会结构和沟通策略的几个重要问题。进一步研究,例如纳入更详尽的声学分析、对多个群体进行更长时间跨度的观察以及与其他雀类物种的比较,可能有助于阐明这些发声的确切功能和进化意义。此外,了解该行为在多大程度上是情境依赖的(季节性、资源驱动或种群特异性)可以为集体发声行为在群居鸟类物种中如何运作提供更广泛的洞见。
更广泛地说,这些观察有助于日益增长的共识,即雀形目鸟类中的低振幅发声可能在行为多样性和生态重要性方面超出此前认知。虽然此处记录的与觅食相关的发声尚不能明确归类为Dabelsteen等人提出的“安静鸣唱”框架,但其低振幅、重复的社会性部署以及明显的情境依赖性与以下可能性基本一致:低调的发声沟通在松雀社会行为中发挥的作用比当前档案和观测数据集所呈现的更大。
研究人员强调,此处报告的现象源于在一个特定生态和行为背景下观察的单个群体。因此,关于这些发声在松雀中的普遍性、功能或进化意义的更广泛推断应谨慎对待。本研究并非展示一个物种范围的行为特征,而是记录了一个社会群体中的可重复发声现象,并提出了供未来评估的假说。需要在多个群体、栖息地和季节中进行额外观察,以判断这些低振幅觅食相关发声是广泛存在但记录不足的行为、情境依赖的沟通方式,还是局部行为变异。
研究人员希望这项工作鼓励将精细尺度的野外观察与定量的、比较的方法进一步整合到集体发声行为研究中。特别是,未来结合生物声学分析、实验操控和跨群体比较的研究,可能有助于确定这种觅食相关发声是否广泛存在、情境依赖,或在特定生态条件下涌现。更广泛地,本研究的发现强调了在时间和空间维度上观察动物的重要性,尤其是在非典型或边缘栖息地,因为新颖行为可能最容易在此类环境中显现。