本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
作為我對科學界女性系列訪談的一部分，在這篇文章中，我將採訪凱莉·布蘭奇。凱莉·布蘭奇是內華達大學裡諾分校的博士候選人，與弗拉基米爾·普拉沃蘇多夫合作。在最近的一項研究中，凱莉發現，在低海拔和高海拔地區，以及不同山脈的種群之間，山雀所唱的歌曲有所不同。在這裡，我向她詢問了一些關於這些結果意味著什麼的問題。
首先，什麼是山雀？你為什麼要研究它們？
山雀是小型鳴禽，棲息於北美洲西部的山區。這些鳥類在夏季和秋季儲存食物，以便在冬季食物稀缺時使用。我們知道它們使用空間記憶來重新定位它們的食物儲藏點，這使得它們對於詢問關於認知生態學的問題很有趣。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們今天世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
此外，由於它們棲息在山脈中連續的海拔梯度上，不同的鳥類群體在尋找食物儲藏能力方面承受著不同的壓力。例如，與生活在低海拔地區的鳥類相比，高海拔地區的鳥類經歷更寒冷的冬季，積雪更多，積雪覆蓋時間更長。因此，高海拔地區的鳥類可能需要更嚴重地依賴其空間記憶能力來重新定位其食物儲藏點。而這正是我們實驗室的工作所發現的，來自高海拔地區的鳥類儲存更多的食物，具有更好的空間記憶能力，並且具有更大的海馬體（與空間記憶相關的腦區），神經發生比生活在低海拔地區的鳥類更多。此外，我的實驗室夥伴多維德·科茲洛夫斯基和我表明，與高海拔地區的鳥類相比，低海拔地區的鳥類更快地探索新環境，並且在社會上占主導地位。所有這些工作加在一起，為提出關於這些鳥類（它們是同一物種）如何因氣候變化而在各種認知、行為、生理和形態特徵上存在差異的非常有趣的問題奠定了基礎。
您為什麼有興趣知道山雀的歌曲在不同山脈的種群之間以及在同一山脈的不同海拔之間是否存在差異？
基於我們實驗室之前進行的工作，我們假設高海拔和低海拔地區的鳥類之間可能存在分離，因為高海拔地區的鳥類由於其社會地位較低，可能在低海拔地區具有較低的適應性，而低海拔地區的鳥類由於其空間記憶能力較差，可能在高海拔地區具有較低的適應性。
這促使我詢問雌性山雀是否透過優先與來自各自海拔的雄性交配來促成這種假設的高海拔和低海拔地區鳥類之間的分離。
溫帶雄性鳴禽的歌曲有兩個功能：它用於防禦其他同種雄性的領地，並用於吸引雌性。歌曲是從雄性的社會雄性親本那裡學來的，因此它可能在地理上有所不同，可能會在同一物種但被地理障礙或區域性適應性隔開的鳥類群體之間產生方言。因此，雌性鳴禽可以使用歌曲作為雄性原產地的指標。雌性更喜歡來自當地雄性的歌曲，因為與來自其他地區的雄性相比（尤其是在區域性適應性發揮作用的情況下），當地雄性可能具有在其所在地成功生存的適當表型。
然後我詢問了來自高海拔和低海拔地區的雄性的歌曲結構是否不同。雄性歌曲是可塑的，並且可以根據不同的聽覺環境進行修改。關於歌曲在地理上變化的一個主要假設是聲學適應性假設，該假設認為歌曲的不同是因為鳥類改變它們的歌曲以最大限度地在給定的棲息地中傳播。因此，我們需要在另一個具有相似海拔和森林組成的山區地點記錄和評估歌曲結構，以測試歌曲結構上的差異是否與識別出當地適應的雄性相一致，或者雄性的歌曲是否只是為了適應環境而被改變了。我們發現，儘管高海拔和低海拔地區的森林組成相似，但所有四個地點的歌曲結構都不同，這與聲學適應性假設不一致，而是支援了當地適應雄性指標的假設。
您如何在山雀身上測試這一點？在相當極端的山區環境中與鳥類一起工作是什麼樣的？
我在春季記錄了雄性歌曲，那時雄性主要唱歌。這只是簡單地聽雄性唱歌，然後接近雄性，並使用數字錄音機和麥克風錄製歌曲。雄性並非都是可單獨識別的，所以我確保每次錄音之間至少間隔 500 米。然後我將錄音上傳到電腦上，並使用 SIGNAL 生物聲學聲音分析軟體從每首歌曲中提取 19 個測量值，每隻錄製的雄性歌曲約為 6-30 首。我使用這些測量值的平均值作為一隻鳥的代表，以避免偽重複。這些聲學測量值包括歌曲中每個音符的開始和結束頻率，以及歌曲和每個音符的持續時間、每個音符之間的時間以及其他。
在冬季積雪很多的山區工作非常困難。我們經常努力到達我們的野外地點，並且必須使用雪地車才能做到這一點。積雪通常在五月/六月左右融化，但我必須在四月/五月開始錄製鳥類，所以我經常在雪地裡走動，只是聽鳥類唱歌。如果積雪不太深，那真的不是問題，但有時很難跟蹤鳥類，因為它們非常活躍。我經常使用山雀歌曲的回放錄音來引誘雄性接近我並唱歌。
您的發現能告訴我們關於鳴禽歌曲和更廣泛的認知方面的什麼？
我認為我們在這項研究中的發現真正有趣的是，我們看到了在非常小的空間尺度上，在高海拔和低海拔地區的鳥類之間沒有地理屏障阻止移動的情況下，歌曲結構的分化。這當然引出了一個問題，即這些結構差異是否代表真正的方言，或者這些差異是否僅僅與漸變變異相一致。我現在已經在兩個山區地點的海拔梯度上記錄了歌曲，因此我們可以評估這個問題。如果這些結構差異代表真正的方言，我們應該在聲學測量值中看到一個斷裂點，例如內華達山脈中降雨變成降雪的特定海拔以下（例如 2100 米）的鳥類唱“低”方言，而 2100 米以上的鳥類唱“高”方言。初步分析表明，我們可能有證據表明這兩個山區地點存在方言。
對於其他可能想在野外研究認知的研究人員，您有什麼建議嗎？
去做吧！我們已經在實驗室裡回答了很多問題，顯然還有更多問題，但是在野外評估認知讓我們有機會調查對動物重要的真實行為，而且我認為我們得到了更真實的答案來回答我們的問題。實驗室環境非常適合控制變數，但通常情況下，動物會感到非常緊張，並且被問到與生態無關的問題。將我們的問題帶回到動物在其自然環境中的生態學中非常重要，在那裡我們希望能夠捕捉到真實的變異。堅持不懈是關鍵，因為野外工作可能相當混亂。
參考文獻：Branch, C. L., & Pravosudov, V. V. (2015). 不同海拔的山雀唱不同的歌曲：聲學適應性、時間漂移還是區域性適應性的訊號？皇家學會開放科學，2(4), 150019。DOI：10.1098/rsos.150019