（环境科学专业论文）马铁菊头蝠不同生境回声定位声波研究.pdf

a b s t r a c t 尺j i z 砌d ，印办姗向例m 叼“砌姗巾a sb e e nm a r k e da sa i le n d a n g e r e ds p e c i e si n 勘u 1 d p ea i l d h 硒b e e nl i s t e da sa nl 刚n ts p e c i e si n t oi u c nr e dl i s to f n l r e a t e n e ds p e c i e s s t u d yo f e c h o l o c a t i o nc a l l so fr 彤删聊叼“f 玎“聊i s0 n eo fm 萄0 rf i e l d si i lb a tm l ( 1 y f r 0 】 nj u n et o o c t o b e r2 0 0 7 ，w ec 硎e do u to u re x p e 血i l e n ti nl u o t o n gm o 椭r e s e r v a t i o ni 1 1 j i l i i l p r o v i n c e ， c 址舱w er e c o r d e da n da n a l y z e dt l l ee c h o l o c a t i o nc a l l so f 尺办拥d 却办淞 屈，7 w 聊口“觑“聊u s i n ga v i s o rb i o a c o u s t i c su s g116a n da v i s o r - s a s l a bp r o ( a v i s 0 1 f t b i o a c o u s t i c s ，b e 订i n ，g e 肌a i l y )i n 8d i f f e r e n t h d b i t a t s ，i n v e s t i g a t e d t l l e e c o l o 百c a l c h a r a c t e r i s t i c so f8h a b i t a t ai n c l u d i n gv e g e t a t i o n a l ，c l i m a t i ca n dt o p o 伊a p h i c a lc h a r a c t e r i s t i c u s e ds p s s1 4 os t a t i s t i c a l 锄m y s i ss o f t w a r et oa n a l y s i st h ep a r a m e t e r so fe c h o l o c a t i o nc a l l s a i l d 印p l i e dp r i n c i p a lc o m p o n e ma i l a l y s i s a n dp e a r s o nc o 盯e l a t i o na 1 1 a l y s i sm e t h o dw i m e c o l o 百c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，d i s c u s s e dt l l ea d a p 切b i l i t yo fe c h o l o c a t i o nc a l l a n de c o l o g i e a l c h a r a c t e r i s t i c s t h ec o n c l u s i o n sw e r e 舔f o l l o w s ： 1 e c h o l o c a t i o nc a l l so f 尺办切d 却办螂，爸，朋m 叼甜觑搠w e r ef m c f f mt y p ei 1 1d i f l e r e n t h a b i t a t s ，ao n e w r a ya n a l y s i so fv a r i a n c ei n d i c a t e d t l l ec a l l sw e r es i g 血1 f i c a n t l y 俨 s 仃e 锄 m i x e