Vztahy mezi partnery, naplněné péčí, pozornostmi a empatií, básníci nazývají láskou, zatímco biologové – mezidruhovou interakcí zaměřenou na přežití a pokračování rodu. Některé druhy preferují množství – rozmnožovat se s co největším počtem partnerů, aby zvýšily potomstvo, a tím zvýšily šance na přežití celého druhu. Jiné tvoří monogamní páry, které mohou přestat existovat pouze po smrti jednoho z partnerů. Mnoho let vědci tvrdili, že první varianta je mnohem výhodnější, ale to není úplně pravda. Monogamní páry obvykle společně vychovávají potomstvo, tj. chrání ho před predátory, shánějí potravu a učí určité dovednosti, zatímco v polygamních vztazích to všechno většinou leží na křehkých bedrech samic. Samozřejmě, že existují výjimky, ale dnes o nich nemluvíme. Biology dlouho zajímal jiný zajímavý moment – samci nadále projevují pozornost vůči samicím, i když jejich pár už byl vytvořen a existuje několik let. Čím je takové chování podmíněno, jaký z toho mají užitek a jaké evoluční aspekty s tím souvisejí? Na tyto otázky najdeme odpovědi ve zprávě výzkumné skupiny. Jdeme na to.
Základ výzkumu
Vzhledem k tématu výzkumu se nebudeme zaměřovat na polygamní druhy ptáků, ale soustředíme se na opeřené romantiky, kteří se zamilovávají jednou provždy.
Pokud jde o monogamii, stojí za zmínku, že existuje několik jejích typů v závislosti na délce: jeden sezóna, několik let a na celý život.
Mezi ptáky je nejrozšířenější sezónní monogamie. Jasným příkladem mohou být divocí housata. Samice se starají o hnízdo a sezení na vejcích, zatímco samec hlídá území. Druhý den po vylíhnutí rodina odchází k nejbližšímu vodnímu zdroji, kde housata učí hledat si potravu. V případě nebezpečí na vodě samice zuřivě brání potomstvo, zatímco samec, zřejmě vzpomínající na důležité záležitosti, se většinou zachraňuje útěkem. Nejspíš neideální vztahy, ať se na to podíváte jakkoli.
Rodina divokých housat.
Když mluvíme o vztazích, jejichž základem je stálost, jsou čápi v tomto ohledu nejlepší. Vytvářejí monogamní pár na celý život a dokonce nemění místo bydliště bez zvláštní potřeby. Jedno hnízdo čápů, které může vážit až 250 kg a dosahovat 1,5 m v průměru, slouží jim mnoho let, pokud není zničeno přírodními katastrofami nebo lidským zásahem. V Česku existuje hnízdo, které bylo vybudováno již v roce 1864.
Stavební dovednosti čápů nepotřebují hodnocení, když vidíte takové stavby.
Na rozdíl od divokých hus panuje mezi čápy rovnost povinností: oba partneři zahřívají vajíčka, hledají potravu, učí potomky létat a chrání je před nebezpečím. Důležitou roli ve vztazích čápů hrají různé rituály: zpěv, tanec atd. Nejzajímavější je, že tyto rituály probíhají nejen v období tvorby páru (při prvním rande), ale i po celou společnou život (dokonce i když samec mění samici během sezení, provádí malý tanec). Pro nás to vypadá velmi roztomile, romanticky a naprosto nelogicky, protože z biologického hlediska takové chování nemá žádný prospěch. Není tomu tak? A zde se můžeme plynule pustit do zkoumání samotního výzkumu, který měl na tuto otázku odpovědět.
Etologové* se domnívají, že stálé projevování citů samci souvisí se zachováním reprodukčního stavu samic.
Etologie* je věda, která studuje genetikou podmíněné chování, tj. instinkty.
Zároveň zůstává nejasné, proč takové chování trvá nejen v období primárního páření, ale po celý život, neboť by bylo logičtější, aby samci investovali více sil a energie do potomstva, nikoli do projevování citů k samici. Dodnes mnozí badatelé považovali intenzitu projevování náklonnosti k samici za přímý vliv na kvalitu páření a tím pádem i potomstva (tj. počet nakladených vajec).
