雄性麋鹿膽量和侵犯耦合與等級序位變化的關系

孟慶輝 宋苑 單云芳 李俊芳 白加德孟秀祥 柏超 張成林

（1 北京市科學技術研究院，北京麋鹿生態(tài)實驗中心，北京 100076）（2 中國人民大學環(huán)境學院，北京 100081）（3 圈養(yǎng)野生動物技術北京市重點實驗室，北京動物園，北京 100044）

在野外生境中，動物通過競爭獲得有限的資源，如配偶、食物、水源、臥息地(巢穴)、活動及隱蔽場所等，逐漸形成了相對穩(wěn)定的社群秩序(于貴瑞等，2021)。等級序位(dominance hierarchy)的建立和維持，不僅可使社群內(nèi)等級較高的個體優(yōu)先獲得或者獨占資源，降低同類侵犯、減少能耗和傷害(Clutton-Brocket al.,2006)；還可使序位較低的個體逐漸改變策略，如采取回避、儀式化展示(Mattiangeliet al.,1999)等，較少發(fā)生高強度的追逐打斗等(李春旺等，2003；Clutton-Brocket al.,2006)。不同序位的動物通過改變集聚和調(diào)整標記行為、睪酮與雌二醇分泌變化、配偶選擇等方式應對群居和等級的壓力(Grahamet al.,2009)。麋鹿(Elaphurus davidianus)棲息于水、陸、濕地三大生境，生活史不同階段形成了不同的穩(wěn)定社群結構(張付賢等，2022)，如幼齡麋鹿群可通過不斷模仿、學習采取不同的應對策略適應環(huán)境變化(李春旺等，2003；張付賢等，2022)，這個過程在麋鹿群體中等級始現(xiàn)；在亞成體階段，種內(nèi)個體間應對不同的生活壓力，逐漸形成“隱形”的序位(Sih and Watters,2005；張付賢等，2022)；成年階段，雄性麋鹿發(fā)情期激烈競爭交配資源，形成“金字塔”式等級序位(Wemmer and Watling, 1986；張付賢等，2022)，分為群主、挑戰(zhàn)者和單身漢(Liet al.,2007)。

動物在生活史的不同階段，因種內(nèi)和種間資源競爭及棲息地等的不同，形成多樣的性格(personali‐ty) (Gosling, 2001)、脾 氣(temperament) (Réaleet al.,2007)、習性和應對策略(coping style)(Koolhaaset al.,2007)；有些研究為了避免動物行為擬人化的描述，如個性等，進而采用行為型(behavioral type,BTs) 來統(tǒng)一替代，并在此基礎上提出行為綜合征(behavioral syndrome,BS)理論，即用兩個以上的跨時空行為型(個性)耦合演化來解釋一些生態(tài)現(xiàn)象和生態(tài)問題(Sihet al.,2003,2004,2012;Sih and Wat‐ters,2005)。國內(nèi)近年來開展了靈長類個性、東北虎(Panthera tigris altaica)個性(蘇彥捷，2007)、警犬(Canis lupus familiaris)個性測量(丁曉麟等，2013)、圈養(yǎng)馬麝(Moschus chrysogaster)個性偶聯(lián)演化(孟慶輝，2014)、林麝(Moschus berezovskii) 膽量(Yanget al.,2021)、麋鹿膽量測定及馬麝行為型格局與泌香量(孟慶輝，2014；周楊等，2018a，2018b)等的相關研究。盡管對動物膽量的相關研究進展很快，但目前尚未見到個性行為偶聯(lián)演替及其生態(tài)意義的相關報道，本研究從麋鹿膽量和侵犯耦合的角度，對等級序位變化機制進行初步探討。

針對這一問題，本文首先嘗試規(guī)范麋鹿個體間膽量的測定，并對麋鹿生活史不同階段等級序位形成與波動過程中，膽量和侵犯耦合的變化開展相關測試，并依此來分析麋鹿個體從幼年到成年序位跨越的策略，其結果對動物種群結構演替及麋鹿保護提供理論幫助。

