野生灵长类动物生理压力的声学相关因素

《Hormones and Behavior》：Acoustic correlates of physiological stress in a wild primate

　　本研究分析狼蛛猴吼叫声的声学参数与粪便糖皮质激素代谢物浓度（fGCM）的关系，发现声学特征可解释71%的fGCM变异，其中音高升高、音高不稳定性和声道共振改变最显著，揭示了生理压力对发声的调控机制。

　　在动物行为学和生态学的研究中，声音交流是理解个体间互动的重要途径。如何ler猴（*Alouatta palliata*）作为一种典型的灵长类动物，其特有的吼叫声音在森林环境中具有极强的传播能力，被认为是维持群体间距离、防御领地以及吸引配偶的关键工具。然而，尽管有大量关于如何ler猴声音的社会和生态因素的研究，我们仍然缺乏直接证据来说明这些声音是否反映了个体的生理状态，尤其是生理压力。

本研究旨在填补这一知识空白，通过分析如何ler猴吼叫声音的声学参数与粪便中皮质醇代谢物（fGCM）浓度之间的关系，探索生理压力如何影响声音的产生。fGCM是衡量动物生理压力的一种常用指标，其浓度通常与个体在面对资源稀缺、群体冲突或人类干扰等挑战时的应激反应有关。通过这一研究，我们希望揭示声音交流中哪些特征可能作为生理压力的信号，从而为动物行为学、生态学以及保护工作提供新的视角。

研究对象是七群如何ler猴，共计23只成年雄性个体，数据收集时间跨度长达十年。我们共记录了93条高质量的吼叫声音，并分析了242份粪便样本。通过这些样本，我们能够获得个体在不同情境下的生理状态信息。同时，我们计算了26项与吼叫声音相关的声学参数，包括频谱特征、时间特征以及非线性特征。这些参数涵盖了从声音的基本频率到复杂的波动模式，从声音的持续时间到能量分布等多个方面。

研究结果表明，这些声学参数中的一部分与fGCM浓度存在显著相关性。具体而言，吼叫的持续时间、基频范围、熵值、基频标准差、时间中心以及频率跳跃等参数显示出中度正相关，而平均基频、局部震颤、第五共振峰、第一共振峰、局部抖动以及RAP抖动等参数则表现出较弱的正相关。这些发现支持了我们的假设，即生理压力可能通过影响喉部肌肉功能、呼吸肌肉功能以及神经控制机制来改变声音的产生。例如，喉部肌肉的紧张度变化可能影响声音的基本频率和波动模式，而呼吸系统的调节可能影响声音的持续时间和能量水平。此外，声带的形态变化也可能影响声音的频谱特征，如共振峰的分布和稳定性。

这些声学参数的变化不仅反映了个体的生理状态，还可能在群体间传递重要的信息。例如，当个体处于较高的生理压力下时，其吼叫声音可能表现出更高的音高、更大的音高不稳定性、更明显的声带震颤以及更低的音调清晰度。这些特征的变化可能影响其他个体对声音的感知和反应，从而在社会互动中起到重要作用。例如，群体可能会根据个体的吼叫特征判断其健康状况或压力水平，进而调整自己的行为策略，如保持距离或增加警觉性。

此外，本研究还强调了非侵入性方法在动物研究中的重要性。通过分析声音的声学参数，我们可以间接评估个体的生理状态，而无需直接采集血液或组织样本。这种方法不仅减少了对动物的干扰，还降低了研究成本，使得在野外大规模研究动物生理状态成为可能。这对于保护工作具有重要意义，因为非侵入性的声音监测可以作为一种高效的工具，用于评估野生动物的健康状况和栖息地质量。