Samec jednoho druhu rajských ptáků tancuje před samicí. Jak vidíme, samec vypadá mnohem jasněji než samice.
Tato teorie je podporována pozorováním. Samice, jejímž partnerem je nepopsatelný krasavec a první létající v obci, investuje více úsilí do potomstva, než kdyby byl samec bezvýznamný. Zní to legračně a směšně, ale rituály, které samci provádějí před samicemi, mají za cíl demonstrovat nejen krásu, ale také sílu. Tak už to vypadá, že jasné peří, krásné zpívání a další projevy pozornosti od samců jsou pro samice jen kognitivní signály, které dekódují jako informace o samci.
Vědci z univerzit v Severní Karolíně a Chicagu, jejichž práci dnes zkoumáme, se domnívají, že podobné chování samců je zaměřeno na optimalizaci chování samic vůči procesu rozmnožování potomstva.
Model, který navrhli vědci, je založen na mnoha experimentech, které ukázaly, že posílení těchto signálů od samců zvyšuje přínos samic k procesu reprodukce. Existuje domněnka, že zdrojem takových stimulačních efektů jsou percepční odpovědi vyplývající z vlastností okolního prostředí, signálů a nervového systému jako takového. V současné době je známo přibližně 100 příkladů takových "odchylek" od běžných smyslových systémů (sluch, zrak a čich).
Když samec znovu a znovu demonstruje své výhody před ostatními samci, může to pozitivně ovlivnit samotného samce (samice si ho určitě vybere). Ale pro samici to může být nevýhoda, protože to sníží její budoucí reproduktivní realizaci. Jinými slovy, máme situaci "překročit očekávání". Samec, který je výrazně lepší než ostatní samci a neustále projevuje zájem o samici, dostane to, co si přeje — páření a pokračování svého rodu. Samice, která očekává obdobné chování od ostatních samců, ale nedostane ho, se může ocitnout v žalostné situaci. Takový případ vědci nazývají mezi-genderovým konfliktem: ukazování samců sami sebe jako krásných roste v populaci, zatímco u samic roste odpor k této taktice.
Tento konflikt byl modelován pomocí výpočetního přístupu (neurónové sítě). V získaných modelech signálový vysílač (zdroj signálu — samec) používá percepční vnímání přijímače (přijímač signálu — samice), které stimuluje samotné signály na úkor vnímání. V určitém okamžiku dochází ke změně vnímání signálů v populaci samic (jakýsi druh mutace), odčež síla signálů zdroje (samce) výrazně klesá. Postupné zvýšení takových změn povede k tomu, že určitý typ signálu bude zcela neúčinný. Jak probíhají tyto změny, jedny signály vymizí a ztratí sílu, ale objevují se nové, a proces začíná znovu.
Tento velmi složitý systém je v praxi dost jednoduchý. Představte si, že se objevuje samec s jasným peřím (jen jedním), vyniká mezi ostatními a samice dávají přednost právě jemu. Pak se objeví samec se dvěma jasnými peříčky, poté se třemi atd. Ale síla takového signálu, v důsledku jeho zesilování a šíření, začíná úměrně klesat. A najednou se objeví samec, který umí krásně zpívat a stavět hnízda. Výsledkem je, že krásné opeření jako signál přestává být účinné a začne degenerovat.
Existuje však vždy výjimka z pravidel — některé mezidruhové konflikty se mohou změnit v plnohodnotnou a velmi efektivní mezidruhovou spolupráci.
Schéma vzniku mezidruhového konfliktu a mezidruhové spolupráce.
Podstata spočívá v tom, že samec se silnějším signálem nutí samici snést ne tři, ale čtyři vajíčka. Pro samce je to výhodné — bude mít více potomků s jeho genofondem. Pro samici to není tak výhodné, protože bude muset vynaložit více úsilí, aby všechny potomky přežily a dosáhly samostatného věku. Následně se samice začínají vyvíjet paralelně se samci, aby byly odolnější vůči jejich signálům. V důsledku toho mohou existovat dvě cesty: konflikt nebo spolupráce.
