Extreme diversity in the songs of Spitsbergen ‘s bowhead whales’

háttér

komplex ‘song’ emlősökben ritka. Míg sok emlős taxon ismétlődő ‘hívásokat’ produkál, amelyeket néha reklámdaloknak is neveznek , kevés emlős produkál a madárdalhoz hasonló vokális megjelenítést, amelyet több frekvencia és amplitúdó-modulált elemek határoznak meg kifejezésekké és hosszú szakaszokba rendezve . Ilyen dalokat csak néhány emlősfajnál dokumentáltak, köztük néhány denevérnél (Chiroptera), gibbonoknál (Hylobatidae), egereknél (Scotinomys spp.), a sziklamászók (Procavia capensis) és a két nagy bálna, A hosszúszárnyú bálnák (Megaptera novaeangliae) és az orrszárnyú bálnák (Balaena mysticetus). A gibbonok kivételével , amelyekben a hímek és a nőstények párosulnak, az emlősök összetett dalait úgy gondolják, hogy csak hímek adják elő . Úgy gondolják, hogy a hím Emlősök énekelnek a területek védelme érdekében, reklámozzák minőségüket, vonzzák a társakat vagy e funkciók valamilyen kombinációját .

a bálnabálnák dalát alaposan tanulmányozták csak a hosszúszárnyú bálnáknál, amelyek hasonló dalokat énekelnek egy évszakon belül az egész populációban. A szerkezet, hogy a dal fokozatosan fejlődik az évad kórusban és átadása dal típusok dokumentálták, hogy fordul elő irányosan egyik népességből a másikba alatt évek . A púpos bálna dalok hierarchiából állnak, az egységektől az almondatokig a kifejezésekig a témákig .

kevesebbet tudunk az íjfejű bálnák dalairól, mint a púpos bálnákról, de az íjfejű bálna dalok általában egyetlen mondatból állnak, amely magában foglalja az amplitúdó – és frekvencia-modulált elemeket, amelyeket gyakran egyszerre ismételnek meg . A Fram-szoros 2008-2009-es kísérleti tanulmánya szolgáltatta az első utalást arra, hogy több tíz daltípust állítottak elő íjfejű bálnák ebben a régióban egyetlen téli időszakban . Más íjfejű bálna populációkra vonatkozóan egész évben nem léteznek tanulmányok a dal sokféleségéről, bár egyetlen év alatt több daltípust dokumentáltak két másik populációra vonatkozóan . Itt, rendkívül magas inter – és évközi sokféleséget dokumentálunk a Spitsbergen bowhead bálna populáció emlős dalában.

anyagok és módszerek

minden irányú hidrofon-felvevőket 2010-től 2014-ig évente szeptemberben telepítettek és telepítettek át egy hosszú távú Oceanográfiai kikötésre a nyugati Fram-szorosban, körülbelül 78 69 N, 5 W (elektronikus Kiegészítő anyag, S1 ábra). A 2011-ben telepített kikötést nem sikerült helyreállítani. A műszerek egész évben rögzítették az első 14-17 perc h-1 akusztikai adatait. A helyreállítás után az adatokat letöltötték, és minden adatfájlhoz spektrogramokat (10-4000 Hz, 2048 pont FFT, 50% átfedés, Hann ablak) hoztak létre. Ezután a spektrogramokat vizuálisan áttekintették az íjfejű bálna dalok jelenlétére, amelyeket szem szerint osztályoztak az egyes daltípusok idő-frekvencia jellemzői alapján . A ‘hangos’ dalokat tartalmazó (különálló egységekkel rendelkező, 500 Hz-t meghaladó sávszélességű) fájlokat tovább elemeztük, hogy meghatározzuk az egység szerkezetét és a dal összetételét. Az egyes dalokhoz egyedi számot rendeltek, ha egynél több iteráció történt (pl. a Fram2012-11 volt a 11.dal, amelyet a 2012-2013-as szezonban vettek fel, míg a Fram2012–54 Az 54.; elektronikus Kiegészítő anyag, S1-S4). Az egyes daltípusokat a frekvencia, az időtartam, az amplitúdó és/vagy a frekvencia moduláció, az egységek és kifejezések száma jellemezte, és összehasonlították az összes többi daltípussal az évek során és az évek között, hogy meghatározzák a különböző daltípusok minimális számát, és leírják a dalok sokféleségét ebben a fajban ezen a helyen.