dw o o d l a n d o p e nb r o a d l e a v e dw o o d l a n d c o l l i f e r o u s w o o d l a n d r o c k r e s i d e n ts i t e p o n d 2 1 1 1t h ee n v i r o m e n t a lf 砬t o rc o m p o n e n t sa n a l y s i si nc l u t t e rh a b i t a t s ，m ef a c t o rl o a d i n g c o e m c i e n ti ne v e r ) ，p r i n c i p a lc o m p o n e n tw e r ec o i n p 蹦牡i v e l yl a r g e ：h e i g h tb e l o wt h ec a i l o p y ， a r e a so fc a l l o p y ，砷o rh e i 曲t ；a v e r a g es l l r u bh e i 曲t ；n u m b e ro fp l a n t t h ep e a r s o nc o r r e l a t i o n a n a l y s i sa 1 1 d 帆o t a i ls i 鲥f i c a i l c et e s to ft h ef i v ep 硼i i n e t e r sa i l de c h o l o c a t i o np a r a m e t e r s ， i n d i c a t e ds i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e nf m lb 砒l d w i d m ，f m 2b a r l d w i d t hw i t ha r b o r h e i g h t ( r = 0 9 4 8 ，o 8 2 5 ；p 0 0 5 ) ，t 1 1 ef m ls t a n i l l g 丘e q u e n c y ，f m 2t e m l i n a t i o n 仔e q u e n c y w i t ha r e 邪o fc a l l o p y ( r = o 9 6 7 ，o 9 5 8 ；p 0 0 5 ) ；t h ep u l s em u a t i o na n di r i t e r 1 ，u l s ei n t e r v a l w i t ha v e r a g es h r u bh e i 曲t ( r = - 0 91 1 ，一0 9 9 0 ；尸 o 0 5 ) ；p e a k 仔e q u e n c yw i t hn 硼曲e ro fp l a i l t ( r = o 7 5 6 ，尸 o 0 5 ) ，s i 印i f i c a n tp o s i t i v ec o 盯e l a t i o nb e 似e e np u l s e 咖t i o na i l dh e i 曲tb e l o w t h ec a i l o p y ( r = o 8 7 0 ，尸 o 0 5 ) 3 i nt h ec l i m a t i ca l l dt o p o 鲫t l i c a lf 犯t o rc o m p o n e n t sa n a l y s i s ，t h ef - a c t o rl o a m n g c o e 伍c i e n ti ne a c hp r i n c i p a lc o m p o n e n tw e r ec o m p a r a t i v e l yl a r g e ：a i rr e l a t i v eh 啪i d i t ) ， a l t i t u d e ， s l o p ed i r e c t i o n t h ep e a r s o nc o r r e l a t i o n 觚a l y 甄s 趾l dt w o t a i ls i 2 皿i f i c a i l c et e s to ft