编辑推荐：
本研究利用弹出式卫星档案标记（PSAT）记录的5秒分辨率加速度数据，首次在完整季节周期内揭示了大西洋庸鲽活动的惊人个体差异性。研究挑战了将比目鱼类视为行为单一的被动底栖生物的传统观点，指出个体独特的活动模式（如昼夜节律）存在但缺乏一致性，个体差异主导了种群的行为动态。这对于理解鱼类生态学、种群动态（population dynamics）及行为生态学的“连续体假设”（contingent hypothesis）具有重要意义。
引言：行为可变性与技术革新
在动物界，个体行为变异是普遍现象，对理解种群动态（如扩散模式、繁殖成功率和生存）至关重要。鱼类行为曾被认为是简单和本能的，但越来越多的研究表明个体间和个体内存在显著的行为差异。然而，由于在自然环境中直接观察个体鱼类极具挑战性，对野生鱼类个体行为的认知仍然匮乏。电子标记技术，特别是弹出式卫星档案标记（Pop-up Satellite Archival Tags, PSAT）的发展，使得在自然栖息地长时间、高分辨率地记录鱼类行为成为可能。这类标记可记录深度、温度、光照和三维加速度等时间序列数据，为推断产卵、迁徙、觅食等行为及其在分钟到季节尺度上的时间变异性提供了便利。
本研究以大西洋庸鲽（Hippoglossus hippoglossus）为对象，该物种在加拿大圣劳伦斯湾（Gulf of St. Lawrence, GSL）一直是广泛标记项目的焦点，旨在识别其迁移模式和产卵地点。早期的研究基于PSAT的深度和温度数据，揭示了部分个体在夏季沿海索饵场和冬季深海产卵场之间的迁移，而另一些个体则终年停留在深水区，支持了种群中存在不同迁移行为“连续体”（contingents）的假说。2017年部署的PSAT配备了加速计，为本研究利用加速度数据进一步推断庸鲽在整个季节周期内的精细个体行为模式提供了独特机会。本研究旨在：（1）描述庸鲽活动的范围和多样性；（2）揭示其在圣劳伦斯湾不同地理区域日到季节尺度的时间变异性；（3）识别基于个体间共享的重复活动模式推断出的行为连续体。
材料与方法
卫星标记操作与数据收集
2017年9月15日至10月23日期间，在圣劳伦斯湾多个区域（包括埃斯奎曼海峡、加斯佩半岛、安蒂科斯蒂环流、布雷顿角和尚普兰岛附近水域）共部署了36枚MiniPAT型PSAT。标记对象为体长超过130厘米、外观健康的庸鲽，个体叉长范围在130至202厘米之间。标记方法参照为太平洋庸鲽开发的技术，通过尼龙系绳和钛合金锚定飞镖将PSAT固定在鱼体背鳍附近。此外，还部署了两枚系泊的对照PSAT，以记录环境参数并提供潮汐流对加速度记录影响的基线。所有PSAT的预设弹出日期为2018年8月31日，弹出后通过ARGOS卫星网络传输数据摘要，并利用定向天线进行物理回收。
PSAT数据与基于加速度数据的倾斜角估算
PSAT以5秒分辨率持续记录深度、温度、光照强度和三维加速度。当鱼静止时，具有正浮力的PSAT自由漂浮在鱼体上方，记录重力加速度（1 g）或环境流（如潮流）引起的微小倾斜。当鱼活动游泳时，加速计检测到一个或多个轴上的倾斜变化。随着鱼的移动，PSAT向后倾斜，倾斜角随速度增加而增大。根据Nielsen等人（2018）的研究，利用三个轴的加速度值（AX, AY, AZ），采用Pedley（2013）的公式计算倾斜角（以度为单位）。
倾斜角作为活动的代理指标
通过高斯混合模型拟合，确定38.5°为阈值，用于区分推断为不活动（0–38.5°）和活动（38.5–180°）的倾斜值。不活动状态包括无法与海流影响可靠区分的缓慢运动。由于无法定量核算海流对倾斜值的贡献，分析侧重于数据分类，基于活动阈值将每个5秒间隔归类为活动（=1）或不活动（=0），从而为每个个体创建连续的活动时间序列。随后计算了不同时间分辨率（15分钟、60分钟和1天）的活动时刻总和与比例，以便后续分析活动模式。
潮流对倾斜数据的影响
系泊标记和两条活动水平较低的庸鲽的倾斜数据图显示出与潮汐周期一致的周期性变化。绝大多数（98.5%）系泊标记记录的倾斜值小于38.5°的阈值，表明庸鲽的“活动模式”值可归因于中等到快速的游动速度。然而，本研究无法区分与海流一致的标签倾斜值和缓慢运动速度，因此无法评估庸鲽的缓慢运动。
活动的总体种群模式
