城市化对饰纹姬蛙与泽陆蛙繁殖期广告鸣声特征和鸣叫行为的影响 ——以上海为例

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人类世的一个重要标志是由于人口的快速增长和城市化的急速发展,很多自然生物群落的栖息地迅速转变为以人类为主导的景观结构,进而对生物多样性保护产生负面影响。两栖类正面临全球性的生物多样性丧失,2021年国际自然保护联盟红色名录报告显示41%的两栖类物种面临种群受胁,与哺乳动物(26%)和鸟类(14%)等其他脊椎动物相比,两栖类已成为受胁迫率最高的脊椎动物类群。城市化过程所引起的栖息地丧失、栖息地质量下降和栖息地破碎化是两栖动物种群面临的主要威胁。城市化的快速发展所导致的环境改变使得两栖类的种群、遗传性状和繁殖行为都发生改变,其中声音信号的变化最为明显。鸣声信号是两栖类进行通讯交流的重要形式,对领地保卫和求偶竞争有重要作用。很多研究已经证实人为噪音和栖息地生境的变化会对两栖类的广告鸣声产生显著影响,两栖类个体的形态指标和种群动态也会改变广告鸣声的特征,而城市化过程可能会引起这些因子发生改变进而对两栖类的广告鸣声特征产生影响,但却较少受到关注。除此之外,当前普遍认为动物的警戒行为也会随着人类活动的增强发生一定的变化,但却较少有研究关注城市化对两栖类警戒距离的影响。本研究以上海市为研究地点,以饰纹姬蛙(Microhyla fissipes)和泽陆蛙(Fejervarya multistriata)为研究对象,重点关注上海城市化梯度上饰纹姬蛙和泽陆蛙繁殖期广告鸣声特征以及饰纹姬蛙警戒距离的变化,并探讨与城市化过程相关的生物和非生物因子对这两种蛙类广告鸣声特征的影响。本研究于2020和2021年的5月到7月沿上海城市化梯度(市区-近郊-远郊)设置了34个研究样点,每只雄蛙个体录音时长至少5分钟,共记录了100只饰纹姬蛙和89只泽陆蛙的个体鸣叫音频数据,并测量了100只饰纹姬蛙的警戒距离。本研究重点关注这两种蛙类的五种广告鸣声特征参数,包括音节时长(Call duration)、音节间隔(Call interval)、鸣叫率(Call rate)、脉冲率(Pulse rate)和主频(Dominant frequency)。此外,蛙类鸣叫时周围的生物因子(两种蛙类的合唱大小、个体的体重和体长)以及非生物因子(空气温度、空气湿度和人为噪音)也同样被测量。本研究获得了以下主要结果:(1)饰纹姬蛙广告鸣声的主频和泽陆蛙广告鸣声的脉冲率随着城市化梯度的上升而显著下降。(2)饰纹姬蛙的警戒距离随着城市化梯度的上升而显著下降。(3)两种蛙类广告鸣声的主频随着其合唱大小的增加而显著上升;饰纹姬蛙广告鸣声的音节时长和音节间隔与空气温度呈显著负相关,鸣叫率和脉冲率与空气温度呈显著正相关,饰纹姬蛙广告鸣声的主频、脉冲率、鸣叫率与空气湿度呈显著正相关,音节时长与空气湿度呈显著负相关;泽陆蛙广告鸣声的脉冲率与空气温度呈显著正相关。结果表明这两种蛙类对城市化过程有不同的响应方式,但两种蛙类的雄性个体吸引雌性的能力都可能随着城市化梯度的上升而增强(更低的鸣叫主频和脉冲率);饰纹姬蛙的警戒性随着城市化梯度增加而显著降低,一定程度上反映出其对城市化的适应;受城市化过程影响的生物和非生物因素都对这两种蛙类的广告鸣声特征产生重要影响,但两种蛙类个体形态指标的改变不是引起广告鸣声特征改变的主要因素。研究结果会使我们更好的理解两栖类繁殖行为的适应机制并对快速城市化发展过程中两栖类多样性保育具有重要意义。
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