La relació entre parelles, plena de cura, signes d'atenció i empatia, s'anomena amor pels poetes, però els biòlegs l'anomenen relacions intersexuals orientades a la supervivència i la procreació. Algunes espècies prefereixen agafar nombres: reproduir-se amb tantes parelles com sigui possible per augmentar el nombre de descendència, augmentant així les possibilitats de supervivència de tota l'espècie. Altres creen parelles monògames, que només poden deixar d'existir després de la mort d'un dels socis. Durant molts anys, els científics van creure que la primera opció era molt més rendible, però això no és del tot cert. Les parelles monògames, per regla general, crien la seva descendència juntes, és a dir. protegir-lo dels depredadors, aconseguir menjar i ensenyar-li certes habilitats, mentre que en les relacions polígames tot això recau més sovint sobre les espatlles fràgils de les femelles. Per descomptat, hi ha excepcions, però avui no en parlem. Els biòlegs fa temps que s'interessen per un altre punt interessant: els mascles continuen mostrant signes d'atenció a les femelles, fins i tot quan la seva parella ja s'ha format i fa diversos anys que existeix. Què causa aquest comportament, quin és el benefici que se'n deriva i quins aspectes evolutius s'hi associen? Trobarem respostes a aquestes preguntes a l'informe del grup de recerca. Vés.
Base de recerca
Tenint en compte el tema de l'estudi, no ens centrarem en les espècies d'ocells polígams, sinó en els romàntics amb plomes que s'enamoren d'una vegada per totes.
Parlant de la monogàmia, val la pena assenyalar que n'hi ha diversos tipus segons la durada: una temporada, diversos anys i de per vida.
Entre les aus, la monogàmia estacional és la més freqüent. Un exemple cridaner seria les oques salvatges. Les femelles participen en la nidificació i la incubació dels ous, i el mascle és l'encarregat de protegir el territori. El segon dia després de l'eclosió, la família va a l'estany més proper, on els ansaris aprenen a buscar menjar per ells mateixos. En cas de perill a l'aigua, la femella protegeix ferotgement la descendència, però el mascle, aparentment recordant coses importants, sovint fuig. No és la relació més ideal, no importa com la miris.
Una família d'oques salvatges.
Si parlem de relacions, la base de les quals és la constància, les cigonyes són les millors en aquesta matèria. Creen una parella monògama de per vida i ni tan sols canvien de lloc de residència tret que sigui absolutament necessari. Un niu de cigonyes, que pot pesar fins a 250 kg i arribar als 1.5 m de diàmetre, els serveix durant molts anys si els desastres naturals o la intervenció humana no el destrueixen. Hi ha un niu a la República Txeca que es va crear el 1864.
Les habilitats constructives de les cigonyes no s'han d'apreciar quan veieu aquestes estructures.
A diferència de les oques salvatges, les cigonyes tenen les mateixes responsabilitats: ambdós socis eclouen ous, busquen menjar, ensenyen a la descendència a volar i els protegeixen dels perills. Diversos tipus de rituals tenen un paper important en les relacions amb les cigonyes: cant, ball, etc. El més curiós és que aquests rituals es porten a terme no només durant la formació d'una parella (en la primera cita), sinó també al llarg de tota la seva vida junts (fins i tot quan es substitueix la femella durant la incubació, el mascle fa un petit ball). Per a nosaltres, això sembla molt bonic, romàntic i completament il·lògic, ja que des del punt de vista biològic no hi ha cap benefici per a aquest comportament. És així? I aquí podem començar sense problemes a considerar l'estudi en si, que suposadament havia de respondre a aquesta pregunta.
Etòlegs* Creuen que la manifestació constant dels seus sentiments per part dels homes està associada a la preservació de l'estat reproductiu de les dones.
Etologia* - una ciència que estudia el comportament determinat genèticament, és a dir. instints.
Al mateix temps, encara no està clar per què aquest comportament dura no només durant el període de l'aparellament primari, sinó durant tota la vida, perquè seria més lògic que els mascles inverteixin més força i energia en la seva descendència, en lloc de demostrar els seus sentiments pel femella. A hores d'ara, molts investigadors creien que la intensitat de l'expressió d'afecte cap a la femella afecta directament la qualitat de l'aparellament i, per tant, la descendència (és a dir, el nombre d'ous posats).