采用动态因子分析（Dynamic Factor Analysis, DFA）来识别和描述圣劳伦斯湾庸鲽活动水平的总体模式。DFA是一种用于时间序列的多变量数据降维方法，旨在识别一组时间序列中共享的少量潜在的、无单位的共同模式（即共同趋势）。每个庸鲽个体的活动水平被建模为共同趋势和因子载荷的线性组合加上噪声。仅使用拥有完整年度数据序列的个体（n=20）进行分析。每日活动水平通过加总每日被归类为活动的观测数来估算，随后进行标准化（z-score）。使用R语言中的MARSS包构建模型，并比较了包含1、2或3个共同趋势的模型。根据Akaike信息准则（AIC）和参数数量，选择包含三个趋势的模型作为最合适的模型。因子载荷通过方差最大旋转进行旋转以改善可解释性，并设定0.025（中等）和0.050（高）作为判断时间序列与共同趋势关联程度的任意截断值。此外，还通过重复测量方差分析（ANOVA）及事后配对t检验（Bonferroni校正）验证了季节对活动水平的影响。
周期性活动的表征
为了可视化不同时间尺度上的活动周期性变化，构建了活动水平图和二维时间序列图。活动水平图用于可视化不同标记个体组内季节和月度尺度的活动模式。以年积日（x轴）和一天中的小时（y轴）为坐标，用颜色表示平均活动水平的二维时间序列图，用于检测每条庸鲽全年潜在的昼夜周期性模式。此外，还研究了环境光照与活动水平之间的潜在联系，利用R中的局部加权散点平滑（LOESS）曲线拟合每小时平均光强和每小时活动比例数据。最后，创建了一个度量指标（R2）来衡量活动在昼夜之间的相对变化，该值表示活动水平的变化中可归因于昼夜周期划分的比例。
结果
活动的总体种群模式
包含三个趋势的DFA模型被选为最能代表标记庸鲽活动水平总体模式的模型。根据趋势中观察到的整体模式，一年中可以区分出三个不同的活动时期：（1）9月至12月（108天，“秋季”）；（2）1月至4月中旬（106天，“冬季”）；（3）4月中旬至8月（138天，“春夏季”）。基于这些特征和趋势中的模式，将趋势标记为：趋势A，“冬季早期高峰，高活动性”；趋势B，“冬季晚期高峰，中等活动性”；趋势C，“春夏活动性增加”。趋势A和B的特点是在秋季活动水平较低，随后在整个冬季活动水平增加，趋势A的高峰出现更早且水平更高。趋势C的特点是在标记期开始时活动水平最高，随后在1月和2月中旬有两个小活动高峰，3月后逐步增加，在春季和夏季达到最高水平。
个体庸鲽基于DFA的因子载荷以不同方式与这三个共同趋势相关联。总体而言，个体与趋势关联的差异部分与性别和标记地点有关。趋势A与来自加斯佩半岛的个体（7个中的5个）呈正相关，其中两个个体（17P0166, 17P0170）与该趋势关联尤其强，意味着冬季活动水平高。这两个个体是Marshall等人（2023）通过其方法鉴定出的唯二雄性。来自安蒂科斯蒂环流的四个个体中的三个与趋势B呈正相关。来自埃斯奎曼海峡的六个个体中的五个与趋势B强烈正相关，其中四个与趋势C负相关，表明它们的时间序列遵循与趋势相反的模式。
不同区域的个体在年度和季节性平均活动比例上存在差异。埃斯奎曼海峡的个体年平均活动比例最高（22.08%），加斯佩半岛的个体年平均活动10.63%的时间，但在冬季期间活动增加最为显著，这主要归因于两个个体。安蒂科斯蒂环流的庸鲽最不活跃（9.85%）。尽管环境条件（如深度和温度）在标记区域间存在差异，但这些差异本身无法解释观察到的庸鲽活动变异性。区域内也观察到了相当大的变异性，这表明了季节变化等其他因素的影响。方差分析显示季节对所有标记庸鲽的平均活动水平有显著影响，活动水平在秋季最低，夏季较高，冬季最高。
活动水平的个体变异性
研究观察到高度的个体活动水平变异性，这在活动和静止时刻的比例上尤为明显。最活跃的个体（16P2437）有34.71%的时间处于活动状态，而最不活跃的个体（17P0087）仅3.83%的时间活动。在这两个极端之间，存在一个梯度，平均活动时间为13.29%，表明庸鲽有相当多的时间处于不活动状态。尽管出现了区域差异，但值得注意的是，区域内的一些个体，根据DFA结果，其活动特征与其他区域个体的相似性高于与本区域个体的相似性。结果表明存在强烈的个体差异，每条庸鲽都表现出独特的年度活动模式。个体间的平均活动水平和时间变异性都存在显著差异。
活动水平的昼夜模式
