柳鶯婚外父權(quán)與鳴唱特征

/關(guān)于柳鶯的婚外父權(quán)與鳴唱特征研究摘要性別選擇中鳴唱的復(fù)雜性是有優(yōu)勢的，許多的研究表明鳴唱特點與領(lǐng)地保衛(wèi)或伴侶吸引上的成功率都有關(guān)系。很少的證據(jù)能表明鳴唱特征與父權(quán)之間的關(guān)系。我們測試了柳鶯中婚外父權(quán)雄性與非婚外父權(quán)雄性鳴唱特征是否有區(qū)別。在對蘇格蘭群體研究發(fā)現(xiàn)，23.5％的雛鳥與名義父親基因不相配，４7％巢中至少有一個婚外子代。年長的雄性不太可能遭受父權(quán)損失.雖然歌曲曲目大小并不與父權(quán)損失相關(guān),但是曲目短的雄性比曲目長的雄性更易失去父權(quán)。盡管在群體中雄性到達(dá)時間與選擇婚內(nèi)雄性相關(guān),但是與婚外父權(quán)無關(guān)。這個結(jié)果顯示了，這個物種雌性通過鳴唱的長短或與此有關(guān)的某一個特性作為選擇婚外伴侶的條件，而且鳴唱的可變性與雄性交配成功與否或是雌性脅迫有關(guān)。目前的觀點認(rèn)為性選擇是鳥類鳴唱復(fù)雜性進(jìn)化一個關(guān)鍵因素（Cａt(yī)chpoleandSlater1995）。在過去的幾十年積累了證據(jù)，顯示了歌曲復(fù)雜性和歌輸出與雄雄競爭模式和雌性的選擇這兩個主要性的選擇過程之間的關(guān)系（Andersson19９4)。因此，更多技能已被證明是有利于領(lǐng)土防御（Kｒｅbsetａl．1９78），雌性優(yōu)先（BuchananandCatchｐole19９７，Rｅｉｄeｔal．20０4）和婚外父權(quán)(Ｈasselｑｕｉstetal.199６,Forsｔmｅieretal.2０02)。這些模式可以解釋是否鳴唱復(fù)雜性在生產(chǎn)、開發(fā)或維護(hù)方面是昂貴的(ｆｏｒareviewsee：GilandGahｒ2002),最近的證據(jù)表明這可能確實是這樣的。因此，鳴唱復(fù)雜性或輸出是負(fù)相關(guān)于寄生蟲負(fù)載(Buchananｅtaｌ.1999，Garamszegｉetaｌ。2０05)，程度的純合性（Marｓhaｌletａl。200３,Ｒeidetal.2005)，或雄性在嬰兒階段所經(jīng)歷過發(fā)展壓力(Ｎoｗicｋｉetａｌ.2０00,Ｓpencereｔal．２0０3；ｂuｔseeGｉｌetal.2006）盡管上面所描述的模式、不少物種研究領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)現(xiàn)雄性的鳴唱的措施，并不總是與配偶選擇或配對成功相關(guān)(Ｓeａrｃy1992，GｉlaｎdSｌatｅr２000a，F(xiàn)orsｔmeieｒandLｅislｅr２004）。可能奢華的雄性外形特征與配對成功無關(guān),問題是，這個特性為何依然存在.一種可能是鳴唱特征被雌性用于尋找婚外配偶而不是婚內(nèi)配偶。事實上，到目前為止的鳥類研究中發(fā)現(xiàn)了8６%的婚外父權(quán)（EPP）（Gｒiｆfitｈetａl。2０0２）,而且如果婚外父權(quán)被計算在內(nèi)的話,生殖成功變異的評估會更高.許多研究表明婚外父權(quán)與雄性鳴唱的某些特征有關(guān)(Ｈaｓｓｅlqｕｉst等人，１9９６年，F(xiàn)orｓtmeier等人,2002年），但是最新的公共元分析表明鳴唱對婚外父權(quán)水平?jīng)]有影響。鳴唱特征和配偶選擇的研究主要集中在歌唱復(fù)雜性的單一層面上,如一個音節(jié)的大小和鳴唱的長短。這種方法是有問題的,因為鳴唱是復(fù)雜的多方面的特征,在不同方面、不同程度的選擇可能變化（GilａndGahr2００2)。例如,一項過去2０年對德國的柳鶯群體的研究發(fā)現(xiàn)了配偶目標(biāo)選擇的隨著歌的長短到音節(jié)長短而變化Caｔchｐole1986，F(xiàn)ｏrｓtmeｉｅｒandLeisler２0０4）.同樣，一個關(guān)于斑姬鹟的研究，發(fā)現(xiàn)不同歌曲特點解釋雄性交配成功不同方面（ＬａmpeａｎdＥspｍarｋ2003）在一次蘇格蘭種類的研究中，我們發(fā)現(xiàn)原來對柳鶯的研究沒有一整套可變的鳴唱特征，可以用來預(yù)測配對是否成功（GiｌanｄＳｌateｒ2０00a）在這項研究中,我們測試了一種假設(shè),即鳴唱可變性是由中雌性對婚外雄性的選擇所維持的，在同一個研究群體中我們還調(diào)查了鳴唱特征與婚外父權(quán)之間的關(guān)系.研究方法研究群體19９４—199６，我們在英國的KippoＷo(hù)ｏｄ收集的200只雛鳥（３4個巢中)和他們各自的名義父母血液樣本。在所有巢中，他們的名義父親通過確定身份后，被指派喂養(yǎng)小鳥還是警戒。我們沒有發(fā)現(xiàn)伴侶交換,所有的雄性都有領(lǐng)域,在那雌性筑巢。