本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
作为我对科学界女性系列访谈的一部分，在这篇文章中，我将采访凯莉·布兰奇。凯莉·布兰奇是内华达大学里诺分校的博士候选人，与弗拉基米尔·普拉沃苏多夫合作。在最近的一项研究中，凯莉发现，在低海拔和高海拔地区，以及不同山脉的种群之间，山雀所唱的歌曲有所不同。在这里，我向她询问了一些关于这些结果意味着什么的问题。
首先，什么是山雀？你为什么要研究它们？
山雀是小型鸣禽，栖息于北美洲西部的山区。这些鸟类在夏季和秋季储存食物，以便在冬季食物稀缺时使用。我们知道它们使用空间记忆来重新定位它们的食物储藏点，这使得它们对于询问关于认知生态学的问题很有趣。
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此外，由于它们栖息在山脉中连续的海拔梯度上，不同的鸟类群体在寻找食物储藏能力方面承受着不同的压力。例如，与生活在低海拔地区的鸟类相比，高海拔地区的鸟类经历更寒冷的冬季，积雪更多，积雪覆盖时间更长。因此，高海拔地区的鸟类可能需要更严重地依赖其空间记忆能力来重新定位其食物储藏点。而这正是我们实验室的工作所发现的，来自高海拔地区的鸟类储存更多的食物，具有更好的空间记忆能力，并且具有更大的海马体（与空间记忆相关的脑区），神经发生比生活在低海拔地区的鸟类更多。此外，我的实验室伙伴多维德·科兹洛夫斯基和我表明，与高海拔地区的鸟类相比，低海拔地区的鸟类更快地探索新环境，并且在社会上占主导地位。所有这些工作加在一起，为提出关于这些鸟类（它们是同一物种）如何因气候变化而在各种认知、行为、生理和形态特征上存在差异的非常有趣的问题奠定了基础。
您为什么有兴趣知道山雀的歌曲在不同山脉的种群之间以及在同一山脉的不同海拔之间是否存在差异？
基于我们实验室之前进行的工作，我们假设高海拔和低海拔地区的鸟类之间可能存在分离，因为高海拔地区的鸟类由于其社会地位较低，可能在低海拔地区具有较低的适应性，而低海拔地区的鸟类由于其空间记忆能力较差，可能在高海拔地区具有较低的适应性。
这促使我询问雌性山雀是否通过优先与来自各自海拔的雄性交配来促成这种假设的高海拔和低海拔地区鸟类之间的分离。
温带雄性鸣禽的歌曲有两个功能：它用于防御其他同种雄性的领地，并用于吸引雌性。歌曲是从雄性的社会雄性亲本那里学来的，因此它可能在地理上有所不同，可能会在同一物种但被地理障碍或局部适应性隔开的鸟类群体之间产生方言。因此，雌性鸣禽可以使用歌曲作为雄性原产地的指标。雌性更喜欢来自当地雄性的歌曲，因为与来自其他地区的雄性相比（尤其是在局部适应性发挥作用的情况下），当地雄性可能具有在其所在地成功生存的适当表型。
然后我询问了来自高海拔和低海拔地区的雄性的歌曲结构是否不同。雄性歌曲是可塑的，并且可以根据不同的听觉环境进行修改。关于歌曲在地理上变化的一个主要假设是声学适应性假设，该假设认为歌曲的不同是因为鸟类改变它们的歌曲以最大限度地在给定的栖息地中传播。因此，我们需要在另一个具有相似海拔和森林组成的山区地点记录和评估歌曲结构，以测试歌曲结构上的差异是否与识别出当地适应的雄性相一致，或者雄性的歌曲是否只是为了适应环境而被改变了。我们发现，尽管高海拔和低海拔地区的森林组成相似，但所有四个地点的歌曲结构都不同，这与声学适应性假设不一致，而是支持了当地适应雄性指标的假设。
您如何在山雀身上测试这一点？在相当极端的山区环境中与鸟类一起工作是什么样的？
我在春季记录了雄性歌曲，那时雄性主要唱歌。这只是简单地听雄性唱歌，然后接近雄性，并使用数字录音机和麦克风录制歌曲。雄性并非都是可单独识别的，所以我确保每次录音之间至少间隔 500 米。然后我将录音上传到电脑上，并使用 SIGNAL 生物声学声音分析软件从每首歌曲中提取 19 个测量值，每只录制的雄性歌曲约为 6-30 首。我使用这些测量值的平均值作为一只鸟的代表，以避免伪重复。这些声学测量值包括歌曲中每个音符的开始和结束频率，以及歌曲和每个音符的持续时间、每个音符之间的时间以及其他。
在冬季积雪很多的山区工作非常困难。我们经常努力到达我们的野外地点，并且必须使用雪地车才能做到这一点。积雪通常在五月/六月左右融化，但我必须在四月/五月开始录制鸟类，所以我经常在雪地里走动，只是听鸟类唱歌。如果积雪不太深，那真的不是问题，但有时很难跟踪鸟类，因为它们非常活跃。我经常使用山雀歌曲的回放录音来引诱雄性接近我并唱歌。
您的发现能告诉我们关于鸣禽歌曲和更广泛的认知方面的什么？
我认为我们在这项研究中的发现真正有趣的是，我们看到了在非常小的空间尺度上，在高海拔和低海拔地区的鸟类之间没有地理屏障阻止移动的情况下，歌曲结构的分化。这当然引出了一个问题，即这些结构差异是否代表真正的方言，或者这些差异是否仅仅与渐变变异相一致。我现在已经在两个山区地点的海拔梯度上记录了歌曲，因此我们可以评估这个问题。如果这些结构差异代表真正的方言，我们应该在声学测量值中看到一个断裂点，例如内华达山脉中降雨变成降雪的特定海拔以下（例如 2100 米）的鸟类唱“低”方言，而 2100 米以上的鸟类唱“高”方言。初步分析表明，我们可能有证据表明这两个山区地点存在方言。
对于其他可能想在野外研究认知的研究人员，您有什么建议吗？
去做吧！我们已经在实验室里回答了很多问题，显然还有更多问题，但是在野外评估认知让我们有机会调查对动物重要的真实行为，而且我认为我们得到了更真实的答案来回答我们的问题。实验室环境非常适合控制变量，但通常情况下，动物会感到非常紧张，并且被问到与生态无关的问题。将我们的问题带回到动物在其自然环境中的生态学中非常重要，在那里我们希望能够捕捉到真实的变异。坚持不懈是关键，因为野外工作可能相当混乱。
参考文献：Branch, C. L., & Pravosudov, V. V. (2015). 不同海拔的山雀唱不同的歌曲：声学适应性、时间漂移还是局部适应性的信号？皇家学会开放科学，2(4), 150019。DOI：10.1098/rsos.150019