I dyrenes verden, som også inkluderer mennesker, findes der mange metoder til at overføre information til hinanden. Det kan være en energisk dans, som hos paradisfugle, der signalerer hanens beredskab til at videreføre arten; det kan være den klare farve, som hos Amazonas-træer, der angiver deres giftighed; det kan være en lugt, som hos hunde, der markerer territoriets grænser. Men den mest almindelige form for kommunikation blandt de fleste udviklede dyr er akustisk kommunikation, altså brugen af lyde. Vi lærer endda vores børn fra en tidlig alder, hvem der siger hvad: koen siger mu-mu-mu, hunden siger vuf-vuf osv. For os er verbal, altså akustisk, kommunikation en uundgåelig del af socialisering. Det samme gælder for andre dyrearter. Forskere fra Hainan Universitet (Kina) har besluttet at se tilbage i tiden for at forstå udviklingen af akustisk kommunikation. Hvor udbredt er akustisk kommunikation blandt dyr, hvornår opstod den, og hvorfor blev den den dominerende metode til informationsdeling? Dette vil vi lære mere om fra forskernes rapport. Lad os komme i gang.
Basis for undersøgelsen
På dette stadie af evolutionen har mange dyrearter fuldt integreret akustiske signaler i deres livsrytme. De lyde, som dyr laver, bruges til at tiltrække en partner (fuglens sang, frøers kvæk osv.), til at opdage eller desorientere en fjende (skriget fra skræmselsfugle, der fortæller rovdyr, at de er opdaget og at overfaldet ikke vil lykkes, så det er bedre for dem at trække sig tilbage), til at videregive information om tilstedeværelsen af mad (høner, der finder mad, laver karakteristiske lyde for at tiltrække deres afkoms opmærksomhed) osv.
Interesant faktum:
Hannen af den hvide fryser (Procnias albus) udsender en paringskalden i 125 dB (en jetmotor — 120-140 dB), hvilket gør den til den højeste fugl på planeten.
Studiet af akustiske signaler og deres evolution har været i gang i lang tid. De data, der er opnået gennem sådanne studier, bidrager til en bedre forståelse af, hvordan mennesker bruger lyde, og dermed hvordan forskellige sprog har udviklet sig i forskellige regioner af verden. Dog har sådanne undersøgelser ikke berørt selve opståen af akustisk kommunikation som fænomen. Et af de grundlæggende spørgsmål, som ingen endnu har besvaret, er — hvorfor opstod akustisk kommunikation?
Der er mange spørgsmål, der kræver svar. For det første, hvilke specifikke miljømæssige faktorer påvirkede opkomsten og dannelsen af denne type informationsoverførsel? For det andet, var akustisk kommunikation relateret til artsdannelse, dvs. hjælper den med at sprede arten og forhindre dens udryddelse? For det tredje, er tilstedeværelsen af akustisk kommunikation evolutionært stabil efter dens udvikling? Og endelig, har akustisk kommunikation udviklet sig parallelt i forskellige dyregrupper, eller har den en fælles forfader for alle væsener?
Svarene på disse spørgsmål er ifølge forskerne vigtige ikke kun for at forstå akustisk kommunikation i sig selv, men også for at forstå evolution og adfærdsændringer hos dyr. For eksempel er der en teori om, at habitatet har en betydelig indflydelse på seksuel selektion og kommunikation hos visse dyrearter. Om denne teori gælder for dannelsen af signaler, er svært at sige, men det er bestemt muligt. Forskere minder også om, at allerede Darwin sagde, at lyssignaler spiller en vigtig rolle i dannelsen af par hos visse arter. Følgelig påvirker akustiske signaler artsdannelse.
I dette arbejde besluttede forskerne at undersøge udviklingen af lydsignaler hos firbenede, ved at bruge en fylogenetisk tilgang (identifikation af forbindelser mellem forskellige arter). Fokus er lagt på oprindelsen af akustisk kommunikation, snarere end dens form eller funktioner. I undersøgelsen blev der brugt data fra 1799 forskellige arter, og der blev også taget højde for dags- og nataktivitetsfaktoren (arter med dag- og nataktivitet). Derudover blev forbindelsen mellem akustisk kommunikation og graden af diversificering af arterne, dvs. deres udbredelse, undersøgt ved hjælp af en model for artsdannelse-udryddelse. Den fylogenetiske konservatisme ved akustisk kommunikation mellem arterne blev også verificeret.
Resultaterne af undersøgelsen
Blandt firbenede har de fleste amfibier, pattedyr, fugle og krokodiller akustisk kommunikation, mens de fleste krybdyr og skildpadder ikke har det. Blandt padderne er der ingen sådan informationsoverførsel hos caecilierne (Caecilian), men det er til stede hos nogle salamanderarter og hos de fleste frøer (hos 39 ud af 41 undersøgte arter). Den akustiske kommunikation mangler også hos slanger og i alle familier af firben, undtagen to — Gekkonidae (gekkoer), Phyllodactylidae. I skildpaddedyrserien har kun 2 ud af 14 familier akustisk kommunikation. Det er ikke overraskende, at alle de 173 undersøgte fuglearter havde akustisk kommunikation. 120 ud af 125 familier af pattedyr viste også denne egenskab.