在个体庸鲽的时间序列中，发现了跨越数天的、令人信服的昼行性和夜行性活动模式，并且与日出日落时间同步的界限分明。在大多数情况下，这些昼夜周期性模式与连续多天白天的较高活动相关；然而，在其他情况下，普遍较低的夜间活动期与白天的完全静止相关。中等程度的夜间周期性活动实例较少见。有趣的是，一些个体在一年中的不同时间既表现出周期性夜间活动，也表现出周期性昼间活动；然而，这些时期的季节性时间在个体间存在差异。每个个体似乎都表现出独特的周期性模式组合。总体而言，庸鲽表现出与日出日落同步但不与光强直接相关的独特昼夜活动模式，LOESS模型揭示了这一点。这表明光强不是庸鲽活动的直接驱动因素，但二维时间序列图显示在一年中的特定时刻活动明显增加。
基于对二维时间图和活动图的视觉检查，在一年中的某些时间，在12个个体（占全部庸鲽的48%）中识别出昼间活动。这种昼间周期性模式在11个个体的春季和夏季之间以及4个个体的秋季和冬季之间被观察到。在9个个体（占全部庸鲽的36%）中观察到了夜间周期性模式。夜间周期性活动模式在秋季和春/夏季被观察到的频率相当，在冬季发生的证据很少。仅对一条庸鲽（17P0135）在整个部署时间序列中观察到了夜间模式，但由于标签提前释放，该序列被截断至6个月，因此未知夜间活动模式是否会持续整个夏季。
R2指数值超过10%的个体有16个。该指数对所有个体的平均值为18%，个体间范围在6.28%到32.00%之间。图中对比的昼（灰）夜（蓝）活动线揭示了某些个体在一年中特定时间明显的昼夜周期性。此外，活动线说明每条鱼都表现出明显独特的个体活动模式。也观察到了区域差异，埃斯奎曼海峡的平均R2指数值最高（21.81%），而安蒂科斯蒂环流、加斯佩半岛和布雷顿角的值最低。尚普兰岛的值处于中间水平。总体而言，几条庸鲽在一年中的部分时间表现出昼夜活动模式，但这些模式的时间安排差异很大。无论是在个体内部随时间的变化，还是在个体之间，关于周期性活动更多出现在白天还是夜间，都缺乏一致性。
讨论
本研究的主要目的是评估大西洋庸鲽在整个季节周期内的粗、细尺度个体活动模式，并调查圣劳伦斯湾种群内存在行为连续体的证据。尽管观察到一些普遍的共同模式，但结果揭示了惊人的高度个体活动变异性，每条庸鲽在一年中都表现出独特的时间活动特征。活动在个体间广泛变化，包括年度平均水平和观察到模式的时间变异性。昼夜活动模式在几条个体一年中的部分时间很明显；然而，个体间在特定昼夜活动模式的时间安排上存在差异，并且在个体内部随着时间推移以及通常在不同个体之间，关于庸鲽在白天相对于夜间是否更活跃，缺乏一致性。总体而言，个体活动变异性主导了任何被检测到的共同模式。因此，没有证据表明可以将个体庸鲽归入不同的活动连续体。然而，所有个体共同的一点是，活动水平普遍较低（这些标记个体平均有13.29%的时间处于活动状态），这表明庸鲽有相当一部分时间在休息，依赖间歇性的爆发式游动和恢复期，这与比目鱼的预期行为一致。
活动水平的个体变异性
行为变异性在包括鱼类在内的动物物种中很常见，对于理解种群动态变化非常重要。活动水平最近被用作鱼类行为和个性的代理指标，并与体型、代谢率和饥饿状态等内在特征相关。除了内在因素，外在因素也可以在调节活动水平方面发挥重要作用。由于大多数鱼类是变温动物，许多研究报告了温度对个体活动的影响。竞争也可以调节活动水平。然而，本研究中观察到的巨大个体差异无法仅用这些因素解释。每条庸鲽独特的活动特征表明，可能存在尚未测量的其他内在（如个性、健康状态）或外在（如局部猎物可用性、栖息地结构）因素驱动了观察到的模式。高个体变异性对种群层面的模型具有重要意义，因为它挑战了将个体视为具有统一行为的假设。
昼夜活动模式
在包括比目鱼在内的许多鱼类中，昼夜活动模式是常见的。本研究中观察到的昼夜活动模式与已知的庸鲽行为一致，但个体间和个体内的时间变化是新颖的发现。结果表明，虽然光照周期（昼夜）可能提供了基本的同步线索，但实际的日活动或夜活动表达受到其他调节因素的强烈影响，并且个体在其策略上表现出灵活性。缺乏一致的模式表明，圣劳伦斯湾庸鲽可能根据当地条件、内部状态（如生殖状态）或机会（如猎物出现的时间）调整其活动时间，而不是严格遵循物种特定的昼夜活动模式。个体在昼夜活动周期性强度上的差异（由R2指数衡量）进一步强调了行为的个体差异。
活动连续体的证据
“连续体假设”提出，一个种群由多个组构成，每组表现出共同的迁徙或行为模式，且组间模式不同。早期的迁徙研究为圣劳伦斯湾庸鲽中存在连续体提供了一些支持。然而，