V případě spolupráce samice evolvují tak, aby snášely 3 vejce, stejně jako před vznikem silnějšího signálu od samců, ale nadále reagují na tyto signály. Takto se formuje nejen pár, ale pár, který se navzájem podporuje na optimální úrovni pro pokračování rodu z pohledu interakce signál-odpověď.
Samci však nemohou evolvovat zpět, zjednodušeně řečeno. Jejich zesílené signály směrem k samicím přinášejí výsledek v podobě snášení tří vajec, tedy ne takového, jaké se očekávalo. Nicméně snížení signálu na předchozí úroveň by bylo také neúčinné, protože by vedlo ke snížení počtu vajec v snůšce na dvě. Ukazuje se tedy, že jsme ve slepé uličce — samci nemohou snížit sílu signálu a nemohou ji ani zvýšit, protože v prvním případě by samice měly méně potomstva, a ve druhém by nereagovaly.
Přirozeně, ani samci, ani samice nemají žádný zlý úmysl nebo touhu zotročit jeden druhého. Celý tento proces probíhá na genetické úrovni a je zaměřen výhradně na blaho potomstva jednotlivého páru a blaho druhu jako celku.
Výsledky výzkumu
Pomocí matematického modelování vědci odhadli podmínky, za nichž může vzniknout mezidruhová spolupráce. Kvantitativní charakteristika s průměrnou hodnotou zf popisuje hlavní přínos samice k jejímu potomstvu. Průměrné hodnotě se zprvu dovoluje rozvíjet se do svého optimálního hodnota zopt, což závisí na dvou proměnných: výhodě z příspěvku (počet přeživších potomků) a nákladech na příspěvek pro samice (cf). Poslední proměnná se vyhodnocuje po rozmnožení, což předpokládá, že část samic přežije a může v následujícím roce znovu přivést na svět potomstvo, což vede ke zvýšení počtu generací.
V této studii se často budou používat různé termíny, které stojí za to trochu objasnit:
- signály — projev pozornosti samců vůči párovým samicím (zpěv, tance a další rituály), které probíhají ve formovaných párech;
- příspěvek / investice — odpověď samic na tyto signály, projevující se ve větším počtu vajec v snůšce, delším čase věnovaném péči o budúcí potomstvo atd.;
- respondent — samice reagující na signály samce;
- náklady — náklady samic na potomstvo (čas v hnízdě, čas na shánění potravy, zdravotní stav v důsledku většího/malého počtu vajec v snůšce apod.).
Nové signály samců a reakce samic na ně byly modelovány pomocí volně rekombinujících dialelních jednofaktorových modifikátorů, čímž byly spojeny kvantitativní a populační genetické přístupy. V loci*, která kontroluje odpověď samice (A), se zpočátku pozoruje vysoká frekvence alely-respondéra* (A2), která odpovídá dříve existujícímu percepčnímu vnímání
Lokus* — místo určitého genu na genetické mapě chromozomu.
Alely* — různé formy téhož genu, umístěné na stejných lokusech homologních chromozomů. Alely určují způsob vývoje konkrétního znaku.
Gen-respondér* (Rsp) — gen funkčně spojený s faktorem poruchy segregace (gen SD), aktivní alela, která (Rsp+) má schopnost potlačit expresi SD.
Signalizovaný lokus (B) je původně fixován pro alelu bez signálu (B1). Poté je zavedena alela B2, která způsobuje vznik signálů od samců.
Projev signálů pro samce má také svou cenu (sm), ale zvyšuje příspěvek partnerky-samice (A2) o velikost α. Například α může být vyjádřena jako další vejce v snůšce. Přitom zvýšení příspěvku samice se může projevit také v pozitivních efektech, které má na své potomstvo.
Proto pár, ve kterém samec nese alelu signalizátoru a samice nese alelu respondéra (tj. páry A2B2), má další příspěvek od samice a tím pádem vyšší plodnost než ostatní 3 kombinace.
Varianty kombinací samců a samic podle poměru signálů a odpovědí na ně.
Na počet potomků, kteří přežijí k reprodukci v následujícím roce, má vliv závislost na hustotě* uvnitř vrhu a závislost na hustotě vrhu po opeření.
Závislost na hustotě* — procesy závislé na hustotě se vyskytují, když jsou míry růstu populace regulovány hustotou této populace.