h e 丘v ep 猢e t e r sa n de c h o l o c a t i o np 踟e t e r s ， i n d i c a t e ds i g l l i 6 c 锄tn e g a t i v ec o r r e l a t i o n b e t 、) l r e e nf m ls 觚i n g 舶q u e n c y ，f m 2t e m 血a t i o n 舭q u e n c y ，p e a k 丘e q u e n c yw i ma i rr e l a t i v e b u m i d i t y ( 0 7 7 6 、0 8 7 5 、o 7 9 4 ，p 3 0l ( h z ) ，使用这种信号模式可以在复杂空间精确的捕食【2 0 】。 不同种类的蝙蝠，回声定位信号的差异可以预测其生境利用的不同【47 1 。回声定位声波的 种间差异可以反映不同类型生境中声波传播和回声结构的生态约束【2 0 1 。回声定位声波结 6 东北师范大学硕士学位论文 构与生境的适应大致有这样的关系：在开阔空间捕食的物种使用长时间和窄频带的信 号，反之在复杂空间捕食的使用短时间和宽频带的信号，以便更好的精确定位和从背景 复杂环境中辨别目标【2 ，4 ”】。 国外在蝙蝠不同生境回声定位方面做了一些研究，取得了一定的进展。蝙蝠不同生 境回声定位声波是与当地环境条件相适应的，也是学习和基因分化的结梨5 2 5 4 】。蝙蝠不 同生境回声定位声波也受一系列因素影响，如地理条件【4 ，2 5 ，5 5 粕】，外部噪音【5 9 】，温度硎， 湿度【5 6 】，风速和降水量等。对于不同蝙蝠来说，回声定位声波的结构会依据生境的不 同而发生相应的变化。蹦k o 等( 1 9 9 3 ) 对欧洲的一种伏翼回声定位信号的研究中，发现 在开阔空间其发射窄带信号( 带宽 针阔混交林 开阔阔叶林 针叶林 岩石 居民点 池塘，在相对开 阔的生境中，小溪生境的各声波参数值均比同类生境显著。 1 4 砉茎砉言皇臣厶吝钆o0状牛*榔吲一g屺昶，一g皿嗵，一一哪二d)磐震，一重一嚣愀赠厘本，一言一嚣古本，一事a0一棼古厦厘柬二参s葚古厦鬃聪一弓籁是鸶(臣墨i)oluq蜀ub，。_jo分口笤菩惹a曝彗鲻磐1撩(臣墨n一口召。尽量kj0分口萼叮占鼍q厶爨彗鲻磐躲(ihd)口。一崔【r弓q一ja匿厘是鸶 (qd)口。召bjnp oin厶厘茁端晕是餐(qn苫巴口。召bjnp窖屋苔端建h苫(h夏一专口善磊口h窆皿假靼n窆(函工i毫巴分8fl寸。由写口。写口薯釜n芝料爨茸豁 n苫gd)分iiq；叮占鼋口爨彗(al苫邑口。焉-np一苫垦套然鞭一=爹一苫邑乓弓苫勺写。一蔓憾非一=函(器一至d)h qgfi叮p口 ibi岩口il乏斛爨嘏骝一苫皿。蜜器 一8 o v o o o v o o o v 一8 o v 一8 o v 一8 o v _ o o o v 一0 0 0 v n o o v t 寻一n n n n n n o岭卜一墨口西卜 卜吕卜 n _ _ 卜 岔_ _ 【n _ _ 口h 口寸一 n o h 卜 卜 卜 卜 卜 卜 卜 卜 。口一 口1o刊卜卜寸n口o【州nno一 卜卜口卅寸心n 卜n崎州onnn 一寸o刊n一 一一刊ono一 寸卜一刊卜卜卜n n卜o卅卜o口 nno斟。西n 寸n nno刊口nn h一o刊一一。一 寸一噜刊心o”寸o卜刊nn卜心 岭o州一一一 nn一喇n寸 口寸n州西寸一口 n凸o州寸n口寸 寸o州n心一 卜n 一o制nnnn n寸o州hn一。一 一nn州”心西寸 寸一口卅一西oo昏口o州口一n寸西一州n口n n田n刊甘奇一口 nno刊卜o卜口 寸o刊n卜n 寸n no州套西nn 崎8-o州o_ioo一 寸o昏州no口寸 n州寸9口田 o t o 州一n n “州n 6 n 价叼n州on一口 n t o 州n 一一口 n 岭o 槲o t n a 寸 ”no州口nn 卜口o州n一o_ n一n一州n昏岔n ”n一一卅。一卜n 卜no州onn onn州 一卜一州心n” n卜o刊寸寸卜口 nno州岔卜n o 寸 卜一o州n一寸n o寸o州寸qno一 _【一o一州n卜西n 昏一i一刊no8n 口n一州一寸“ 一叼n州昏0 nan州n价昏n n口o刊一口卜口 口no刊寸8n 寸 西no州n卜nn n寸o州。