1 研究方法

1.1 實驗動物

選 取11 頭 出 生 于2016 年3 月25 日 至4 月4 日的雄性麋鹿。11 頭麋鹿同父、同飼養(yǎng)條件；按照出生時間佩戴耳標以阿拉伯數(shù)字進行編號。

1.2 行為型數(shù)據(jù)搜集

1.2.1 取樣時間

2016年4—12月，2017—2019年1—5月，2020年1—9月每周一的09:00—11:00和14:00—16:00，持續(xù)追蹤記錄。本文年齡劃分依據(jù)李春旺等(2000)，劃分為幼體：出生后一周至角柄發(fā)育之前，時間為2016年4月—2017年12月；亞成體：角柄生長至性成熟之前，時間為2018年1月—2020年5月；成體：性成熟后，2020年6—9月首次發(fā)情。

1.2.2 行為流記錄

行為流(behaviour flow)指行為的跨時空流動屬性(Sihet al.,2003；孟秀祥等，2006)，本文對行為的跨時空流動特性進行賦值、編碼與量化，記錄行為發(fā)生的時間、地點、起因、經(jīng)過和結果；分析行為型的有限多樣化、行為型的可塑性、行為剛性與彈性、行為慣性及行為溢出等(孟慶輝，2014)。

1.2.3 交互行為記錄

交互行為(interactive behavior)指行為交流與接收個體間所做出的狀態(tài)響應(Sihet al.,2004；孟慶輝，2014)。本文以焦點行為取樣(Focal sampling)和掃描行為取樣(Scan sampling)法進行行為觀察。主要記錄行為發(fā)出者、行為動機、行為指向?qū)ο?、接收者的行為判別、行為響應及持續(xù)時間等。所有觀察由一人完成，以5 min不間斷為一個行為取樣單元，若個體走出視線，則取樣中斷(孟秀祥等，2006)。

1.3 糞樣激素檢測

每周一進行行為觀察的同時對每頭實驗動物采集糞便樣品(望遠鏡觀察和肉眼觀察相結合，早、晚各采集1次，每次采集10 g以上)，將每份樣品分成3小份(各0.5 g)作為平行樣，首先用福爾馬林進行固定，然后加入90%乙醇10 mL，震蕩混勻1 min，60℃水浴30 min，3 000 r/min 離心15 min，取上清液，加熱至蒸干，加入1.5 mL 40%甲醇混勻，采用放射免疫試劑盒(北京北方生物技術研究所)進行糞樣睪酮測定，用γ-計數(shù)器測定各樣品沉淀的放射性計數(shù)，繪制劑量反應曲線，據(jù)此獲得待測濃度，計算糞樣激素含量(李春旺等，2000)。

1.4 膽量、侵犯與等級序位判定

本文對11 頭雄性麋鹿分別進行追蹤，依幼體、亞成體、成體進行計算和行為型判定。

1.4.1 行為多樣性指數(shù)

計算樣本行為流的多樣性指數(shù)H (absolute di‐versity index)(孟秀祥等，2006)。計算公式：

式中fi為樣本行為流中第i種行為的發(fā)生頻次，f為每次取樣觀察記錄的總頻次。將個體的多樣性指數(shù)區(qū)分為低行為多樣性組(R < 0.3)、中行為多樣性組(0.3 ≤R ≤0.4)和高行為多樣性組(R>0.4)。

1.4.2 刻板行為發(fā)生頻率

刻板行為在總行為數(shù)據(jù)中的發(fā)生頻次及持續(xù)時間，表示刻板行為的表達頻率(孟秀祥等，2006)。計算公式：

式中S1為刻板行為漫無目的地取食異物，S2為往返走，S3為狂奔，S4為凝視；fi為樣本行為流中第i種行為的發(fā)生頻次，f為每次取樣觀察記錄的總頻次。

1.4.3 非同步行為指數(shù)

指個體間的行為樣本流的非同步化水平(孟秀祥等，2006)。計算公式：

式中Pi是行為同步指數(shù)，表示個體間行為頻次和持續(xù)時間的協(xié)調(diào)一致性。

1.4.4 前攝行為指數(shù)

