Наука о птицах: общее представление о птичьей песне в новом исследовании

Как люди выбирают своих друзей? Почему некоторые более успешны в привлечении партнеров, чем другие?

Эти вековые вопросы в целом относятся ко всем животным, включая людей. Дарвиновская теория естественного отбора предлагает один из способов ответить на них. Иногда называемый «выживанием наиболее приспособленных», теория может также применяться к выбору партнера, предсказывая, что выгодно выбрать партнера, который лучше всего приспособлен к выживанию в своей среде - самый быстрый бегун, лучший охотник, фермер с самыми высокими урожайностями,

Смотрите также: Чрезвычайно грустные птицы показывают, как население может умереть от одиночества

Конечно, это немного упрощенно в качестве резюме человеческой сексуальности, поскольку люди объединяются в контексте сложных социальных норм и гендерных ролей, которые являются исключительно человеческими. Однако такие исследователи, как мы, думают, что выбор матов у других животных зависит от воспринимаемых видов адаптации. Это согласуется с пониманием учеными эволюции: если самки предпочитают спариваться с хорошо приспособленными самцами, у их потомков также может быть больше шансов на выживание. Выгодные черты передаются и сохраняются в будущих поколениях.

Но у многих видов самцы пытаются привлечь самцов, демонстрируя характеристики, которые кажутся явно неадаптивными. Эти сигналы - такие как ослепительный хвост на павлине или прекрасная мелодия от певчих птиц - изначально были гаечным ключом к теории естественного отбора Дарвина. Подобные черты, по-видимому, делают противоположность повышению вероятности выживания животного в окружающей среде. Показ яркого хвоста или эффектная мелодия громоздки и объявляют вас хищниками так же, как и любовными интересами. Дарвин был настолько расстроен этим несоответствием, что сказал: «При виде перьев в хвосте павлина, когда я на него смотрю, меня тошнит».

Размышление об этой загадке привело Дарвина к другой важной теории: половой отбор. Вместо непосредственного отображения адаптаций мужчинам может потребоваться создавать дорогостоящие неадаптивные сигналы, если женщины предпочитают эти функции при выборе партнеров. Для женщин эти сигналы могут косвенно сообщать, что мужчина будет хорошим помощником, потому что он способен выжить и преуспеть - несмотря на украшение, а не благодаря ему. Под этой моделью самые дорогие черты являются наиболее привлекательными.

Но что, если ставки повышены, как у видов, которые являются полигинными, с мужчинами, пытающимися привлечь и сформировать связи с несколькими женщинами? Следующим логическим шагом к этой теории может стать предсказание того, что давление на создание прекрасных сигналов резко возрастет, составив вознаграждение для людей со сложными украшениями. Если у самых успешных мужчин есть самые необычные черты, последующая гонка вооружений на протяжении многих поколений может сдвинуть население к более экстремальным характеристикам. Это интуитивная теория - усиление конкуренции за партнеров приведет к все более сложным сексуально отобранным чертам - но она не была проверена на древе жизни.

Действительно ли немоногамные системы спаривания увеличивают половой отбор у реальных животных? По мере того, как возрастает сила сексуального отбора, становятся ли сексуально выбранные характеристики более экстремальными? Хвосты становятся длиннее? Песни красивее? Как два биолога с опытом в вычислительных методах, эволюции поведения и певчих птицах, мы решили исследовать.

Создание базы данных о птицах

Эволюция так же сложна, как и сама жизнь. Новые вычислительные способности позволяют исследователям, подобным нам, выходить за рамки проверки того, имеют ли определенные черты склонность встречаться вместе. Вместо этого мы можем углубиться в прошлое и попытаться разглядеть путь, по которому виды прошли через историю, чтобы прийти туда, где они находятся сегодня.

Чтобы проверить теорию о том, что мужчины, пытающиеся привлечь нескольких партнеров, будут усиливать половой отбор и стимулировать эволюцию все более сложных проявлений, нам нужны были как новый набор данных, так и инновационные методы.