一一。一 西n9刊寸_o卜n 卜n“一卅nnn寸寸o卅寸nn nn寸州n乜西 心口n剞nn8n nno刊nt卜口 n口o州n 岔口 。一o州一寸n n心o州n”no一 岔寸口州口一寸n 昏o卜州卜一o寸 ”寸o州卜nn nn一刊no一一 。一一州也n卜n 心口o刊n岔心 口no州寸一n o l o - o v 一t 口 卜 卜岭n州昏6_【一 onn刊n9n昏n刊寸岔寸6一州卜8 nnn州=o_【 n叶n刊婚一o一寸tn州寸吮。一寸一一书寸口n一 一o o o v 乙i 口卜 ， n卜n州o口n卜nn书岔寸岔no寸n州西n卜n”n州nnn“卜n州nn卜nn一_【书n寸卜n昏寸n州一n卜nn一_【刊寸卜nn n ) i n i 】i 1口霉葛 口 n i _ n ) i n 誓 暑 n i l n | ) t - 8 i q 对 z 臣山 一 皿山 n h 一山 q 山 a c 至 至阻工c至山 臣 q l 芝 h i 芝皿 景一乏 副球骂划 葶0趸务bo口0 jo=暑aj自卅蜀霄。昌-嚣昱iqbq苗aj a!碧弓苗基点麓暑鼍基迤警电量点电笔o pa毫暑舢siib3皇。翟goio专u j o 眯好嚣求榭椒嘏函井隧荣媳鲻攸掣心攸凰辉酬匿k骧冰垛举胛c-n僻 仪袋g朴卅匿朴k议量爿帐 东北师范大学硕士学位论文 b k h z c 一1 0 0 一- - 一 一 第三谐波 ，! l 峰频 ( p e a l ( 厅c q u c l l c y ) 7 5 ，r 1 l 一 、第二谐波 1 1 一 5 0 一 一”“、 * “、第一谐波 2 5 图3 2 马铁菊头蝠回声定位声波信号特征( a ) 时域波形图( b ) 能量谱图( c ) 声谱图 f i g u r e3 2e c h o l o c a t i o nc a o f 月，l 伽d ，叩 即s 鼻胛w 小钾以伽髓肌( a ：o s c o g r a m ，b ：p o w e rs p e c t r o g r a m a n dc ：s p e c t r o g r a m ) t om u s t r a t et h ec h a r a c t e r i s t i cs t 川c t u 他o fe c h o l o c a t i o ns i g n a l sd u r i n gs e a r c h 伍g h t 3 4 不同生境中回声定位声波参数的主成分分析 经单因素方差分析的结果表明在不同生境中回声定位声波的各参数均有显著差异。 为了阐明回声定位声波的差异是否是由生境的不同导致的，我们选择不同生境马铁菊头 蝠回声定位声波各参数进行主成分分析( 表3 - 4 ) ，从主成分分析的各声波参数的因子载荷 矩阵及累积贡献率可知，第一主成分的贡献率达到6 0 8 ，第一主成分中各因子的信息 载荷量都比较大，回声定位声波参数由于生境的不同得到了很好的分离，不同生境中第 一主成分得分具有显著差异( f 7 1 4 1 8 = 1 0 2 7 ，p o 0 0 1 ) 。各主成分的得分在不同生境中的 差异与回声定位声波参数的差异一致，根据各因子的得分所作出的散点图( 图3 4 ) ，可以 很清晰地发现：回声定位声波参数在从开阔到复杂的不同生境中的得分存在一定的重 叠，尽管这些参数在统计上具有显著差异。 1 6 东北师范大学硕士学位论文 相对复杂相对开阔 c l u t t e r - o p e n 相对复杂 相对开阔 c l u t t e r - - - o p e n 图3 - 3 ：不同生境马铁菊头蝠回声定位声波的差异比较 f i g u r e3 - 3t h ed i f f e 代n c 部o f h o l o c a t i o nc a uo f 曰，i 伽d 却l l 船细小叼h 伽雎朋i nd i f f e r e n th a b i t a t s d u r i n gs e a r c hl 砒g h t 注：c b w ：复杂阔叶林o b w ：开阔阔叶林c w ：针叶林m w ：针阔混交林p ：池塘s ：小溪r s ： 居民点、r ：岩石 表3 4 回声定位声波参数成分因子载荷矩阵 墅坠堡兰兰! 塾竺! 壁堕巳壁望呈坐磐璺! ! 