eredmények

Bowhead whale dalokat észleltek napi 24 óra alatt a tél nagy részében minden évben (elektronikus Kiegészítő anyag, S2 ábra). A legtöbb dalt decemberben és januárban vették fel (1.ábra). Összesen 184 különböző daltípust rögzítettek a 3 éves tanulmányi időszak alatt. Minden daltípust csak egy telepítési időszakban rögzítettek.

évközi eltérések voltak a dalok számában és időzítésében. A legkevesebb dalt 2010-2011-ben rögzítették (összesen 39 daltípus, 895 felvétel). Mind a 2012-2013-as (összesen 69 daltípus, 1338 felvétel), mind a 2013-2014-es (összesen 76 daltípus, 998 felvétel) körülbelül kétszer annyi különböző dalt tartalmazott (1.ábra).

míg a legtöbb daltípus rövid életű volt-óráktól napokig—és ritkán tartott egy hónapnál tovább (2.ábra), minden évben néhány daltípus fennmaradt egész télen. Az összes év általános tendenciája a daltípusok megjelenése, majd eltűnése volt az idő múlásával, az éven belüli legnagyobb sokféleség januárban fordult elő mindenki számára 3 vizsgált évek.

a 3231, a 3 év alatt dalokat tartalmazó felvétel közül valamivel több mint a fele (53%) csak egyetlen daltípust tartalmazott, míg két különböző dal a felvételi időszakok 37% – ában fordult elő. Az összes felvétel kevesebb mint 10% – a tartalmazott több mint két különböző daltípust.

Discussion

az íjfejű bálnák dalainak sokféleségét és évközi változékonyságát ebben a 3 éves tanulmányban csak néhány énekesmadárfaj vetette fel . Más emlős énekesek mellett az egerek és a gibbonok hajlamosak erősen sztereotip és ismétlődő dalokat készíteni, kevés elemmel(pl. A rock hyrax és bat dalok variációja elsősorban az egységek elrendezésének változásain keresztül történik . A hosszúszárnyú bálnák összetett dalokat készítenek, amelyek egy éven belül hasonlóak . Bár ebben a tanulmányban egyetlen íjfejű bálna repertoárját nem lehet meghatározni, a daltípusok katalógusa (184) rendkívül változatos.

nem ismert, hogy az egyes íjfejű bálnák több daltípust énekelnek–e egy szezonban, de egyesekről ismert, hogy ugyanabban az időszakban ugyanazt a daltípust osztják meg a Bering–Chukchi-Beaufort (BCB) populációban . Az sem ismert, hogy az egyes orrbálnák egész életük során ugyanazt a dalt tartják-e fenn, vagy éveken belül és/vagy évek között váltanak.

a Spitsbergeni orrbálna–populáció nagyon magas dalváltozatának egyik magyarázata az lehet, hogy a modern időkben ezt a területet elfoglaló állatok magukban foglalják mind a BCB, mind a Kelet-Kanada-Nyugat-Grönland íjfejű populációinak bevándorlóit. Egészen a közelmúltig feltételezték, hogy ezek a populációk elszigeteltek egymástól a magas sarkvidéki kiterjedt, áthatolhatatlan tengeri jégtakaró miatt. Az elmúlt néhány évtizedben azonban a tengeri jég kiterjedésének és vastagságának szélsőséges csökkenése megkönnyíthette e populációk közötti érintkezést . Még akkor is, ha ez a régió több populációból származó íjfejű bálnákat tartalmaz, ez nem magyarázza meg teljesen a tanulmányban Rögzített különböző daltípusok nagy számát vagy a daltípusok évről évre történő megismétlődésének hiányát.

