《Behavioural Processes》：Life stage and interspecies variation in salamander quantity discrimination, and incipient learning
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数量辨别在两种树蛙的幼体和变态期中存在差异，Hynobius leechii变态个体更倾向选择大数量食物，而其他群体未表现出显著数量偏好，选择速度存在物种差异。
作者：Deyatima Ghosh、Vishal Kumar Prasad、Ama?l Borzée
单位：南京林业大学生命科学学院动物行为与保护实验室，邮编210037，中国南京
摘要
数量辨别能力对于适应性决策至关重要，这一能力在进化史上很早就已经出现。然而，关于两栖动物（尤其是其发育过程中的数量辨别能力）的研究却很少。在这项研究中，我们通过一项自发的食物选择实验，探讨了两种蝾螈——Hynobius leechii和Salamandrella tridactyla的幼体和变态个体的相对数字处理能力。我们测试了32只幼体和16只变态个体，其中H. leechii有6只，S. tridactyla有10只，这些个体在幼体阶段之前已经接受过测试。实验中提供了两种类型的食物：幼体食用血虫，变态个体食用蟑螂，两者比例为1:8，个体需要做出选择。每只个体完成了10次成功的尝试，每次尝试持续20分钟。在整个生命阶段中，个体对食物数量的偏好并没有显示出统计学上的显著差异。选择行为不受物种或生命阶段的影响。然而，二项式分析显示，只有Hynobius leechii的变态个体选择较大食物量的概率高于随机水平，而其他组别则没有表现出可靠的辨别能力。选择所需的时间随着时间的推移而减少，这表明可能是由于任务学习或习惯化作用，而非对食物数量本身的理解提升，其中S. tridactyla的选择速度比H. leechii更快。这项研究首次揭示了蝾螈在不同生命阶段中自发数量相关决策能力的差异，有助于更全面地理解两栖动物的认知能力。
引言
数量辨别是最基本的数字能力形式，它与觅食效率（Lucon-Xiccato等人，2015年）、捕食行为（Hunt等人，2008年）、逃避捕食者（Balestrieri等人，2019年）以及动物交配成功率（Agrillo等人，2018年）密切相关。数字能力已在包括哺乳动物、鸟类、爬行动物甚至无脊椎动物在内的多种生物类群中得到研究（Hanus和Call，2007年；Carazo等人，2009年；Perdue等人，2012年；Rugani等人，2014年；Cox和Montrose，2016年；Miletto Petrazzini和Wynne，2017年；Lin等人，2021年；Gatto等人，2022年；Matsushima，2025年）。在两栖动物中，无尾目和有尾目也已被研究其数量辨别能力（Krusche等人，2010年；Stancher等人，2015年；Khatiwada，2021年）。例如，东方火腹蟾（Bombina orientalis）能够区分两种和三种数量的食物（Stancher等人，2015年）。此外，还有两项研究表明蝾螈（Plethodon cinereus、Plethodon shermani、Plethodon metcalfi）在自发食物选择实验中偏好数量较多的食物（Uller等人，2003年；Krusche等人，2010年）。辨别食物数量是一种高度适应性和生态相关的能力，尤其是在觅食过程中。根据最优觅食理论，更多的食物能带来更高的能量收益（Krebs等人，1974年）；然而，这种能力会随着年龄的增长而变化，并在个体成年后趋于稳定（Sheardown等人，2022年）。此外，还有证据表明幼鸟具有比例推理、初级算术和序数测量能力（Rugani等人，2009年；Rugani等人，2016年）。尽管数字能力具有适应性价值（Argillo和Bisazza，2018年），但大多数研究都集中在成年个体上，这限制了我们对不同生命阶段认知能力的理解。无尾目是研究生命阶段认知特征变化的理想模型，因为它们的生命周期具有明显的变态前和变态后阶段。变态过程包括解剖结构、形态、行为、生理以及神经网络的变化（Combes，2019年），这些变化会影响认知能力（Ghosh等人，2025年）。在蝾螈中，变态前的觅食策略与变态后的策略也有所不同：幼体通常是主动觅食者，而变态后的个体则采用伏击捕食策略（Ghosh等人，2025年）。主动觅食需要更多的能量，这可能促使它们选择数量较多的食物；而伏击捕食者主要静坐等待猎物经过，它们更依赖猎物的线索和机会性捕获，可能更重视猎物的大小或可检测性，而非数量本身（Ghosh和Borzée，2024年）。