Un ocell del paradís mascle balla davant d'una femella. Com podem veure, el mascle sembla molt més brillant que la femella.
Aquesta teoria es confirma amb les observacions. Una femella la parella de la qual és un home guapo no escrit i el primer volador del poble posa més esforç a la seva descendència que si el mascle no és ni peix ni au. Sembla divertit i divertit, però els rituals que fan els mascles davant de les femelles estan destinats a demostrar no només bellesa, sinó també força. Succeeix que el plomatge brillant, el cant bonic i altres manifestacions d'atenció dels mascles són només senyals cognitius per a les dones, que ella descodifica en informació sobre el mascle.
Científics de les universitats de Carolina del Nord i Chicago, el treball de les quals estem considerant avui, creuen que aquest comportament dels mascles té com a objectiu optimitzar el comportament de les femelles en relació al procés de cria de la cria.
El model proposat pels científics es basa en nombrosos experiments que han demostrat que l'enfortiment d'aquests senyals dels mascles augmenta la contribució de les femelles al procés de procreació. S'ha suggerit que la font d'aquests efectes estimulants són les respostes perceptives que sorgeixen de les propietats de l'entorn, els senyals i el propi sistema nerviós. De moment, es coneixen uns 100 exemples d'aquestes "desviacions" dels sistemes sensorials ordinaris (oïda, visió i olfacte).
Quan un mascle torna a demostrar els seus avantatges sobre els altres mascles, això pot tenir un efecte positiu en el mateix mascle (la femella el triarà sens dubte). Però per a la femella això pot ser un desavantatge, ja que reduirà la futura producció reproductiva. En altres paraules, tenim una situació de "superació de les expectatives". Un mascle que sigui significativament millor que altres mascles i mostri constantment signes d'interès per la femella obtindrà el que vol: aparellament i procreació, o més aviat la seva pròpia espècie. Una dona que espera un comportament similar d'altres mascles, però no el rep, pot trobar-se en una situació greu. Els científics es refereixen a aquest cas com a conflicte intersexual: la demostració dels homes de si mateixos com a bells augmenta entre la població i la resistència a aquesta tàctica creix entre les dones.
Aquest conflicte es va modelar mitjançant un enfocament computacional (xarxes neuronals). En els models resultants, el senyalador (font del senyal - masculí) utilitza la percepció perceptiva del receptor (receptor del senyal - femella), que estimula els mateixos senyals en detriment de la percepció. En un moment determinat, es produeix un canvi en la percepció dels senyals a la població de femelles (una mena de mutació), com a conseqüència del qual la força dels senyals de la font (mascle) disminuirà molt. Un augment gradual d'aquests canvis portarà al fet que un o un altre tipus de senyal serà completament ineficaç. Quan es produeixen aquests canvis, alguns senyals desapareixen, perdent la seva força, però en sorgeixen de nous i el procés comença de nou.
Aquest sistema molt retorçat és bastant senzill a la pràctica. Imagineu-vos que apareix un mascle amb una ploma brillant (només una), que destaca de les altres, i les femelles li donen preferència. Aleshores apareix un mascle amb dues plomes brillants, després amb tres, etc. Però la força d'aquest senyal, a causa del seu creixement i propagació, comença a caure proporcionalment. I de sobte apareix un mascle que pot cantar molt bé i fer nius. Com a resultat, un bell plomatge com a senyal deixa de ser efectiu i comença a degenerar.
Tanmateix, sempre hi ha una excepció a la regla: alguns conflictes entre gèneres poden convertir-se en una cooperació intergènere plena i molt eficaç.
Esquema de l'aparició del conflicte intergènere i la cooperació intergènere.
La conclusió és que el mascle amb un senyal més pronunciat obliga a la femella a posar no tres ous, sinó quatre. Això és bo per al mascle: tindrà més descendència amb el seu fons genètic. Per a la femella, no tant, perquè haurà de dedicar més esforços per garantir que tota la descendència sobrevisqui i arribi a una edat independent. En conseqüència, les femelles comencen a desenvolupar-se paral·leles als mascles per tal de ser més resistents als seus senyals. El resultat pot ser de dues maneres: conflicte o cooperació.
En el cas de la cooperació, les femelles evolucionen fins a posar 3 ous, com abans de l'aparició d'un senyal més fort dels mascles, però continuen responent a aquests senyals. Tant per als trucs de les dones al món natural. D'aquesta manera, no només es forma una parella, sinó una parella que es recolza mútuament al nivell òptim per a la procreació des del punt de vista de la interacció senyal-resposta.