本研究的发现不仅适用于如何ler猴，也为其他灵长类动物以及更广泛的动物群体提供了重要的参考。在动物行为学中，声音作为信息载体的功能得到了广泛认可，而本研究则进一步揭示了声音如何与个体的生理状态相互作用。例如，当个体处于较高的生理压力下时，其声音可能表现出不同的特征，这些特征可能在群体间传递关于个体健康状况的信息，从而影响其社会地位和繁殖机会。这种信息传递机制可能在自然选择中发挥重要作用，因为能够更准确地传递自身状态的声音可能会在竞争中获得优势。

在生态学的角度，声音的传播能力和环境适应性是研究动物生存策略的重要方面。如何ler猴的吼叫声音能够在密集的森林环境中传播超过1公里，这表明其声音具有很强的适应性。这种适应性可能与个体的生理状态有关，因为当个体处于较高的生理压力下时，其声音的传播能力和能量水平可能会受到影响。例如，个体在压力状态下可能更倾向于发出高能量的吼叫，以吸引其他个体的注意或展示自己的强壮。这种行为可能在资源竞争或领地防御中起到重要作用。

在保护工作的背景下，本研究的发现为利用声音监测技术评估野生动物的健康状况提供了新的思路。非侵入性的声音监测不仅可以减少对动物的干扰，还可以在野外环境中持续收集数据，从而为生态研究和保护决策提供支持。例如，通过分析吼叫声音的声学参数，我们可以监测群体的健康状况，识别可能受到环境压力影响的个体，并采取相应的保护措施。这种方法在保护工作中具有重要的应用价值，特别是在面对人类活动带来的干扰时，能够帮助研究人员更及时地评估动物的生存状况。

此外，本研究还强调了跨学科研究的重要性。声音交流的研究不仅涉及动物行为学，还与生理学、神经科学以及生态学等多个学科密切相关。通过整合这些学科的知识，我们可以更全面地理解声音如何与个体的生理状态相互作用，以及这些相互作用如何影响动物的生存和繁衍。例如，喉部肌肉的功能变化可能与神经系统的调节有关，而呼吸系统的调节可能与自主神经系统密切相关。这些复杂的相互作用需要多学科的研究方法才能充分揭示。

在研究方法上，本研究采用了混合效应模型来分析声学参数与fGCM浓度之间的关系。这种模型能够处理个体间的差异，同时考虑群体间的变异，从而更准确地评估声学参数对生理状态的影响。通过这种方法，我们能够识别出哪些声学参数与生理压力存在显著相关性，以及这些相关性的强度如何。例如，吼叫的持续时间与fGCM浓度之间的相关性较强，而基频的标准差与fGCM浓度之间的相关性较弱。这些发现为我们提供了关于如何ler猴声音如何反映生理状态的详细信息。

本研究的发现也对未来的动物研究具有重要的指导意义。首先，声音作为信息载体的功能需要进一步探索，特别是在不同物种和不同环境下的表现。其次，生理状态对声音的影响可能因物种、性别、年龄以及社会环境的不同而有所变化，因此需要更多的研究来揭示这些变化的规律。此外，声音监测技术的应用需要进一步优化，以提高其在野外环境中的准确性和可靠性。

最后，本研究还强调了对动物伦理的重视。由于本研究采用了非侵入性的方法，因此对动物的干扰较小，符合动物行为学研究的伦理标准。然而，随着研究的深入，我们需要进一步考虑如何在保护动物的同时，尽可能减少对它们的干扰。例如，在进行声音记录时，我们需要确保不会影响动物的正常行为，同时在进行粪便样本采集时，需要遵循相关的伦理规范，以减少对动物的不适。

综上所述，本研究通过分析如何ler猴吼叫声音的声学参数与生理压力之间的关系，揭示了声音如何作为个体生理状态的信号。这些发现不仅有助于理解动物行为学和生态学的基本原理，也为保护工作提供了新的工具和方法。未来的研究可以进一步探索声音与生理状态之间的复杂关系，以及这些关系如何影响动物的生存和繁衍。通过这些研究，我们可以更好地理解动物的交流机制，并为保护野生动物提供科学依据。