valószínű, hogy a Fram-szorosban található orrbálnák egyszerűen az eredeti Spitsbergen populáció maradványai, amelyek túlélték a kizsákmányolás szélsőséges történelmi szintjét . A kis népességméret hatása a dalok sokféleségére ellentmondásos; egyes tanulmányok azt sugallják, hogy a dalok sokfélesége növekszik a kisebb populációkban, bár mások azt találták, hogy a csökkent vagy elszigetelt populációk csökkentik a dalok sokféleségét, és egyszerűbb dalokat produkálnak .

egyes fajokban úgy tűnik, hogy a nőstények a változatos dal repertoárt részesítik előnyben , ami arra utal, hogy az éneklés fokozott összetettsége reproduktív előnyökkel járhat. Egy nemrégiben készült tanulmány az üvöltő majmokról (Alouatta spp.) dokumentált kompromisszumok a férfiak reproduktív jellemzőiben (ideiglenes) társadalmi struktúra alapján: kevesebb hímmel rendelkező csoportokban, vagy kisebb társadalmi csoportok, a férfiak reproduktív taktikaként többet fektettek be a vokális megjelenítésekbe . Normális esetben a herék méretét és a vokális repertoárt (vagy más reproduktív megjelenítést) evolúciós kompromisszumoknak tekintik: a társadalmi kontextustól függően ezek egyike szelektív előnyt jelenthet a populáción belüli egyének számára a másikkal szemben. Például a púpos bálnák viszonylag kis herékkel rendelkeznek, és fizikai versenyben vesznek részt, valamint összetett dalkijelzőket készítenek, míg a jobb bálnák (Eubalaena spp.) hatalmas heréik vannak, egy vokalizáló nőstény ‘felszíni aktív csoportokhoz’ vonzza őket, és hiányzik minden látható férfi akusztikus megjelenítés . Az íjfejű bálnák azonban mind nagy herékkel, mind nagy vokális repertoárokkal rendelkeznek .

az Íjfejű bálnák az egyetlen magas sarkvidéki rezidens bálna. Így a dalon keresztüli interspecifikus azonosítás nem biztos, hogy ugyanazt a szelektív előnyt biztosítja az íjfejek számára, mint más cetfélék esetében. Ez csökkentheti a dal sztereotípiájára gyakorolt szelekciós nyomást, lehetővé téve a daltípusok nagyobb variációját a dalok hosszú távú kulturális mutációja eredményeként, vagy maga a dal újdonsága előnyt jelenthet .

mivel az íjfejű bálnák a sarki éjszaka alatt a víz alatt énekelnek, nehéz lesz megérteni ennek a fajnak a változó szintaxisát. Mindazonáltal, a Spitsbergen íjfejű bálnák énekes viselkedése, amelyben évente több tíz különféle daltípust állítanak elő, figyelemre méltóvá teszi őket az emlősök körében.

az adatok hozzáférhetősége

a példakénti dalfájlok a Dryad digitális adattárba kerülnek (doi:10.5061/dryad.1ck400f).

szerzői hozzájárulások

minden szerző összegyűjtötte az adatokat, és fogant az ötlet elemzésre. A K. M. S. elemezte az adatokat. Minden szerző hozzájárult az eredmények értelmezéséhez, a kézirat megírásához és hozzájárul a közzétételhez. Minden szerző felelős a munka minden aspektusáért.

versengő érdekek

nincsenek versengő érdekeink.

finanszírozás

ezt a munkát az NPI, a Svalbard Environmental Protection Fund, a Svalbard Science Forum, a Fram Centre Incentive Fund és a Norwegian Research Council finanszírozta (Támogatás száma: 244488/E10).

lábjegyzetek

az elektronikus Kiegészítő anyag online elérhető a https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4035239 címen.