堡垒! 坐竺p 型兰坐堕堕兰些兰璧堕塑塑堕堕坚苎堕一 声波参数( c a np a r a m e t 神因子载孕矩阵( c 伽叩o n e n 擘谢血) f m l 起始频率( f m li i l i t i a l 舶q u e n c y ) k h z _ 0 4 1 60 3 6 9 f m l 带宽( f m i b a n d 州d t l l ) k h z 旬8 0 7o 2 3 9 f m l 持续时间( f m ld 啪t i o n ) r 璐 一o 3 1 6o 4 9 5 峰频( p e a k 仔e q u c y ) l ( h z o 5 9 9 一o 4 8 4 f m 2 终止频率( f m 2t e i m i l l a t i o n a l 五e q u e n c y ) l m z 0 8 7 70 19 2 f m 2 带宽( f m 2b a l l d w i d m ) k h z 旬7 8 5- o 3 8 0 f m 2 持续时间( f m 2 揪i o n ) r i l s 0 6 5 80 3 1 8 脉冲持续时间( p u l s ed u r a t i o n ) 塔 o 7 4 l0 5 3 8 脉冲间隔( i n t e r p u l s ei 1 1 t e r v a l ) m s o 6 1 5 o 5 9 8 贡献率( o f v 撕a 1 1 c e ) 6 0 8 2 0 4 1 7 东北师范大学硕士学位论文 生境类搪 o 复杂阔叶林 开两阔叶棘 针叶林 o 针翊旎交林 池塘 小溪 居民点 奄氅j 5 l p g l 图3 - 4 马铁菊头蝠不同生境回声定位声波主成分分析成分得分散点图 f i g u r e3 - 4s c a t t e rp l o to f6 r s tp r i n c i p a lc o m p o n e n ts c o r e sv s s e c o n dp r i n c i p a ic o m p o n e n ts c o r e s u s i n ga uc a up a r a m e t e r so fr ，i 加d 却 口s ，爸r 朋叼甜伽h 朋p 血c i p a lc o m p o n e ts c o r e sa r em a r k e db y d i f k r e th a b i t a t s 3 5 马铁菊头蝠不同生境回声定位声波与环境因子的关系分析 对相对复杂的生境的各个环境因子进行主成分分析( 表3 5 ) ，提取出反映该类生境 环境特征的主要因子。分析表明，各环境因子被分为三个主成分，前三个主成分的累计 贡献率已高达9 9 9 9 4 ，完全能够反映生境的环境特征。第一主成分的贡献率为5 2 5 8 6 ， 其中冠下高、林冠面积和乔高的因子载荷系数的绝对值较大，反映了森林上层结构特征； 第二主成分中因子载荷系数绝对值较高的是植被株数，这反映的是生境的空间郁闭情 况；第三主成分中因子载荷系数绝对值较高的是平均灌木高，反映了森林中下层复杂结 构特征。因此，选取冠下高、林冠面积、乔高、平均灌木高和植被株数这五个参数可以 代表生境的环境状况。将这五个参数与林地类生境中的回声定位声波参数作p e a r s o n 相关 分析及双尾显著性检验( 表3 6 ) ，结果表明：f m l 和f m 2 带宽与乔木高( r = 0 9 4 8 ，o 8 2 5 ； 尸 o 0 5 ) 、f m l 起始频率和f m 2 终止频率与林冠面积( r = o 9 6 7 ，o 9 5 8 ；尸 0 0 5 ) 、脉冲 持续时间和脉冲间隔与平均灌木高( r = o 9 1 1 ，o 9 9 0 ：p o 0 5 ) 均呈显著负相关；脉冲 持续时间与冠下高( r = 0 8 7 0 ，尸 0 0 5 ) 、峰频与植被株数( r = o 7 5 6 ，尸 o 0 5 ) 呈显著正 相关。 东北师范大学硕士学位论文 表3 5 林地生境环境因子参数成分因子载荷矩阵 ：! 垒垒! 竺兰：苎：! ：垒! ! 璺! 璺! 鲤! 空磐巳壁坠! 望! 磐苎塑堕兰垡! 垒竺竺望! ! 翌望堕竺翌! 璺! ! 璺! ! 竺! ! ! 里! 