Певчие птицы - отличная система для изучения этого вопроса. Во-первых, многие виды являются социально (хотя и не обязательно сексуально) моногамными, что в редких случаях чрезвычайно редко встречается в животном мире, но в течение истории имело место множество независимых переходов к многоженству. Это позволяет нам сравнивать песни птиц, ищущих единственного партнера, с песнями тех, кто ищет нескольких партнеров. У певчих птиц также есть невероятное разнообразие песен, от простых твитов воробья дома до тщательно продуманных каденций пересмешника.

В результате поиска в опубликованной литературе и полевых руководствах мы собрали данные системы спаривания почти по 700 видам и данные о песнях для более чем 350 видов, что является самой большой базой данных такого рода на сегодняшний день. Мы получили недавно опубликованную филогению - по сути, «генеалогическое древо», которое простирается вплоть до предка всех птиц, - которое охватывает всю историю эволюции птиц. Это послужило бы нашей картой через линии певчих птиц.

Мы объединили наши данные об особенностях с филогенией, чтобы проследить в обратном направлении во времени, оценивая, как могли звучать и вести себя предки каждой группы певчих птиц.

Этот подход подобен тому, как если бы мы остановились на воссоединении семьи и заметили, что подавляющее большинство членов семьи имеют светлые волосы и говорят по-шведски - мы бы предположили, что у давно ушедшего матриарха семьи, вероятно, также были светлые волосы и, вероятно, говорил по-шведски. Затем мы могли бы посетить другое семейное воссоединение, дальних родственников первого, чтобы найти блондинок, говорящих в основном на норвежском языке. На очередном собрании, возможно, мы увидим шатен, говорящих по-испански. Делая это сотни раз, исследователи могли выяснить, была ли какая-либо связь между цветом волос и языком в истории этих семей.

Используя сходные методы с генеалогическим деревом птиц, мы смогли проверить не только то, как брачное поведение соотносится с песнями живых организмов, но также и как это поведение влияло друг на друга на протяжении тысячелетий и даже миллионов лет эволюционной истории певчих птиц. Оценивая вероятное поведение предков современных певчих птиц, мы могли бы рассчитать скорость развития этих признаков, в том числе то, как на скорость эволюции песни может влиять поведение спаривания, или наоборот.

Сексуальный отбор, но не в одном направлении

Когда мы выполнили этот глубокий анализ, результаты нас удивили. Мы не нашли ожидаемой связи, что песни стали более сложными в тех видах, где мужчины искали нескольких партнеров. Вместо этого мы обнаружили интересный эволюционный паттерн: песни, казалось, развивались быстрее полигинных линий, но не в каком-то конкретном направлении.

Вместо того, чтобы эти исконные мужчины пытались превзойти друг друга более сложными песнями, песни, казалось, колебались между простым и сложным, как качающийся маятник, на протяжении поколений - быстро меняясь в данный момент, но не в последовательном направлении в течение длительного периода. Если песни этих полигинных видов стали слишком простыми или слишком сложными, они начали двигаться назад к середине.

Читайте также: Новый рекордсмен для самой большой в мире птицы был гигантом весом 1700 фунтов

Эти результаты бросают вызов нашим первоначальным широким представлениям о репродуктивном успехе и эволюционном давлении. Изучая песни многих моногамных и полигинных видов птиц в эволюционном древе, мы обнаружили результаты, которые противоречили преобладающей мудрости: у видов, привлекающих нескольких партнеров, не было более сложных песен в целом, но их песни развивались быстрее. Это новое доказательство, которое может изменить классические гипотезы о немоногамии и сексуальном отборе в эволюции.

Наша работа показывает, что когда ученые изучают половой отбор в будущем, нам нужно думать не только о величине изучаемых признаков, но и о том, насколько быстро они меняются.

Эта статья была первоначально опубликована в «Беседе» Николь Креанза и Кейт Снайдер. Прочитайте оригинальную статью здесь.