指樣本行為流中前攝行為概率(孟秀祥等，2006)。計算公式：

式中Pi是動物自主啟動的、穩(wěn)定的主動適應環(huán)境變化，為試圖改變自身處境，有意圖性的行為；fi為樣本行為流中第i種行為的發(fā)生頻次，f為每次取樣觀察記錄的總頻次。

1.4.5 膽量的判定

本文在個體行為充分表達的基礎上，將非同步行為中較早發(fā)生的判斷為膽大(孟慶輝，2014)。行為充分表達的判斷依據(jù)是：刻板行為頻率較少，且行為多樣性指數(shù)較高。具體方法如下：

(1)計算個體生活史階段的指數(shù)：包括行為多樣性指數(shù)、刻板行為發(fā)生頻率、非同步行為指數(shù)和行為前攝指數(shù)；

(2)排序篩選刻板行為小于1%，行為多樣性指數(shù)大于50%，非同步行為指數(shù)大于50%，前攝行為大于50%的個體；

(3)對行為流樣本進行主成分分析，前20%的個體判定為膽大型個體，后20%的個體判斷為膽小型個體，其余60%為中間型個體；

(4) 將行為多樣性指數(shù)、刻板行為發(fā)生頻率、非同步行為指數(shù)、行為前攝指數(shù)4 個指標求均值，換算個體的膽量指數(shù)。

1.4.6 侵犯的判定

在行為充分表達的基礎上，結合攻擊行為指數(shù)和親和行為指數(shù)進行侵犯的判定(孟慶輝，2014)。具體方法如下：

(1) 計算每頭動物的每個生活史階段的指數(shù)：包括行為多樣性指數(shù)、刻板行為發(fā)生頻率、攻擊行為指數(shù)和親和行為指數(shù)4個指標；

(2)排序篩選刻板行為小于1%，行為多樣性指數(shù)大于50%，攻擊行為指數(shù)大于50%，親和行為大于50%的個體；

(3)對行為流樣本進行主成分分析，前20%的個體判定為侵犯個體，后20%的個體判斷為親和型個體，其余60%為中間型個體；

(4) 將行為多樣性指數(shù)、刻板行為發(fā)生頻率、攻擊行為指數(shù)和親和行為指數(shù)4個指標求均值，換算個體的侵犯指數(shù)。

1.4.7 個體等級序位的判定

依據(jù)實驗動物之間發(fā)生防御、進攻、追擊、威脅、取代、親和時的總沖突頻次和勝敗次數(shù)，指數(shù)越大等級序位越高(孟慶輝，2014)。計算公式：

式中SDi指個體i的等級序位指數(shù)，Pij=n/N，Qij=1 ?Pij，n代表個體i戰(zhàn)勝j的次數(shù)，N代表i和j沖突的總頻次。指數(shù)越大，代表等級序位越高。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析方法

采用Kolmogorov?Smirnov 檢驗數(shù)據(jù)的正態(tài)性，結合t檢驗分析睪酮水平與等級序位之間的關系；若數(shù)據(jù)呈非正態(tài)分布，則采用Mann WhitneyUtest檢驗兩者間的關系。采用Spearman 相關分析檢測膽量與侵犯耦合的相關性；顯著性水平設定為P=0.05。對行為型數(shù)據(jù)，先計算行為多樣性指數(shù)，進行泊松排布，然后結合主成分分析進行個性判定；所有數(shù)據(jù)分析均在SPSS 25.0進行。

2 結果

本研究的11 頭麋鹿中，1 頭成為鹿王，并成功交配(懷孕母鹿已于2021 年產(chǎn)仔)，2 頭為挑戰(zhàn)者，8 頭為單身漢(本研究數(shù)據(jù)截止2020 年9 月)。行為型判定結果：幼體麋鹿判定為膽大型個體3頭、膽小型個體3 頭、中間型個體5 頭；幼體麋鹿判定為侵犯個體3 頭、親和型個體3 頭、中間型個體5 頭。亞成體與成體麋鹿，采用相同的方法進行判定。

2.1 雄性麋鹿不同年齡段等級波動

麋鹿幼體處于等級序位的發(fā)育階段，等級尚不明顯(r= 0.027 5,P= 0.005 6)；亞成體麋鹿等級序位逐漸開始形成(r= 0.434 3,P= 0.630 0)；到了發(fā)情期，成體麋鹿通過打斗等形成了3個明顯的等級(r= 0.864 4,P= 0.008 7)：分別是鹿王(5#)、挑戰(zhàn)者(1#、6#)、單身漢(2#、3#、4#、7#、8#、9#、10#、11#)(圖1)。