Els mascles no poden evolucionar enrere, a grans trets. Els seus senyals millorats a les femelles produeixen una posta de tres ous, és a dir. no com s'esperava. Tanmateix, reduir el senyal al nivell anterior també serà ineficaç, ja que comportarà una reducció del nombre d'ous a la posta a dos. Resulta ser un cercle viciós: els mascles no poden reduir la força del senyal i no poden augmentar-la, ja que les femelles en el primer cas donaran a llum menys descendència i en el segon cas no respondran.
Naturalment, ni els homes ni les dones tenen cap intenció o desig maliciós d'esclavitzar-se mútuament. Tot aquest procés té lloc a nivell genètic i té com a objectiu únicament el benefici de la descendència d'una parella individual i el benestar de l'espècie en el seu conjunt.
Resultats de l'estudi
Utilitzant models matemàtics, els científics van avaluar les condicions en què es podria produir la cooperació intersexual. Característica quantitativa amb valor mitjà zf descriu la principal contribució d'una femella a la seva descendència. Inicialment, es permet que el valor mitjà es desenvolupi fins al seu valor òptim zopt, que depèn de dues variables: el benefici de la inversió (nombre de descendència supervivent) i el cost de la inversió per a les femelles (cf). Aquesta darrera variable s'avalua després de la reproducció, la qual cosa implica que algunes femelles sobreviuen i poden tornar a produir descendència l'any següent, la qual cosa comporta un augment del nombre de generacions.
Hi ha diversos termes que s'utilitzaran amb freqüència al llarg d'aquest estudi que val la pena explicar una mica:
- senyals - manifestació de l'atenció per part dels homes a les parelles femenines (cant, ball i altres rituals) que tenen lloc en parelles formades;
- contribució / inversió - la resposta de les femelles a aquests senyals, manifestada en forma d'un nombre més gran d'ous a la posta, més temps per tenir cura de les futures cries, etc.;
- enquestat - femella que respon als senyals del mascle;
- costos — el cost de la contribució de les femelles a la descendència (temps al niu, temps a la recerca d'aliment, estat de salut a causa d'un nombre més gran/menor d'ous a la posta, etc.).
Els nous senyals masculins i les respostes femenines a ells es van modelar mitjançant modificadors d'un sol locus dial·lèlic recombinant lliurement, combinant així enfocaments quantitatius i genètics poblacionals. EN lloc*, que controla la resposta de la femella (A), inicialment s'observa una freqüència elevada de l'al·lel -responent* (A2), corresponent a una percepció perceptiva preexistent
Locus* - La localització d'un gen específic en el mapa genètic d'un cromosoma.
Al·lels* - diferents formes del mateix gen localitzades en els mateixos loci de cromosomes homòlegs. Els al·lels determinen el camí de desenvolupament d'un tret particular.
Gen de resposta* (Rsp) és un gen associat funcionalment amb el factor de trastorn de segregació (gen SD), l'al·lel actiu del qual (Rsp+) és capaç de suprimir l'expressió SD.
El lloc senyal (B) es fixa inicialment a l'al·lel no senyal (B1). Després s'introdueix l'al·lel B2, que fa que apareguin senyals masculins.
Mostrar senyals per als homes també té el seu preu (sm), però augmenta la contribució de la parella femenina (A2) en el valor α. Per exemple, α es pot expressar com un ou addicional en una posta. Al mateix temps, un augment de la contribució de la dona també es pot manifestar en la forma dels efectes positius que té sobre la seva descendència.
Per tant, una parella en què el mascle porta l'al·lel senyalador i la femella porta l'al·lel responent (és a dir, parells A2B2) té una contribució addicional de la femella i, per tant, una fecunditat més gran que les altres 3 combinacions.
Variants de combinacions de mascles i femelles segons la proporció de senyals i respostes a aquests.
El nombre de cries que sobreviuen per reproduir-se l'any següent es veu afectat per dependència de la densitat* dins de la cria i dependència de la densitat de cria després de l'envol.
Dependència de la densitat* Els processos dependents de la densitat es produeixen quan la taxa de creixement d'una població està regulada per la densitat d'aquesta població.