每年潛在的婚外雄性取樣并不徹底，因此EPP的工作被限制為在這個區(qū)域捕獲的雄性數(shù)量（總量Ｎ=4８）.為了避免對同一個體調(diào)查數(shù)據(jù)使用幾年的重復(fù)現(xiàn)象,只有第一年數(shù)據(jù)是包含在ＥPP與雄性特征相關(guān)性的水平分析中。在我們調(diào)查之前,我們對這個地點進(jìn)行了廣泛的調(diào)查，了解了許多個體的年齡，沒有查到的個體，我們假設(shè)他們的第一次育種期是春天(Gil等人，２０01年）.基因型分型在雛鳥長大５-１０天時,從臂肱靜脈取出１0-5０μl的血液樣本。樣本中混合了20μl的50mMEDTA，在原地用液氮冰凍，并儲存在－70度的實驗室。DＮA提取使用Cｈeｌｅｘ（Biorad）提取方法（Elｌegｒen19９2).三個柳鶯微衛(wèi)星被用于父權(quán)排除和確定:PHＴR1，ＰHTＲ2，和ＰHTＲ3(Friｄｏlｆssｏｎetal。1997）。一個進(jìn)一步的柳鶯軌跡（ＰHTR4)不能被放大在這群體。然而,通過柳鶯微衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)父母與雛鳥之間是不匹配的就有一條額外的軌跡PTC3(Ellegren1９９2）。PCR擴(kuò)增是一個PTＣ—1００的熱循環(huán)（MJ研究公司）。20μl的感應(yīng)容量包括3μl的DＮA提取物（近似是基因組DNＡ20-4０ng）,Promega10xPCＲ緩沖液2μｌ，每種ｄNTP200μM,１.5ｍＭ的ＭgＣｌ2,每對引物10pmol和0．15單位的Tａg聚合酶（Ｐｒoｍega)。PHTR1，PHＴR2和PＨTR３循環(huán)條件是9４℃持續(xù)３mｉn,持續(xù)30個循環(huán)：９4℃達(dá)40s，5６℃達(dá)３0秒，7２℃達(dá)４0秒；再加上一個最后的步驟7２℃達(dá)5分鐘.PTC3的條件是一樣的,除了一個退火溫度5４℃。可以在沾染了溴化乙錠的３％瓊脂糖凝膠檢查PCR產(chǎn)物是否成功.銀染的6%聚丙烯酰胺凝膠的每個軌跡就是成年鳥基因碎片的大小.10ｂｐ跑6個軌跡是可以的大小。一個凝膠有一個孔里是代表每個等位基因的大小基因，電泳以便再次檢查大小和圖案下滑。假定的親本和雛鳥用同一塊凝膠電泳。排除概率以及哈代溫伯格平衡測試是使用CERVUS這個程序計算（Marshalletaｌ。1９98）。沒有一個軌跡是偏離哈代溫伯格預(yù)期的。PHTＲ2分析顯示雜合性的低水平，并顯示可以解釋雜合性發(fā)生赤字的概率為13%的無效等位基因的發(fā)生(表一）。PHＴR3是伴性在Z染色體上，所以雌性只有一個等位基因，但我們能夠通過使用伴性基因鑒定雛鳥的性別，進(jìn)而區(qū)分雄性純合子和雌性(Ｇｒiffithsetaｌ.１9９8）.為了減少假陽性的數(shù)量，下列程序在分析之后使用：1）。對每個個體測試ＰＨＴR１,ＰＨTＲ2和PHTR3.2)如果對于任何等位基因親子交配是錯配的，那么額外的PTＣ３軌跡就是擴(kuò)增給錯配后代的。大多數(shù)家庭基因分型使用PHＴR１，PHＴR２和ＰHTR3，對于這些,通過ＣERVＵS計算聯(lián)合排斥概率是0．97。在這樣的家庭中，ＰHＴR2被PTC3補(bǔ)充,聯(lián)合排斥概率能力為0。96。因為取樣數(shù)量是不廣泛的，只有五個婚外雄性的身份被確定.通過調(diào)查雄性基因型數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)，婚外父權(quán)的分配與婚外幼鳥從父親繼承的基因型相關(guān)。根據(jù)Ｊｅｆｆreys等人（19９2）計算出這個父權(quán)正確分配的概率。等位基因數(shù)無效等位基因頻率估計雜合性P排斥觀察值預(yù)期值ＰHTＲ１60。04０６0．6９２0。7５8０.5３５ＰHTＲ2140.1３１10.6340.8580.71ＰＨＴR315n/a0。880０.9０60。776PＴC3１1０。02５７０．８650．8３5０。６60表一研究中使用了四個微衛(wèi)星位點的多態(tài)性數(shù)據(jù)(n＝５2個成年鳥).使用CERVＵＳ計算出排除概率（Mａrｓhalｌｅtal.1998)。假設(shè)雛鳥的性別已知的情況下,能計算出伴性軌跡PHTR3的排除概率。不能估計出這個軌跡的無效等位基因頻率的原因是因為小樣本的大?。ㄓ捎诎樾赃z傳的緣故，只有雄性可以適用）。鳴唱分析被記錄下來的鳴唱來自大多數(shù)的雄性，并且按著吉爾和斯萊特（２０00b)方法論概述分析。我們認(rèn)為一整套的鳴唱測量可以顯示個體之間的高度可變性和高度可重復(fù)性。從這個鳴唱復(fù)雜性和鳴唱體制的對策的綜合性清單中提取主要成分。我們按著導(dǎo)致他們最大程度的可變因素來標(biāo)記這些成分:鳴唱曲目大?。≒C1）、鳴唱長度（PＣ2）,鳴唱多功能性（PC3）、元素率(PＣ4)和固定曲目(PC5；程度劃分為固定集群曲目）。詳情見吉爾和斯萊特（200０b)。統(tǒng)計我們使用一個隨機(jī)程序來測試頻率分布和在巢的EPＹ多樣性是否不符合二項分布.