然而，认知特征通常会随着年龄和经验的发展而提升，年长的个体在数量辨别等任务上可能表现出更强的能力（Anderson等人，2005年；Bisazza等人，2010年；Cantlon等人，2010年；Rugani等人，2017年；Agrillo和Bassazza，2018年）。两个因素——特定生命阶段的觅食策略和认知发展的发生过程——导致了相互矛盾的预测：幼体可能基于能量需求选择更多的食物，而成年个体则可能因认知成熟度更高而更擅长数量辨别。由于不同生命阶段的觅食策略不同，幼体选择较大食物量的可能性可能大于成年个体。另一方面，由于认知能力随时间发展（Anderson等人，2005年；Bisazza等人，2010年），成年个体选择较大食物量的可能性也可能更大。因此，我们预计选择行为会随生命阶段而有所不同，但这些差异的方向尚不清楚。
此外，数量相关认知特征与觅食背景下的适应性之间的关系可能因物种而异。我们选择了属于Hynobiidae科的Hynobius leechii和Salamandrella tridactyla的幼体和变态个体作为研究对象。这些物种具有相似的栖息地和觅食行为（Zhang等人，2006年），其生态差异主要由纬度引起的温度差异决定（Borzée，2024年）。通过比较生态相似的近缘物种，我们旨在探讨数量能力是否随发育阶段一致变化，从而将发生过程的影响与更广泛的生态因素区分开来。我们选择研究物种间的认知差异，因为这有助于我们理解这些认知能力是如何以及为何进化的，同时识别它们在进化史上出现所需的环境和社会条件（Bryer等人，2021年）。因此，我们的研究旨在通过食物选择实验来检验上述假设，实验中个体面对的食物比例为1:8，且对选择哪种数量没有给予不同的奖励，从而揭示觅食生态和认知发展如何共同影响数量辨别方面的自发决策。总体而言，这项工作将扩展我们对两栖动物（尤其是蝾螈）数量辨别能力的理解，并评估这种认知能力的发育变化是否具有跨物种的普遍性。尽管关于非人类动物数量辨别能力的发育变化了解较少，但我们的研究将通过探讨变态过程中的重大神经、形态和行为变化是否影响两栖动物的数字能力来填补这一知识空白。
研究方法
研究对象
我们测试了Hynobius leechii和Salamandrella tridactyla的数量辨别能力，实验中它们需要在较大和较小数量的食物之间做出选择。我们测试了32只幼体（H. leechii，n = 16；S. tridactyla，n = 16），并在变态后重新测试了其中16个个体（H. leechii，n = 6；S. tridactyla，n = 10）。
饲养条件
我们从野外收集卵并在实验室中饲养这些个体
结果
广义线性混合模型（GLMM，表1，AIC = 649.11）的分析显示，试验次数、物种、生命阶段以及生命阶段与物种之间的交互作用对选择行为没有显著影响。变态个体和幼体之间的选择行为没有差异（β = 0.56，p = 0.136）。两种物种之间的选择行为也没有差异（β = 0.27，p = 0.335）。试验次数（β = -0.06，p = 0.092）同样不影响选择行为。此外，物种之间的交互作用也没有影响选择行为
讨论
与我们的假设相反，无论是幼体还是变态个体，在选择少量或大量食物时都没有表现出显著差异。具体来说，Hynobius leechii的变态个体选择较大食物量的概率高于随机水平，而两种物种的幼体和Salamandrella tridactyla的变态个体都没有表现出可靠的辨别能力。这一模式表明，这些蝾螈的数量辨别能力并非普遍存在，而是因物种而异
伦理声明
所有实验均遵循南京林业大学的指导方针，并通过了动物伦理和审查委员会的批准（IACUC 2023007、2023014、2024013）。
利益冲突
作者们没有需要披露的利益冲突。
未引用的参考文献
(Agrillo等人，2008年；Agrillo和Bisazza，2018年；R Core团队，2022年；Mulholland等人，2021年；Wright等人，2024年；Miletto Petrazzini等人，2020年)
资助
本研究得到了中国国家自然科学基金（NSFC；W2432021）的国际科学家研究基金（RFIS）和中华人民共和国科技部（QN2023014004L）的青年人才计划的资助。
作者贡献声明
Ama?l Borzée：负责监督、资金获取和概念设计。
Vishal Kumar Prasad：方法论。
Deyatima Ghosh：写作——审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、数据验证、软件使用、资源准备、方法论设计、数据分析、数据分析、概念化。
致谢
我们衷心感谢Aditya博士对我们实验视频的匿名评分。同时感谢Wan Le和Dallin Kohler在动物饲养方面的贡献。
