统计分析
为了评估体型对捕食性能的影响,我们依靠对体型的间接估计,因为在捕猎前后直接测量狼是不可行的。因此,我们利用在其他时间进行的测量,首先建立了一个生长模型,据此预测捕猎时狼的体型大小。然后,我们分析了狼的估计体型如何影响它们执行三种不同捕食任务(攻击、选择和捕杀)的能力。分析生长和捕食的统计方法在三个方面是相似的。
首先,混合效应模型被用来解释同一狼群的重复观察之间的相关性。我们使用一般线性混合模型(GLMM)来预测重点狼的身体质量(整体身体大小的指数--见结果),并使用带有Logit链接的广义线性混合模型(GZLMM)来评估预测的质量如何影响重点狼执行每个捕食任务的可能性。这两组模型的结构和估计在stata 10分析包中都是相似的。模型包括一个针对狼的随机截距,例如,允许个体狼在整体上更大或更小,以及一个复合对称协方差结构,假设个体内的所有观测值平均而言是平等相关的(Weiss 2005)。用适应性高斯正交法估计模型,用最大似然法估计参数,用近似Z检验法确定效应的重要性。
第二,用信息论的方法来评估不同的模型,这些模型反映了关于狼的年龄和性别如何决定体重,以及体重如何反过来影响捕食性能的不同假设。我们的推论范围涉及种群,因此我们使用小样本修正的Akaike信息准则(AICc;Burnham & Anderson 2002)来比较边际模型。AICc的计算包括随机截距的一个额外参数。我们使用delta AICc (AICc)得分,根据每个模型的Akaike权重Wi,对嵌套和非嵌套模型进行排名。Akaike权重可以解释为在数据和候选模型集的情况下,模型i是最佳近似模型的证据权重,或概率。
第三,生长和捕食的非线性模式被建模为线性回归样条,用AICc来选择最佳断点。候选断点是通过检查原始数据的Lowess图来选择的。在生长分析中,一个样条变量(age_3)只适用于雄性,以测试高龄时身体质量的明显性别差异。这是通过将所有雌性记录的age_3协变量的值设置为0来实现的。我们还通过在每个模型中加入年龄与性别的相互作用来进一步检验两性间的生长差异。在前期分析中,我们仅在首先用多项式模型筛选出非线性趋势后才使用样条。
每次看到重点研究的狼捕猎时,都会从最佳拟合的生长模型中预测其体型。这是由狼的年龄和性别合适的回归样条系数的线性组合来完成的,并在此基础上加上其随机截距值,再加上从正态分布中随机抽取的测量误差(独立和同分布),其平均值为0,标准差等于生长模型的估计标准差的总误差项(4.66公斤)。我们增加了随机误差,以说明如果在捕猎前或捕猎后立即对狼进行实地测量,会有怎样的不完美。我们没有使用多重归因法(即带有复制功能的随机抽样),因为将各个归因模型结合起来的 "最终"模型不包含对数可能性,因此无法进行模型选择。因此,我们使用了单一归因法,因为它为我们的体重预测增加了真实性,而不影响我们分析体重如何影响捕食的能力。按照这一逻辑,我们还为从未被捕获的8只重点狼生成了一个随机截距,作为随机抽取的正态分布,其平均值为0,标准差等于生长模型估计的随机截距的标准差(2.64kg)。我们每次计算这8只狼的质量时都使用这些随机截距。使用和不使用随机抽样的误差和截距的结果几乎相同,但我们只报告使用随机抽样的结果,因为我们认为它们最接近捕食能力和身体重量的实际测量之间的联系。
我们通过测量质量与其他三种形态测量指标(胸围、体长和肩高)之间的关联强度来衡量体重作为整体体型指数的有效性。这些测量的数据不足以进行混合效应分析,因此我们使用简单线性回归(SLR)来分析它们与体重的关联,首先随机选择少数有多个记录的狼的单一记录。在每次分析中,身体质量被视为预测变量。我们使用上述模型选择程序,用线性回归样条测试肩高和体重之间的非线性关系。所有的形态测量变量都满足正态性假设。
我们分别分析了质量对每个捕食任务表现的影响。每个任务分析中包括的狼和遭遇的数量变化如下:攻击(87只狼,258次遭遇)、选择(81只狼,281次遭遇)和杀戮(74只个体,189次遭遇)。为了增加样本量,在对攻击和捕杀的分析中,与马鹿群体和落单的马鹿的相遇被合并在一起,在验证了群体和落单的马鹿被分别检查时,结果没有差异。落单马鹿是成年(>1岁)的马鹿,而群体通常包括小马鹿(<1岁)。对杀戮的分析主要涉及成年马鹿(189次遭遇中的92%)。所有候选捕食模型都包括一个狼年龄项,以控制捕猎经验的个体差异。
鉴于狼经常结群捕猎,我们研究了攻击、选择和捕杀的最佳拟合模型的结果如何受到群体特征的影响,如规模(与重点研究的狼一起参与的其他狼的数量)和组成(其他参与狼的平均预测体重)。我们分别测试了每个最佳拟合模型中这些变量对包含这些信息的观察子集的影响。群体大小和群体平均体重都没有改变个体的体重对其每个捕猎任务表现的影响。
最后,我们计算了体重对总体捕猎成功率的净影响,即P(杀戮 | 遭遇),作为其对每项捕食任务结果的影响的乘积。具体来说,我们将攻击、选择和捕杀的最佳拟合模型计算出的群体平均拟合值和相关的95%置信区间相乘,这样,每项捕猎任务对总体成功的贡献是相等的。我们以这种方式计算尺寸的总体效果,以确定较大的尺寸是否在不同的任务中提供了净捕食利益。这种方法的一个后果是,由于不同任务之间的正相关关系,它可能夸大了总体成功率的变化。因此,总体成功率的置信区间是保守的。