這是通過隨機(jī)重新分配觀察窩的雛鳥1０0０次，并使用重采樣統(tǒng)計方法計算ＥＰP的產(chǎn)生比例完成的(西蒙1990）。我們使用逐步邏輯回歸來確定能預(yù)測窩中EＰＹ發(fā)生的變量.我們檢查在這些分析中獲得的結(jié)果，在大小非常有限(n＝５)的可辨認(rèn)的婚外雄性的樣本中是否也能被檢測到。整個過程采用正反統(tǒng)計。結(jié)果ＥＰP的頻率我們在過去的三年中抽取來自34個窩的父母和所有的子代。其中,４7%的窩包含至少一個ＥPY（３４個中的16個)，和23。5％的雛鳥是EPY(2００只中的47只)。在三個窩（８。8％)有種內(nèi)育雛寄生的情況，也就是后代與父母都無關(guān)，占雛鳥中的２％（2００只中的4只）。三年間的EＰＰ的頻率沒有差異(克魯斯卡爾瓦里斯：x２=1.5４，df=2，P=0.46)。在87.5％的窩中有不止一個ＥPY，最少有一個婚外雄性的可以根據(jù)EPY的基因型推斷，其余13％至少有兩個婚外雄性成功受精.EPY在巢中的分配情況非常不同于通過重新采樣獲得的預(yù)期的隨機(jī)分布（G測試：G=３2。06，ｄf=4，P＜0．001;圖1A）。在一個巢中所觀察到的的ＥPＹ變異頻率方差大于預(yù)期（P〈0．０0１；圖1B）。觀察到EPY在巢中的分布接近雙峰模式,一些有著高比例的EPＹ但是也有很多沒有EＰＹ的巢.圖一．A）觀察值（白條）和預(yù)期值(陰影條）的ＥPY在窩中的分布研究。預(yù)期分布是用假設(shè)在窩中是隨機(jī)分布的數(shù)據(jù)(１000份)重采樣計算的。注意,在兩種極端的分布中期望頻率遠(yuǎn)小于觀察到的。B)在窩ＥＰP的期望方差（陰影條：100０份假設(shè)隨機(jī)分布）和觀測方差（OBS)。注意,觀察方差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對隨機(jī)分布的預(yù)期方差。Y軸表示觀察百分比?；閮?nèi)父權(quán)的雄性相關(guān)性親子關(guān)系的變化與年齡有關(guān)。雄性在他們的第二個或更后面的繁殖季節(jié)比起那些處在第一個繁殖季節(jié)的雄性不容易失去父權(quán)（失敗者/非失敗者：年輕的鳥類是８／4,年長鳥類是2／８；確切概率法：ｎ=２2、P=0。０34).到達(dá)日期，這個物種最重要配對日期的預(yù)測方法(吉爾和斯萊特200０a)，與在巢中的EPＹ出現(xiàn)沒有關(guān)系（F=0。13，ｄf＝１。18、Ｐ=0。71)。為了分析鳴唱在婚內(nèi)父權(quán)的效果，我們運行一個有五種鳴唱特點及年齡的逐步多元回歸模型。最終模型僅保留鳴唱長度（PＣ２；F=4.96，df=１、18、P=０．０39;R2=0。１7,slｏpe（ＳE）=－0.2１（0.０94）),表明有ＥPY在巢的概率與捍衛(wèi)此巢的雄性的鳴唱長度呈負(fù)相關(guān)。(圖２)（圖２）雄性鳴唱長度（PＣ2)與父權(quán)喪失（在自己窩中發(fā)現(xiàn)ＥPＹ的比例)之間的聯(lián)系?；橥飧笝?quán)和雄性特征在有EPY的巢中只有5個婚外雄性能被確定身份（atP〈0．０5），以至于我們分析的這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計功效很低（表2）,因此，我們限制分析那些已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)與父權(quán)喪失比較模式有關(guān)的變量?；橥馀渑c婚內(nèi)配雄性年齡上沒有差別（Ｗilcｏxoｎ的符號秩檢驗：Z＝－1。00n=5、Ｐ＝０.３２)。然而,我們發(fā)現(xiàn)一個近乎顯著趨勢就是婚外配雄性比婚內(nèi)配雄性的鳴唱長(Wilcｏｘon的符號秩檢驗：Z＝-1。75n=5、Ｐ=0.０8）,我們發(fā)現(xiàn)父權(quán)喪失與鳴唱長度之間存在一種協(xié)定式的關(guān)系。被認(rèn)定為戴綠帽子的雄性在自己的巢內(nèi)沒有ＥPＰ,再有EP后代的領(lǐng)域沒有鄰居（領(lǐng)土的平均距離=3.2，SD=1。9)。一夫多妻和EＰＰ雄性的取樣中，三只不同的雄性通過在第一只雌性產(chǎn)蛋期的某些時候吸引第二只雌性來形成一夫多妻制。一只雄性在連續(xù)的兩年內(nèi)是一夫多妻制的。當(dāng)樣本容量非常小,主巢和次級巢中EＰP的水平比較是很有趣的。在四分之三的情況下,主要的那只雌性是沒有EPP的,而次要的那只往往有.該模式在第四例中是倒置的.在四個二級窩中的一個觀察到一個第二位的雄性哺育幼鳥，其中有2/6是他親生的.種內(nèi)育雛寄生僅在三個窩中檢測到種內(nèi)育雛寄生,每個案例是在不同的年份發(fā)現(xiàn)的且涉及不同的成鳥。有趣的是要注意這些窩都位于研究站點的同一個區(qū)域(ca２00米)，這表明生境特征可能支持這種行為.有趣的是，這些窩相比于沒有種內(nèi)育雛寄生的窩也包含了高概率的

