Abstract

In studies of social behaviour, social bonds are usually inferred from rates of interaction or association. This approach has revealed many important insights into the proximate formation and ultimate function of animal social structures. However, it remains challenging to compare social structure between systems or time-points because extrinsic factors, such as sampling methodology, can also influence the observed rate of association. As a consequence of these methodological challenges, it is difficult to analyse how patterns of social association change with demographic processes, such as the death of key social partners. Here we develop and illustrate the use of binomial mixture models to quantitatively compare patterns of social association between networks. We then use this method to investigate how patterns of social preferences in killer whales respond to demographic change. Resident killer whales are bisexually philopatric, and both sexes stay in close association with their mother in adulthood. We show that mothers and daughters show reduced social association after the birth of the daughter’s first offspring, but not after the birth of an offspring to the mother. We also show that whales whose mother is dead associate more with their opposite sex siblings and with their grandmother than whales whose mother is alive. Our work demonstrates the utility of using mixture models to compare social preferences between networks and between species. We also highlight other potential uses of this method such as to identify strong social bonds in animal populations.

Significance statement

Comparing patters of social associations between systems, or between the same systems at different times, is challenging due to the confounding effects of sampling and methodological differences. Here we present a method to allow social associations to be robustly classified and then compared between networks using binomial mixture models. We illustrate this method by showing how killer whales change their patterns of social association in response to the birth of calves and the death of their mother. We show that after the birth of her calf, females associate less with their mother. We also show that whales’ whose mother is dead associate more with their opposite sex siblings and grandmothers than whales’ whose mother is alive. This clearly demonstrates how this method can be used to examine fine scale temporal processes in animal social systems.

中文翻译：

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混合模型作为比较社会的一种方法：社交网络和常驻虎鲸的人口变化

摘要

在社会行为研究中，社会纽带通常是从互动或联想的比率中推断出来的。这种方法已经揭示了对动物社会结构的近距离形成和最终功能的许多重要见解。但是，比较系统或时间点之间的社会结构仍然具有挑战性，因为外部因素（例如抽样方法）也会影响观察到的关联率。这些方法挑战的结果是，很难分析社会交往的方式如何随人口变化过程而变化，例如主要社会伙伴的死亡。在这里，我们开发和说明使用二项式混合模型来定量比较网络之间的社会关联模式。然后，我们使用这种方法调查虎鲸的社会偏好模式如何响应人口变化。居住的虎鲸是双性恋的，成年后男女都与母亲保持着密切的联系。我们表明，母女在女儿的第一个后代出生后，其社交联系减少，但母亲的后代出生后却没有。我们还表明，母亲去世的鲸鱼与其母亲同居的鲸鱼相比，更容易与异性兄弟姐妹和祖母交往。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。居住的虎鲸是双性恋的，成年后男女都与母亲保持着密切的联系。我们表明，母女在女儿的第一个后代出生后，其社交联系减少，但母亲的后代出生后却没有。我们还表明，母亲去世的鲸鱼与其母亲同居的鲸鱼相比，更容易与异性兄弟姐妹和祖母交往。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。居住的虎鲸是双性恋的，成年后男女都与母亲保持着密切的联系。我们表明，母女在女儿的第一个后代出生后，其社交联系减少，但母亲的后代出生后却没有。我们还表明，母亲去世的鲸鱼与其母亲同居的鲸鱼相比，更容易与异性兄弟姐妹和祖母交往。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。我们表明，母女在女儿的第一个后代出生后，其社交联系减少，但母亲的后代出生后却没有。我们还表明，母亲去世的鲸鱼与其母亲同居的鲸鱼相比，更容易与异性兄弟姐妹和祖母交往。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。我们表明，母女在女儿的第一个后代出生后，其社交联系减少，但母亲的后代出生后却没有。我们还表明，母亲去世的鲸鱼与其母亲同居的鲸鱼相比，更容易与异性兄弟姐妹和祖母交往。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。我们的工作证明了使用混合模型比较网络之间和物种之间的社会偏好的效用。我们还将重点介绍此方法的其他潜在用途，例如确定动物种群中的牢固社会纽带。

重要性声明

由于抽样和方法论差异的混杂影响，比较系统之间或同一系统在不同时间之间的社会联系方式非常具有挑战性。在这里，我们提出了一种方法，可以对社交协会进行稳健的分类，然后使用二项式混合模型在网络之间进行比较。我们通过显示虎鲸如何响应小牛的出生和母亲的去世而改变其社会交往方式来说明这种方法。我们表明，小牛出生后，雌性与母亲的联系减少。我们还表明，母亲去世的鲸鱼与其异性兄弟姐妹和祖母的联系要多于母亲还活着的鲸鱼。这清楚地说明了该方法如何可用于检查动物社会系统中的精细时间过程。