圖1 雄性麋鹿不同年齡段等級序位形成. 幼體麋鹿1#~11#個體間未形成明顯的等級；亞成體麋鹿1#、5#、6#等級序位呈上升狀態(tài)；成年發(fā)情期麋鹿5#等級序位繼續(xù)上升，成為鹿王Fig. 1 The rank development of male Père David’s Deer in different age groups. No rank was formed among the young 1#-11#;The rank of 1#,5#and 6#in sub?adult became rank increased;Adult 5#order continues to rise,then become the deer king

從幼體到亞成體麋鹿等級波動：5#、6#、7#、8#分別上升了2 個序位(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r=0.720 1,P=0.012 9)，3#、9#、10#分別上升了1 個序位(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r= 0.460 1,P= 0.001 7)，1#、11#等級序位沒有發(fā)生改變(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r= 0.080 3,P= 0.005 4)，2#、4#分別下降9 個和4 個等級序位(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r=?0.596 4,P=0.006 6)。從亞成體到成體麋鹿等級波動：4 頭雄性麋鹿等級序位上升(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r=0.852 3,P=0.000 3)，5#、6#分別上升了2 個序位(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r= 0.921 5,P= 0.011 2)，5#個體成為了鹿王，4#、7#分別上升了1個序位(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r= 0.791 1,P= 0.008 1)；2#、9#、10#、11#等級序位則未發(fā)生改變(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r= 0.482 9,P= 0.006 3)；1#、3#、8#分別下降了2 個、3 個和1 個等級序位(膽量和侵犯耦合相關系數(shù)r=0.251 7,P=0.003 5)(圖2)。

圖2 雄性麋鹿不同年齡段等級波動過程Fig. 2 The rank fluctuation of male Père David’s Deer in different age groups

2.2 雄性麋鹿膽量和侵犯耦合程度

在麋鹿不同年齡段，面臨的資源壓力不同，膽量和侵犯耦合程度不同，尤其是發(fā)情期麋鹿膽量和侵犯發(fā)生了較強的耦合，并伴隨著等級序位的變化(圖2)。幼體：膽量與侵犯耦合r= 0.461 3,P=0.039 1；亞成體：r= 0.120 6,P= 0.0424 1；成體：r=0.930 7,P=0.003 3(圖3)。

圖3 雄性麋鹿不同年齡段膽量和侵犯耦合指數(shù)Fig. 3 Boldness and aggression correlation of male Père David’s Deer in different age groups

幼體麋鹿膽量與等級序位呈正相關(r=0.207 7,P=0.038 6)；侵犯與等級序位呈負相關(r=?0.457 9,P=0.026 4)；膽量和侵犯耦合與等級序位呈負相關(r=?0.111 8,P=0.018 3)(表1)。糞樣睪酮水平與等級序位呈正相關(r=0.860 7,P=0.005 5)。

亞成體麋鹿膽量與等級序位呈正相關(r=0.376 7,P= 0.041 1)；侵犯與等級序位呈正相關(r=0.442 8,P=0.037 4)；膽量和侵犯耦合與等級序位呈正相關(r= 0.414 7,P= 0.028 9)。糞樣睪酮水平與等級序位呈正相關(r= 0.845 7,P=0.004 4)(表1)。

成體麋鹿膽量與等級序位呈正相關(r=0.941 5,P= 0.002 1)；侵犯與等級序位呈正相關(r= 0.818 3,P= 0.007 2)；膽量和侵犯耦合與等級序位呈正相關(r= 0.917 9,P= 0.002 6)。糞樣睪酮水平與等級序位呈正相關(r= 0.954 6,P= 0.001 8)(表1)。

表1 麋鹿膽量、侵犯與等級序位發(fā)育Table 1 Relationship between boldness,aggression and rank development in male Père David’s Deer