Další skupina proměnných je spojena se smrtelností samic a samců po narození potomstva. Tyto proměnné určují příspěvek k vrhu (cm — příspěvek samců, cf — příspěvek samic), náklady na signály pro samce (sm) a nespecifickou smrtelnost (dm — samci a df — samice).
Vdovy, vdovci, nezletilí a všichni dříve osamělí jedinci se sdružují, aby vytvořili nové páry, a roční cyklus končí. V zkoumaném modelu je důraz kladen na genetickou monogamii, protože všechny typy sexuálního výběru (tj. konkurence mezi jedinci o partnera) jsou ze strachu vyloučeny z výpočtů.
Vztah evoluce signálů, respondentů a příspěvku.
Modelování ukázalo, že stabilní rovnováha je dosažena, když samci vysílají signály a samice na ně reagují. V rovnovážném stavu se veškerý příspěvek k potomstvu obnovuje na úroveň, která byla před vznikem dodatečných signálů samců.
Na grafu A výše je uveden příklad evoluční dynamiky, kde se příspěvek samic k potomstvu vrací na optimální úroveň, což je důsledek evoluce kvantitativního znaku příspěvku (čárkovaná zelená čára představuje skutečný příspěvek, zatímco plná zelená čára představuje příspěvek, který nebyl realizován kvůli nedostatku odpovědi samic na dodatečné signály samců). Na grafu V je uveden alternativní příklad, kdy mezišlechtitelský konflikt vede ke ztrátě respondenta.
A na grafu S jsou vyzdviženy dva parametry, které ovlivňují tento výsledek: zvýšení příspěvku způsobené dodatečnými signály (α), a náklady samic na tento příspěvek (cf). V červené oblasti na grafu signály nikdy nepřekračují, protože jejich náklady převyšují přínosy. V žluté a černé oblasti se frekvence signálů zvyšuje, což vede k rostoucím nákladovým investicím ze strany samic. V žluté oblasti na to odpovídá snížení kvantitativního investičního znaku, což vede k trvalé fixaci alel jak signálů, tak respondentů. V černé oblasti, kde mají reagující samice více indukovaných investic, se reagující alela rychle ztrácí, za ní následují signály, jako v tradičních modelech mezišlechtitelského konfliktu (graf V).
Svislá hranice mezi červenou a žlutou oblastí představuje bod, ve kterém samci získávají dodatečný přínos pro potomstvo, protože samice vyvažují náklady na projev signálů. Horizontální hranice, oddělující žlutou a černou oblast od červené, vzniká podobně, ale z méně zřejmého důvodu. Když jsou náklady samic na příspěvek nízké, optimální hodnota příspěvku bude relativně vysoká, a tím pádem příspěvek samic bude v počátečních podmínkách výrazně vyšší. To vede k tomu, že signály přinášejí samcovi proporcionálně menší užitek z příspěvku, který vyvolává, což je opět kompenzováno jeho náklady.cf)zopt)
Prostor parametrů, ve kterém jsou signály a odpovědi fixovány (žlutá), se liší v závislosti na síle výběru a genetické disperzi alely respondenta. Například, když počáteční frekvence alely respondenta je 0.9 místo 0.99, jak je ukázáno na obrázku č. 2, zavedení signálů vede k účinnějšímu výběru vůči responderům (původní genetická disperze je vyšší) a černá oblast se rozšiřuje doleva.
Signály samce se mohou objevit, i když budou spojeny s náklady, které snižují jeho příspěvek do aktuálního vrhu (parametrizováno sfec), čímž přímo ovlivňují přizpůsobivost* jak samce, tak samice, aniž by snižovaly pravděpodobnost přežití samce.
Přizpůsobivost* je schopnost rozmnožování jedinců s určitou genotype.
Poměr nákladů na plodnost a signály (vlevo) a poměr nákladů na životaschopnost a signály.
V aspektu plodnosti, když jsou signály samce fixovány (žlutá oblast), všichni samci přispívají méně k potomstvu, než přispěli před projevem signálů. V takovém případě bude příspěvek samic vyšší, než byl před projevem signálů samců.
