Му-му, гав-гав, кря-кря: еволюция акустичната комуникация

В света на животните, към които следва да се отнасят и хората, съществуват множество методи за предаване на информация помежду си. Това може да бъде енергичен танц, като при райските птици, който показва готовността на самца за размножаване; ярък цвят, като при дървените жаби на Амазонка, който сигнализира за тяхната отровност; или миризма, като при кучетата, която обозначава границите на територията. Но най-привичното за повечето развити животни е акустичната комуникация, тоест използването на звуци. Дори децата си от малки учим кой какъв звук издава: кравата — му-му-му, кучето — гав-гав и т.н. За нас вербалната, тоест акустичната комуникация, е неотменима част от социализацията. Същото може да се каже и за другите представители на фауната. Учените от университета в Хайнан (Китай) решили да погледнат в миналото, за да разберат еволюцията на акустичната комуникация. Колко разпространена е акустичната комуникация сред животните, кога е възникнала и защо е станала доминиращ метод за предаване на информация? За това ще научим от доклада на изследователите. Време е.

Основи на изследването

В този етап на еволюционното развитие много представители на фауната напълно внедрили акустичните сигнали в своя ритъм на живот. Звуците, издавани от животните, се използват за привличане на партньор (пеене на птици, квакане на жаби и т.н.), за откритие или дезориентиране на врага (крик на съченицата, който предупреждава хищника, че е открит и засада не сработва, затова е по-добре да отстъпи), за предаване на информация за наличие на храна (неседли, открили храна, издават характерен звук, за да привлекат вниманието на потомството си) и т.н.

Интересен факт:

Самецът на едноусия звънар (Procnias albus) издава брачен вик с интензитет от 125 дБ (реактивен двигател — 120-140 дБ), което го прави най-гласовата птица на планетата.

Изучаването на акустични сигнали и тяхната еволюция се провежда от доста време. Получените по време на тези изследвания данни способстват за по-доброто разбиране на това как хората използват звукове и, следователно, как са се формирали различни езици в различни райони на планетата. Въпреки това, такива изследвания не са разгледали самото възникване на акустичната комуникация като явление. Един от основните въпроси, на който все още никой не е отговорил, е — защо е възникнала акустичната комуникация?

Има много въпроси, които изискват отговори. На първо място, какви точно екологични фактори са повлияли на възникването и формирането на този тип предаване на информация? На второ място, свързана ли е акустичната комуникация с образуването на видове, т.е. помага ли тя за разпространението на вида и предотвратяването на неговото измиране? На трето място, представлява ли наличието на акустична връзка еволюционно стабилно след нейното развитие? И накрая, развивала ли се е акустичната връзка в различни групи животни паралелно или има общ прародител за всички същества?

Отговорите на тези въпроси, според самите учени, са важни не само за разбирането на акустичната връзка като такава, но и за разбирането на еволюцията и поведенческите промени при животните. Например, съществува теория, че средата на обитаване оказва силно влияние върху сексуалния подбор и комуникацията при определени видове животни. Дали тази теория е приложима за формирането на сигнали, е трудно да се каже, но е напълно възможно. Учените също така напомнят, че още Дарвин е говорил, че в образуването на двойки при определени видове важна роля играят именно звуковите сигнали. Следователно, акустичните сигнали влияят на образуването на видове.

В това проучване изследователите решиха да разгледат еволюцията на звуковите сигнали при четириногите, използвайки филогенетичен подход (изясняване на взаимовръзките между различните видове). Основният акцент е поставен върху произхода на акустичната комуникация, а не върху нейната форма или функции. В изследването са използвани данни за 1799 различни вида, като е взет предвид и факторът на дневното поведение (видове с дневна и нощна активност). Освен това е проведено проучване на връзката между акустичната комуникация и степента на диверсификация на видовете, т.е. техния разпространение, чрез модел на видообразуване и измиране. Също така е проверен филогенетичният консерватизъм при наличието на акустична комуникация между видовете.

Резултати от изследването

Сред четириногите повечето амфибии, бозайници, птици и крокодили притежават акустична комуникация, докато повечето от влечугите и черепахите не. В редиците на земноводните такъв тип предаване на информация липсва при цецилиите (Caecilian), но се среща при някои видове саламандри и при повечето жаби (при 39 от 41 разгледани вида). Също така акустичната връзка липсва при змии и при всички семейства гущери, освен при две — Gekkonidae (гекони), Phyllodactylidae. В отряда на черепахите едва 2 от 14 семейства притежават акустична връзка. Съвсем очаквано е, че сред разглежданите 173 вида птици акустичната връзка е била присъща за всички. 120 от 125 семейства бозайници също показаха наличие на тази характеристика.

Интересен факт:

Саламандрите притежават удивителна регенерация и могат да отгледат отново не само опашката, но и лапата; саламандрите, за разлика от много свои събратя, не снасят яйца, а са живородни; един от най-големите видове саламандри — японската гигантска — тежи 35 кг.

Обобщавайки тези данни, можем да кажем, че акустичната предаване на информация е присъстваща при 69% от представителите на четириногите.

Таблица №1: процент на притежателите на акустична предаване на информация сред разглежданите видове четириноги.

Установявайки приблизителното разпространение на акустичната комуникация сред видовете, беше необходимо да се разбере връзката между това умение и поведението на животните (нощно или дневно).

Сред многото модели, описващи тази зависимост за всеки вид, беше избрана модел, подходящ за средно описание на акустиката и поведението за всички видове. Тази модел (таблица №2) показва всички възможни плюсове и минуси от подобно умение за двата варианта на животното.