Un altre grup de variables està associat a la mortalitat de femelles i mascles després del naixement de la descendència. Aquestes variables estan determinades per la contribució a la cria (cm - contribució dels homes, cf - contribució de les dones), costos dels senyals per als homes (sm) i mortalitat no selectiva (dm - mascles i df - femelles).
Vidues, vidues, menors d'edat i qualsevol persona prèviament soltera s'uneixen per formar noves parelles i es completa el cicle anual. En el model en estudi, l'èmfasi es posa en la monogàmia genètica, per tant, tot tipus de selecció sexual (és a dir, la competència entre individus per una parella) queden exclosos dels càlculs.
La relació entre l'evolució dels senyals, els enquestats i les contribucions.
El modelatge va demostrar que s'aconsegueix un equilibri estable quan els mascles donen senyals i les femelles responen a ells. A l'equilibri, tota contribució a la descendència es restaura al nivell que era abans de l'aparició de senyals masculins addicionals.
Al gràfic А L'anterior mostra un exemple de dinàmica evolutiva on la contribució femenina a la descendència torna al nivell òptim, que és el resultat de l'evolució del tret quantitatiu de la contribució (la línia verda de punts és la contribució real, i la línia verda sòlida). és la contribució que no es va realitzar a causa de la manca de resposta femenina a senyals masculins addicionals). Al gràfic В Es mostra un exemple alternatiu quan el conflicte intergènere condueix a la pèrdua d'un entrevistat.
I al gràfic С S'identifiquen dos paràmetres que influeixen en aquest resultat: un augment de la contribució provocat per senyals addicionals (α), i el cost de les dones per aquesta inversió (cf). A la zona vermella del gràfic, els senyals no augmenten mai, ja que el seu cost superarà el benefici. A les zones grogues i negres, la freqüència dels senyals augmenta, la qual cosa comporta un augment de les inversions costoses per part de les dones. A la zona groga, la resposta a això es produeix reduint el tret d'inversió quantitatiu, que condueix a la fixació permanent dels al·lels tant dels senyals com dels enquestats. A la regió negra, on les dones que responen tenen més inversió induïda, l'al·lel que respon es perd ràpidament, seguit de senyals, com en els models tradicionals de conflicte intersexual (gràfic В).
El límit vertical entre les regions vermelles i grogues representa el punt en què els mascles guanyen inversió addicional en la descendència a causa del fet que les femelles equilibren el cost de la seva senyalització. El límit horitzontal que separa les zones grogues i negres de les vermelles es produeix de manera similar, però per una raó menys òbvia. Quan els costos d'inversió de les dones (cf) són baixos, llavors el valor òptim de la contribució (zopt) serà relativament elevada i, per tant, la contribució femenina serà significativament més gran en les condicions inicials. La conseqüència d'això és que els senyals proporcionen al mascle un benefici proporcionalment menor de la inversió que s'obté, que es compensa novament amb els seus costos.
L'espai de paràmetres, en el qual es fixen senyals i respostes (groc), varia en funció de la força de la selecció i de la variància genètica de l'al·lel de l'enquestat. Per exemple, quan la freqüència d'al·lel inicial d'un responent és de 0.9, 0.99 en lloc de 2, XNUMX que es mostra a la imatge #XNUMX, la introducció de senyals dóna com a resultat una selecció més eficaç dels responents (la variància genètica inicial és més alta) i la regió negra s'expandeix cap a l'esquerra.
Els senyals masculins es poden produir encara que tinguin un cost que redueixi la contribució del mascle a la cria actual (parametritzada). sfec), afectant així directament aptitud* tant masculins com femenins, en lloc de reduir la probabilitat de supervivència del mascle.
Aptitud* - la capacitat de reproduir individus amb un determinat genotip.
La relació entre els costos i els senyals de fecunditat (esquerra) i la relació entre els costos de la viabilitat i els senyals.
Pel que fa a la fertilitat, quan els senyals masculins són fixos (zona groga), tots els mascles inverteixen menys en la descendència que abans de la senyalització. En aquest cas, l'aportació de les femelles serà més gran que abans de l'aparició dels senyals masculins.