續(xù)表1 Continued from table 1

3 討論

本文對11 頭雄性麋鹿，從幼體到成體進行持續(xù)追蹤觀察，有4頭麋鹿等級序位持續(xù)躍升，可能是通過膽量與侵犯耦合的策略實現(xiàn)；2 頭麋鹿從幼體到成體發(fā)生等級序位持續(xù)下降，可能跟其母親死亡較早有關，其中1 頭麋鹿2018 年冬生病1 次，也可能與其侵犯行為和體重增速不匹配有關。

3.1 膽量和侵犯耦合與等級之間的關系分析

幼體麋鹿膽量和侵犯耦合與等級序位發(fā)育呈負相關，可能因幼體麋鹿的侵犯較強對等級序位發(fā)育不利。亞成體麋鹿膽量和侵犯耦合促進等級序位的定型，此期等級序位已基本形成，但保持著較低的侵犯。發(fā)情期麋鹿膽量和侵犯耦合與等級序位的強烈波動呈正相關；對于季節(jié)性繁殖的鹿類，發(fā)情季節(jié)睪酮分泌顯著增加，可驅(qū)動膽量和侵犯發(fā)生較強耦合，促使麋鹿的等級序位發(fā)生較大波動。這與其他鹿類動物的研究結果一致，如圈養(yǎng)的幼體獐(Hydropotes inermis) 序位與侵犯頻率呈負相關(Maugetet al., 2007)；泌香期間，圈養(yǎng)馬麝(Moschus chrysogaster) 也保持較低的侵犯(周楊等，2018b)。

3.2 不同個體等級波動分析

從幼體到亞成體麋鹿等級序位波動情況為：3#、5#、6#、7#、8#、9#、10#等級 序 位上升；2#、4#等級序位下降；1#、11#等級序位沒有發(fā)生改變。從亞成體到成體麋鹿等級序位波動情況為：5#、6#、4#、7#等級序位持續(xù)上升，其中5#個體成為了鹿王；2#、9#、10#、11#等級序位則未發(fā)生改變；1#、3#、8#等級序位發(fā)生了下降。由此可以看出，膽量和侵犯耦合緊密時促進麋鹿等級序位的上升，兩者耦合松散時等級序位幾乎沒有變化，兩者解耦合時伴隨著麋鹿等級序位的下降。這與其他靈長類動物研究結果相吻合，如黑臉長尾猴(Cercopithecus aethiops)未成年等級序位上升與膽量呈正相關(蘇彥捷，2007)；雄性黃山藏酋猴(Macaca thibetana) 交配期序位下降與強侵犯相關(陳燃等，2008)等。

3.3 糞樣睪酮水平與等級序位的關系

動物的等級序位和社群沖突與性激素水平密切相關。本研究結果顯示，幼體麋鹿糞樣睪酮水平與等級發(fā)育呈正相關；亞成體麋鹿糞樣睪酮水平與序位形成呈正相關；成體麋鹿糞樣睪酮水平與序位波動間呈正相關。因此，麋鹿等級序位的發(fā)育、定型及波動與糞樣睪酮水平呈正相關，由于動物體內(nèi)睪酮水平的波動，導致膽量和侵犯耦合程度變化，直接影響動物等級序位的升降。這與其他動物研究結果一致，如非洲黑臉長尾猴等級序位高低與雄激素水平呈正相關(蘇彥捷，2007)；圈養(yǎng)獐侵犯頻率與雄激素分泌呈正相關(Maugetet al., 2007)；雄性蹄兔(Procavia capen‐sis)、雌性山羊(Capra hircus)和圈養(yǎng)八齒鼠(Abro‐comidae) 序位和侵犯沖突強度與睪酮水平正相關(Koren and Geffen, 2009)；雄性黃山藏酋猴交配期糞睪酮水平與攻擊頻次正相關(陳燃等，2008)等。

麋鹿在不同年齡段等級序位發(fā)生不斷的變化，尤其是爭奪交配資源時，序位波動尤為顯著(張付賢等，2022)。本文嘗試用行為型耦合來解釋等級序位變化，既豐富了等級序位變化的理論，又探討了序位波動的機制，為鹿科動物社群和社會關系網(wǎng)絡研究提供了思路和可靠依據(jù)。