Větší příspěvek samic, když jsou náklady samců regulovány plodností (nikoli životaschopností), zvyšuje průměrný počet potomků na pár, ale to není zcela kompenzováno. V průběhu času větší příspěvek samic vede k nárůstu průměrného počtu potomků, kteří dosáhli opeření, ale snižuje průměrnou životaschopnost samic. To vede k vytváření nové rovnováhy mezi těmito dvěma silami, kde je průměrný počet potomků nižší než při normální životaschopnosti nebo v počátečních podmínkách (před projevem signálů).
Z matematického hlediska to vypadá takto: pokud signály samců zvyšují plodnost o 1 % (ale nezvyšují životaschopnost), náklady samic na potomstvo se zvyšují o 1,3 %, přičemž jejich úmrtnost také vzrůstá o 0,5 %, a počet potomků na pár se snižuje o 0,16 %.
Pokud je však průměrný příspěvek samic zpočátku pod optimální úrovní (například kvůli vlivu prostředí), pak při projevu signálů stimulujících nárůst nákladů vzniká vyvážený systém, tj. mezirodová spolupráce. V takové situaci signály samců nejen zvyšují příspěvek samic na potomstvo, ale také jejich přizpůsobivost.
Toto chování samců a samic se nejčastěji objevuje kvůli vnějším změnám (klima, prostředí, množství dostupného jídla atd.). Z tohoto důvodu vědci předpokládají, že vznik monogamie u některých současných druhů, zatímco jejich předci byli polygamní, je způsoben migrací a tedy změnou prostředí.
Pro podrobnější seznámení se s nuancemi výzkumu doporučuji nahlédnout do a k ní.
Epilog
Tato studie ukázala souvislost mezi polyamorií a monogamií z hlediska evoluce. V říši ptáků se samci vždy snažili předčit jeden druhého, aby získali pozornost samice: jasným peřím, krásným tancem nebo dokonce předváděním svých stavebních dovedností. Takové chování je důsledkem konkurence mezi samci, což je nejčastěji charakteristické pro polyamorní druhy. Z pohledu samic tyto signály umožňují posoudit kvality samce, které jejich společné potomstvo podědí. S postupem času však samci začali evolučně přizpůsobovat své signály tak, aby byly jasnější než u konkurentů. Samice se naopak vyvinuly tak, aby odolávaly takovým signálům. Vždy musí být zachována rovnováha. Pokud jsou náklady samic na potomstvo nesouměřitelné s přínosem, pak nemá smysl zvyšovat náklady. Je lepší snést tři vejce a přežít v procesu vysedávání a výchovy potomstva, než snést pět a zahynout při snaze je chránit.
Takový mezidruhový konflikt zájmů by mohl vést k katastrofálnímu poklesu populace, ale evoluce se vydala rozumnější cestou – cestou spolupráce. V monogamních párech se samci i nadále projevují v plné kráse, zatímco samice na to reagují optimálním přínosem do potomstva.
Zajímavé je, že svět divokých zvířat není zatížen morálními principy, zákony a normami, a veškeré jednání je podmíněno evolucí, genetikou a touhou po přežití.
Možná se to romantikům zdá příliš prozaické, ale vědci to vidí jinak. Co by mohlo být krásnější, než evolvovat tak, aby mezi samicí a samcem panovala rovnováha a skutečné partnerství, které zohledňuje zájmy obou stran a směřuje k blahu budoucích generací.
Páteční off-topic:
Přestože název těchto ptáků není nejkrásnější („potápky“), jejich tanec spojení je prostě nádherný.
Off-topic 2.0:
Rájové ptáky jsou jasným (doslovně) příkladem toho, jakou rozmanitost signálů samci posílají samicím během období hnízdění (BBC Earth, hlas v pozadí – David Attenborough).
Děkuji za pozornost, zůstaňte zvědaví a přeji všem skvělé víkendy, kamarádi! 🙂
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavých materiálů? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením známým, 30 % sleva pro uživatele Habra na jedinečný analog entry-level serverů, který jsme pro vás vymysleli: (k dispozici varianty s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40GB DDR4).
Dell R730xd za polovinu ceny? Jen u nás v Nizozemsku! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — od 99 $! Čtěte o tom
Zdroj: habr.com