EPY(０.7２9±0．2８)vs0.1９９±0.10）:MａｎnWｈitnｅy：Z＝—２。68，n1=３,n2=31，Ｐ=0.007).。雄性的IＤ領(lǐng)域距離概率被帶綠帽子的雄性婚外雄性鳴唱長短年齡鳴唱長短年齡１0-４20．0047—０.2０620。3０821－2110.0052—０.6911—０.８2６2２－2530.０00１—0．49３2１．374２８5—5３60。0１１4０。17２11.４4１179－８840。0001-０．70610。0081表２。一組關(guān)于被戴綠帽子的雄性和婚外雄性在鳴唱、年齡和領(lǐng)土范圍方面的對照數(shù)據(jù)。Ｐ值代表婚外婚外幼鳥不被婚外戀父親陪同的概率。討論本研究發(fā)現(xiàn)我們研究的柳鶯群體中有顯著的婚外父權(quán)水平?；橥飧笝?quán)不是隨機(jī)分布在巢:在很多的巢穴中，有一個非常高的頻率或沒有EPY。這典型的頻率分布不同于其他物種(如.Ｌｉjfｅｌdetａl.１993年，如。

伯利eｔal。１99６），表明由于雌性的選擇模式，雄性之間有精子競爭差異,雄性在配偶守護(hù)或強(qiáng)迫交配方面能力的不同.父權(quán)的損失不是隨機(jī)的由于雄性特征。年長的雄性不易像年少的那樣損失父權(quán)。這個結(jié)果符合ＥPP研究的一般模式

