与门泽拉斯定律（Menzerath’s law）相关的信号压缩现象会影响雄性青蛙的繁殖成功率

《Animal Behaviour》：Signal compression associated with Menzerath’s law affects the reproductive success of male frogs

动物交流系统、信号压缩、鸣叫偏好、适应度权衡、Menzerath定律

　　

邓可|刘艳梅|王同良|王继超|崔建国

四川省山地生态恢复与生物多样性保护重点实验室，中国科学院成都生物研究所，中国成都

语言规律在人类语言和非人类声音交流系统中普遍存在。尽管有研究表明，与语言规律相关的信号压缩（即缩短信号长度）可以提高编码效率并减少能量消耗，但信号压缩的生态后果仍很大程度上未被探索。海南褶纹树蛙（Kurixalus hainanus）的求偶叫声遵循门泽拉特定律（Menzerath’s law），即音符长度和音符间隔长度都会随着叫声强度的增加而缩短。此外，音符的长度还与其在叫声中的位置有关。通过二元选择音位趋性实验，我们研究了信号压缩是否以及如何影响K. hainanus的配偶吸引能力。结果表明，雌性青蛙更偏好音符长度固定的求偶叫声，这表明压缩后的叫声在性吸引力方面有所下降。相比之下，音符间隔的变化并不影响雌性的选择偏好。我们的研究首次提供了实验证据，证明在保持特定结构长度的前提下缩短声音序列的组成部分虽然可能提高编码效率，但会降低性吸引力，从而影响个体的适应度。我们的发现揭示了信号传递效率与信息传递效果之间的权衡，突显了进化和生态压力如何共同塑造动物交流系统。

研究地点

本研究于2024年5月至7月在中国的海南岛吊罗山国家级自然保护区（18.72°N, 109.87°E；海拔933米）进行。所有实验均在22:00至04:00之间进行，平均温度为22.1 ± 0.2°C，平均相对湿度为91.5 ± 0.5%。

声学刺激

声学刺激采用了一段由六个音符组成的求偶叫声，该叫声记录于2022年的一只雄性K. hainanus（Deng, He, Wang, Wang, Wang等人，2024年）。

结果

在二元音位趋性测试中，当雌性青蛙听到自然求偶叫声（NAC）或固定音符长度（FND）或固定音符间隔（FII）的叫声时，它们明显更偏好固定音符长度的求偶叫声（广义线性混合模型：估计值 = –7.118，z值 = –2.369，P值 = 0.017，95%置信区间为[–13.005, –1.229]；随机效应方差 = 23.806）。进一步分析显示，超过78%的雌性选择了FND1而非NAC（双尾二项式检验：37/47次试验，P值 <

讨论

信号压缩在多种物种的声音交流系统中普遍存在，可以提高编码效率并减少能量消耗（Ferrer-i-Cancho等人，2013年；Semple等人，2022年）。在本研究中，我们发现雌性K. hainanus更偏好固定音符长度的求偶叫声，而非包含缩短音符的自然叫声。这一结果表明，对于具有特定音符数量的求偶叫声而言，压缩会降低其性吸引力。

作者贡献

邓可：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，数据可视化，实验设计，资金筹集，数据分析，概念构思。刘艳梅：实验设计。王同良：资源获取。王继超：资源获取。崔建国：撰写 – 审稿与编辑，项目管理，资金筹集，概念构思。

数据获取

本研究的原始数据可在补充材料中找到。

利益声明

作者们没有需要声明的利益冲突。

致谢

我们感谢王晓萍在数据处理方面提供的帮助。同时，我们也衷心感谢Michael J. Ryan对完善手稿所给予的宝贵支持。野外数据收集工作得到了海南吊罗山脊椎动物多样性观测与研究站的大力支持。本研究得到了国家自然科学基金（项目编号32470505、32000313）、中国科学院成都生物研究所（项目编号QNTS2025-12）以及自然科学基金的资助。