竺壁堡! 兰望坚垒璺垒i ! 璺! ! 环境因子( 即v i r o n m e n t a lf a c t 。r s ) j 堑霉壁堑堑堕g 竽堡竺竺生旦笔竽堕 冠下高h e i 曲tb e l o wm ec a i l o p y 林冠面积a r e a so f c 锄o p y 乔高酊b o r h e i 出 风速w i i l d s p e c d 胸径c h e s td i 锄e t e r 坡度s l o p eg r a d i e n t 植被株数叫i n b e ro f p l 锄t 坡向s 1 0 p ed n c d o n 海拔a l t i t u d e 草高h e r b a g eh e i g h t 温度t e m p e r a 向l r e 平均灌木高s h m bh e i 咖 空气相对湿度h u r i l i d i 哆 郁闭度c a i l o p y c o v 盯( ) 贡献率v a r i a n c ee x p l a i l 同惭) o 9 8 3 加9 7 7 0 9 3 7 0 9 1 9 o 9 1 6 - o 8 0 1 0 0 3 6 o 1 9 6 - 0 3 0 8 - o 6 7 3 o 4 4 7 _ o 0 0 1 o 2 5 6 _ o 4 5 6 5 2 5 8 6 0 1 0 3 o 1 7 0 旬3 0 8 3 9 3 o 4 0 0 o 2 7 8 0 9 8 0 o 9 3 0 0 8 9 2 0 7 3 4 0 6 3 5 0 0 7 7 旬3 3 6 o 3 3 3 3 2 0 1 2 0 1 5 1 0 1 2 7 m 1 6 4 - 0 0 1 6 o 0 3 6 o 5 3 0 0 3 6 6 - 0 0 2 7 0 3 3 0 一o 0 9 4 0 6 3 0 0 9 9 7 0 9 0 6 0 8 2 5 1 2 3 9 6 墨盐重堕奎竺塑坐生兰里竺望竺壁垫里堕型竺竺! 兰旦! 兰垫盟! 墅! ! ! ：! ! ! ! ：! ! !竺! ：竺! 兰 提取方法为主成分分析，旋转方法为方差最大旋转法 e x 廿a c t i o nm c i 也o d ：p 血c i p a lc 伽l p 啪e n t 姐a l y s i s r 0 t a t i o nm 劬o d ：m 驭i i i l 啪曲瞰 对八类生境的气候和地形因子进行主成分分析，提取出主要因子。主成分分析结果 ( 表3 7 ) 表明：前三个主成分的累计贡献率己高达8 3 0 2 l ，第一主成分中的因子载荷系 数的绝对值较大的是空气相对湿度，反映生境的气候特征；第二主成分中因子载荷系数 绝对值较高的是海拔，反映了生境的地形特征；第三主成分中坡向的因子载荷系数绝对 值较高，这反映的是生境的地形情况。因此，选取湿度、海拔、风速这三个参数可以代 表生境的气候和地形状况。将这三个参数与各生境中的回声定位声波参数作p e a r s o n 相 关分析及双尾显著性检验，结果表明湿度与f m l 起始频率、f m 2 终止频率和峰频显著 相关( 相关系数分别为o 7 7 6 、o 8 7 5 和o 7 9 4 ，p o 0 5 ) 。 表3 - 6 回声定位声波各参数与环境因子的相关分析 t 妯i e3 - 6c o r r e l a t i o na n a l y s i sb e 帆e e ne c h o l o c a t i o c a up a r a m e t e 体a n de n 、，i m n m e n t a lf a c t o 体i n w o o d l a n dh a b i t a t s 声波参数( c a l lp a r a m e t e r s )乔高冠下高林冠面积灌高 植被株数 f m l 起始频率( f m l 面t i a l 疗e q u e n c y ) l ( h z o 6 2 6o 6 7 5一o 9 6 7 。o 4 5 80 4 5 6 f m l 带宽( f m l b a i l d w i d t l l ) k h z - o 9 4 8 。一o 7 l oo 6 7 3 - 0 2 7 60 5 7 1 f m l 持续时间