Una major inversió femenina, quan els costos masculins estan regulats per la fecunditat (més que per la viabilitat), augmenta el nombre mitjà de descendència per parella, però no compensa totalment. Amb el pas del temps, una major contribució femenina augmenta el nombre mitjà de cries que arriben a la cria, però disminueix la viabilitat femenina mitjana. Això condueix a la formació d'un nou equilibri entre aquestes dues forces, on el nombre mitjà de descendència és menor que en el cas de la viabilitat normal o en les condicions inicials (abans de la manifestació dels senyals).
Des d'un punt de vista matemàtic, es veu així: si els senyals masculins augmenten la fertilitat un 1% (però no augmenten la viabilitat), aleshores els costos de la descendència de les femelles augmenten un 1.3%, però al mateix temps la seva mortalitat també augmenta un 0.5%. %, i el nombre de descendència per parella disminueix un 0.16%.
Si el valor mitjà de la contribució femenina és inicialment inferior al nivell òptim (per exemple, a causa d'influències ambientals), quan es manifesten senyals que estimulen el creixement dels costos, sorgeix un sistema equilibrat, és a dir. cooperació intergènere. En aquesta situació, els senyals masculins no només augmenten la contribució de les femelles a la descendència, sinó també la seva condició física.
Aquest comportament dels mascles i les femelles es produeix més sovint a causa de canvis externs (clima, hàbitat, quantitat d'aliment disponible, etc.). En vista d'això, els científics suggereixen que la formació de la monogàmia en algunes espècies modernes, mentre que els seus avantpassats eren polígams, es deu a la migració i, en conseqüència, a un canvi de medi ambient.
Per a un coneixement més detallat dels matisos de l'estudi, recomano mirar и A ell.
Epíleg
Aquest estudi va demostrar la relació entre la poligàmia i la monogàmia des d'una perspectiva evolutiva. Al regne dels ocells, els mascles sempre han intentat superar-se els uns als altres per cridar l'atenció d'una femella: amb un plomatge brillant, una dansa preciosa o fins i tot una demostració de les seves habilitats constructives. Aquest comportament es deu a la competència entre els mascles, que sovint és característica de les espècies polígames. Des de la perspectiva de les femelles, tots aquests senyals permeten valorar les qualitats del mascle que heretarà la seva descendència comuna. Tanmateix, amb el temps, els mascles van començar a evolucionar de tal manera que els seus senyals eren més brillants que els dels seus competidors. Les dones, al seu torn, han evolucionat per resistir aquests senyals. Després de tot, sempre hi ha d'haver un equilibri. Si els costos de les femelles per a la descendència són desproporcionats respecte als beneficis, aleshores no té sentit augmentar els costos. És millor posar una posta de 3 ous i sobreviure al procés d'incubació i criança de cria que no pas posar-ne cinc i morir intentant protegir-los.
Aquest conflicte d'interessos intersexual podria provocar un descens catastròfic de la població, però l'evolució va prendre un camí més sensat, pel camí de la cooperació. En parelles monògames, els mascles continuen expressant-se en tota la seva glòria, i les femelles responen a això amb una contribució òptima a la descendència.
És curiós que el món dels animals salvatges no estigui carregat de principis morals, lleis i normes, i totes les accions estan determinades per l'evolució, la genètica i la set de procreació.
Potser per als romàntics una explicació científica de l'amor alat semblarà massa prosaica, però els científics pensen el contrari. Al cap i a la fi, què hi pot haver més bonic que evolucionar de manera que hi hagi un equilibri i una autèntica parella entre la dona i l'home, tenint en compte els interessos d'ambdues parts i orientada al benefici de les generacions futures.
Divendres fora de dalt:
Tot i que aquests ocells no tenen el nom més bonic (Grebes), el seu ball de retrobament és simplement bonic.
Off-top 2.0:
Les aus del paradís són un bon exemple (literalment) de la varietat de senyals que els mascles envien a les femelles durant l'època de nidificació (BBC Earth, veu en off de David Attenborough).
Gràcies per mirar-nos, sigueu curiosos i passeu un bon cap de setmana a tothom! 🙂
Gràcies per quedar-te amb nosaltres. T'agraden els nostres articles? Vols veure més contingut interessant? Doneu-nos suport fent una comanda o recomanant als amics, 30% de descompte per als usuaris d'Habr en un únic anàleg de servidors d'entrada, que hem inventat per a tu: (disponible amb RAID1 i RAID10, fins a 24 nuclis i fins a 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 vegades més barat? Només aquí als Països Baixos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - a partir de 99 $! Llegeix sobre
Font: www.habr.com