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蟪蛄（半翅目：蝉科）性选择行为研究

蟪蛄（半翅目：蝉科）性选择行为研究

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作者：卫松山西北农林科技大学

学位级别：硕士

蟪蛄Platypleura kaempferi是分布于东亚地区的常见蝉科昆虫,其雄性通过鼓膜发音器发出响亮的鸣声吸引雌性,雌性根据雄性的鸣声来定位、寻找并选择合适的雄性进行交配。以前关于该物种的研究都集中在形态学、分类学及简单的鸣声特点描记... 详细信息

蟪蛄Platypleura kaempferi是分布于东亚地区的常见蝉科昆虫,其雄性通过鼓膜发音器发出响亮的鸣声吸引雌性,雌性根据雄性的鸣声来定位、寻找并选择合适的雄性进行交配。以前关于该物种的研究都集中在形态学、分类学及简单的鸣声特点描记,对蟪蛄的性选择研究一直是空白。本文对蟪蛄的性选择开展以下5方面的研究:1)采用行为观察、声音分析等方法,分析了雌性个体对雄性鸣声的选择;2)采用标记重捕、形态测量分析等方法,研究了蟪蛄的形态特征与其性选择的相关性;3)采用Pearson相关性分析,探究了配对的雌雄个体间体型大小的对应关系(size-assortative mating);4)采用Pearson相关性分析,分析了雄性召唤声与求偶声之间的相关性;5)通过对成功交配的雄性的形态特征和声学数据进行Pearson相关性分析,对其鸣声与形态之间的相关性进行了探讨。主要研究结果如下:1)蟪蛄雌性对雄性鸣声的选择曼-惠特尼秩和检验(Mann-Whitney U test)分析结果表明,能够吸引来雌性的雄性和不能吸引来雌性的雄性鸣声在召唤声频率、单脉冲持续时长和脉冲间隔时长3个声学特征间存在显著差异;求偶成功的雄性和求偶失败的雄性鸣声在求偶声频率和脉冲组间隔时长2个声学特征之间存在显著差异。线性回归分析结果表明,雄性交配成功率与3个召唤声特征(召唤声频率、单脉冲持续时长、脉冲间隔时长)和2个求偶声特征(求偶声频率、脉冲组间隔时长)显著相关。三次曲线回归分析进一步揭示了这5种声学特征与交配成功率之间的关系:召唤声频率越高、单脉冲持续时长和脉冲间隔时长越短,求偶声的频率越低、脉冲组间的间隔时长越长,则交配成功率越高。反之,交配成功率越低。上述结果表明,雄性求偶发声的变调能力越强(高的召唤声频率变为低的求偶声频率),其交配越容易成功。2)蟪蛄的形态特征与其性选择的相关性曼-惠特尼秩和检验(Mann-Whitney U test)分析结果表明,能够吸引来雌性的雄性和不能吸引来雌性的雄性在形态特征上没有明显差异;求偶成功的雄性和求偶失败的雄性在形态特征上也没有明显差异;接受交配的雌性和拒绝交配的雌性在形态特征上也没有明显差异。线性回归分析进一步揭示了雌雄形态特征(体长、体型、翅长/体长、腹部长/体长)与交配成功率之间无明显相关性。3)配对的雌、雄体型大小的对应关系分析通过对配对成功的雄性和雌性个体的5个形态特征(体长、体型、翅长/体长、腹部长/体长、体重)进行Pearson相关性分析,本研究未检测到“个体大的雄性与个体大的雌性交配、个体小的雄性与个体小的雌性交配”的对应交配模式,这表明蟪蛄在性选择过程中对配偶体型的选择是随机的。4)单独个体的召唤声和求偶声的相关性分析对单独个体的召唤声和求偶声的4个时域特征(召唤声持续时长和求偶声持续时长、召唤声频率和求偶声频率、召唤声单脉冲持续时长和求偶声单个脉冲组的持续时长、召唤声脉冲间隔时长和求偶声脉冲组间隔时长)进行Pearson相关性分析,结果显示,召唤声与求偶声之间不存在明显相关性。5)鸣声与形态的相关性分析通过对9个声学特征(召唤声持续时长、召唤声频率、单脉冲持续时长、脉冲间隔时长,求偶声持续时长、求偶声频率、单个脉冲组的持续时长、脉冲组的间隔时长和主频率)与4个形态学特征(体长、体型、背瓣长度和背瓣宽度)进行Pearson相关性分析,揭示出声学特征与形态特征之间没有明显相关性。这表明鸣声不能传递出雄性个体在形态方面的特征。综上所述,在蟪蛄性选择过程中,鸣声是雌性选择雄性的最主要依据,且雌性对雄性鸣声的偏好揭示了该物种独特的性选择机制:雌性青睐能发出高频率召唤声和低频率求偶声的雄性个体,即变调能力越强的雄性越容易求偶交配成功。上述结果丰富蝉科昆虫的性选择机制,也扩展了我们对蝉科昆虫发声行为多样性的认识,并为后续的其他蝉科昆虫行为学研究提供新的信息。

关键词：蟪蛄性选择鸣声变调召唤声求偶声

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