Таблица №2: анализ на връзката между акустичната комуникация и поведението на животното (дневно / нощно).

Беше установена ясна зависимост между акустичната комуникация и поведението, както и балансирана взаимозависимост. Обаче, любопитно е, че не беше открита обратна зависимост - поведение спрямо акустичната комуникация.

Филогенетичният анализ показа тясна връзка между акустиката и нощния начин на живот (таблица №3).

Таблица №3: филогенетичен анализ на връзката между акустичната комуникация и дневния / нощния начин на живот.

Анализът на данните също показа, че наличието на акустична комуникация не оказва влияние върху скоростта на диверсификация в филогенезата на четириногите. Средните показатели за диверсификация (видообразуване - измиране; r = 0.08 събития на милион години) бяха еднакви за линиите с акустична комуникация и линиите без това умение. Следователно, може да се предположи, че наличието/отсъствието на акустична комуникация няма почти никакво влияние върху разпространението на даден вид или върху събитията, свързани с неговото образуване или измиране.

Изображение №1: графика на еволюцията на акустичната комуникация сред различни четириноги.

Учените предполагат, че акустичната комуникация вероятно се е развивала независимо във всяка основна група четириноги, но произходът й е бил древен в много основни клада (~ 100–200 млн години назад).

Например, акустичната комуникация се е развивала достатъчно рано в филогенезата на реда безопашати амфибии (Anura), но напълно отсъства в сестринската група за всички други живи жаби от клада, съдържаща семейства Ascaphidae (опашати жаби) и Leiopelmatidae (лейопелми).

Интересен факт:

Лейопелмите са ендемити на Нова Зеландия и се считат за дълголетници сред жабите - мъжките живеят до 37 години, а женските до 35 години.

При млекопитаещите, както и при жабите, акустичната комуникация се е появила преди около 200 милиона години. Някои видове загубили това умение в процеса на еволюцията, но по-голямата част от тях го предали на нашето време. Изключение правят птиците, които, очевидно, са единствените, които не са се отказали от акустичната връзка през целия еволюционен период.

При установяване на акустичната комуникация е видно, че тя е била присъща не само на най-близкия предшественик на съвременните птици, но и на най-древния предшественик на съвременните крокодили. На всеки от тези предшественици се падат около 100 милиона години. Може да се предположи, че акустичната връзка е била присъща и за общия предшественик на тези два клада, т.е. преди още 250 милиона години.

Интересен факт:

Някои видове гекони могат да издават най-неочакваните звуци за гущер, като лай, щракания, чириканe и т.н.

При люспестите акустичната комуникация е доста рядка, което може да бъде свързано с по-тясното й възникване единствено при същества с нощен начин на живот, каквито са геконите (Gekkota). Относително новите еволюционни промени доведоха до появата на акустичната комуникация при някои филогенетично изолирани видове саламандри и костенурки.

За по-подробно запознаване с нюансите на изследването ви препоръчвам да се запознаете с доклад на учените и допълнителни материали към него.

Епилог

Обобщавайки всичките по-горе описани резултати, може да се заяви почти с пълна увереност, че развитието на акустичната комуникация по един или друг начин е свързано с нощния начин на живот. Това потвърждава теорията за влиянието на екологията (околната среда) върху еволюционните особености на вида. Въпреки това, наличието на акустична комуникация всъщност не оказва влияние върху диверсификацията на вида в голям времеви мащаб.

Изследователите също така установиха, че звуковата комуникация се е появила преди около 100-200 милиона години, а някои видове четириноги са запазили тази способност през всичкото това време практически без никакви промени.

Следва да се отбележи, че наличието на акустична комуникация за нощните същества, макар и да представлява явна полза, не оказва негативно влияние при преминаване към дневен начин на живот. Този прост факт се потвърждава от това, че много от предишните нощни видове, преминавайки в дневен режим, не са загубили способността си.

Комуникацията чрез звуци, според това изследване, може да бъде наречена най-устойчивата еволюционна характеристика. Когато тази способност се е проявявала, тя почти никога не е изчезвала в хода на еволюцията, в контекста на което не може да се каже за другите типове предаване на сигнали, като ярки цветове или необичайна форма на тялото, оперението или козината.

Според изследователите, техният анализ на връзката между акустичната комуникация и околната среда може да бъде приложен и към други еволюционни характеристики. По-рано се считаше, че влиянието на екологията върху методите за предаване на сигнали е ограничено до различията между близкородствени видове. Въпреки това, на база на предходната работа, може уверено да се заяви, че основните типове предаване на сигнали също се променят в съответствие с промените в средата на обитание на животното.

Петъчен офф-топ:

Офф-топ 2.0:

Благодаря за вниманието, останете любопитни и желая на всички отлични уикенди, приятели! 🙂

Малко реклама 🙂

Благодаря, че оставате с нас. Харесвате ли нашите статии? Искате ли да видите повече интересни материали? Подкрепете ни, като направите поръчка или я препоръчате на познати, облачни VPS за разработчици от $4.99, уникален аналог на entry-level сървъри, създаден от нас за Вас: Всичко за VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 ядра) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как да разделите правилно сървъра? (налични опции с RAID1 и RAID10, до 24 ядра и до 40GB DDR4).

Dell R730xd два пъти по-евтин в дата-центъра Equinix Tier IV в Амстердам? Само при нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100TB от $199 в Нидерландия! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Четете за това Как да изградим инфраструктура от корпоративен клас с прилагане на сървъри Dell R730xd Е5-2650 v4 на стойност 9000 евро за копейки?

Източник: habr.com