（Ｍ?ｌler和Ｎinｎi１９98）,是由gｏodgeneｓ預(yù)測假設(shè)，假設(shè)在生存加性遺傳方差

(1９7２,1985,特里弗斯Kokko曼寧1９９8)。

婚內(nèi)父權(quán)也與鳴唱長度有關(guān):相對于與短歌雄性配對的雌性與長歌雄性配對的雌性在他們的巢里不太可能發(fā)現(xiàn)ＥPY.此外，被鑒定的婚外雄性往往比作為父親的婚內(nèi)雄性有較長的鳴唱時間。由于在這個物種鳴唱的平均長度不會隨著年齡的增長而改變,這模式不是一個年輕雄性擁有較短的鳴唱長度的后果（吉爾eｔａl.2001)。像我們的相關(guān)結(jié)果有兩個可能的解釋:1）當(dāng)和年輕雄性或短歌雄性交配時,雌性可能是在接受或?qū)ふ覂?nèi)皮祖細(xì)胞或2)年長雄性和長歌雄性可能更擅長配偶守護(hù)或強(qiáng)迫交配。雖然在一些物種有證據(jù)顯示，雌性積極追求一個混合的生殖策略(DｏｕbleanｄＣｏckbｕrｎ20０0),

在許多其他的情況下不能排除雄性強(qiáng)迫

（審查看:Wesｔneａt(yī)和斯圖爾特2003），因此我們不能確定帶來了這些差異的機(jī)制.在先前的研究中，我們已經(jīng)表明,鳴唱長度不能解釋群體中配對速度或后代生存能力

（吉爾和斯萊特2０00a）.相反，抵達(dá)日期被發(fā)現(xiàn)是在這個物種中最好的配對速度預(yù)測方法，但是我們這里發(fā)現(xiàn)它與父權(quán)的損失無關(guān)。如果雄性抵達(dá)移民高競爭雌性會選擇快速評估雄性和棲息地質(zhì)量，婚內(nèi)選擇和婚外選擇的雄性特征會發(fā)生矛盾。

因此,

雄性抵達(dá)日期和配對要求高相關(guān)性最保守地解釋為雄性和雌性使用類似的棲息地選擇標(biāo)準(zhǔn)定居在領(lǐng)地

(GｉlanｄSlatｅr2０00a，Doｌigezeｔａｌ.２０0２）。。假設(shè)目前研究中的EPＰ模式反映了配偶選擇很可能是,一旦雌性配對后,

從婚外雄性的鳴唱中獲得的額外信息可以使精子的選擇基于鳴唱特點。瑟西(19９2認(rèn)為鳴唱曲目是雄性在EPP環(huán)境中選擇性優(yōu)勢。Hａssｅlｑuisteｔal．（19９6）的確發(fā)現(xiàn)，在大蘆葦鶯，比起那些蒙受父權(quán)損失的雄性，婚外雄性伴侶有更長的曲目.

我們沒有發(fā)現(xiàn)任何鳴唱曲目和EPP之間的關(guān)系。這是令人驚訝的,因為年長者有著一個更大的確定性的父權(quán)，

在這個物種鳴唱曲目隨著年齡的增加而增加（ａl．2001吉爾等），但我們的相對較小的樣本大小不足以得出關(guān)于這個問題的堅定的結(jié)論。第一個關(guān)于柳樹鶯中的EPP在瑞典中部進(jìn)行(Gyｌleｎｓｔenｅtaｌ.199０），在實例樣本的19個家庭沒有發(fā)現(xiàn)任何的EPP。然而，

在其他群體的進(jìn)一步研究給一個不同的結(jié)果，其中２8％在哥特蘭島（Ｆridolfssoｎetaｌ。1９9７),33％在挪威南部（Bj?rｎｓtad和Liｆjeld1９9７)。很難確定這些群體差異背后的原因。在育種密度和同步變化影響婚外雌性的選擇范圍（GowaｔyａnｄBｒidgeｓ199１，ＷｅsｔｎeatａndSherman199７，M?lleraｎｄNinni1998，Thusiuｓetal.20