Interesant faktum:
Salamandre har en utrolig regenerationsevne og kan genskabe ikke kun haler, men også ben; i modsætning til mange af deres slægtninge lægger salamandre ikke æg, men er levende fødende; en af de største salamandre — den japanske kæmpesalamander — vejer 35 kg.
Sammenfattende kan det siges, at akustisk informationsoverførsel er til stede hos 69% af firbenede.
Tabel nr. 1: procentdel af akustisk informationsoverførsel blandt de undersøgte firbenede arter.
Efter at have fastlagt den omtrentlige udbredelse af akustisk kommunikation blandt arterne, var det nødvendigt at forstå forbindelsen mellem denne færdighed og dyrenes adfærd (nats- eller dagsaktive).
Bland flere modeller, der beskriver dette forhold for hver art, blev den model valgt, der var passende til en gennemsnitlig beskrivelse af forholdet mellem akustik og adfærd for alle arter. Denne model (tabel nr. 2) viser alle mulige fordele og ulemper ved en sådan færdighed for begge adfærdsmønstre hos dyrene.
Tabel nr. 2: analyse af forholdet mellem akustisk kommunikation og dyreadfærd (dag/nat).
Der blev etableret en klar afhængighed af den akustiske kommunikation fra adfærden samt en afbalanceret gensidig afhængighed. Men interessant nok blev der ikke fundet en omvendt afhængighed — adfærd fra den akustiske kommunikation.
Den fylogenetiske analyse viste et tæt forbindelse mellem akustik og natteaktivitet (tabel nr. 3).
Tabel nr. 3: fylogenetisk analyse af forholdet mellem akustisk kommunikation og dag/natteadfærd.
Dataanalysen viste også, at tilstedeværelsen af akustisk kommunikation på ingen måde påvirkede hastigheden af diversifikation i fylogeni blandt firbenede. Således var de gennemsnitlige diversifikationsrater (artsdannelse — udryddelse; r = 0,08 hændelser pr. million år) ens for både linjer med akustisk kommunikation og linjer uden denne færdighed. Derfor kan det antages, at tilstedeværelsen/ fraværet af akustisk kommunikation praktisk talt ikke havde nogen indflydelse på udbredelsen af en art eller på begivenheder relateret til dens dannelse eller udryddelse.
Billede nr. 1: graf over evolutionen af akustisk kommunikation blandt forskellige firbenede.
Forskere antyder, at akustisk kommunikation sandsynligvis har udviklet sig uafhængigt i hver primær gruppe af firbenede, men dens oprindelse var gammel i mange hovedgrene (~ 100-200 millioner år siden).
For eksempel udviklede akustisk kommunikation sig ret tidligt i fylogeni af rækken af haleløse padder (Anura), men er helt fraværende i søstergruppen for alle andre nulevende frøer fra kladerne, der indeholder familierne Ascaphidae (halefrøer) og Leiopelmatidae (leiopelmer).
Interesant faktum:
Leiopelmer er endemiske for New Zealand og betragtes som langlivede blandt frøer — hanner lever op til 37 år, mens hunner lever op til 35 år.
Hos pattedyr, ligesom hos frømænd, begyndte akustisk kommunikation for omkring 200 millioner år siden. Nogle arter har mistet denne evne i løbet af evolutionen, men langt de fleste har bragt den videre til i dag. Fugle er dog en undtagelse, da de tilsyneladende er de eneste, der aldrig har givet slip på akustisk kommunikation gennem hele deres evolution.
Det er blevet fastslået, at akustisk kommunikation var til stede både hos den nærmeste forfader til de nuværende fugle og hos den ældste forfader til de nuværende krokodiller. Hver af disse forfædre er omkring 100 millioner år gamle. Det kan antages, at akustisk kommunikation også var til stede hos den fælles forfader for disse to grupper, dvs. for omkring 250 millioner år siden.
Interesant faktum:
Nogle arter af gekkoer er i stand til at lave de mest overraskende lyde for en firben — gøen, kliklyde, kvidren osv.
Hos skællede krybdyr er akustisk kommunikation relativt sjælden, hvilket kan være forbundet med, at den kun opstod hos nataktive væsner som gekkoer (Gekkota). Relativt nylige evolutionære ændringer har ført til akustisk kommunikation hos nogle fylogenetisk isolerede arter af salamandre og skildpadder.
For en mere detaljeret indføring i undersøgelsens nuancer anbefaler jeg at kigge i og til det.
Epilog
Sammenfattende alle de ovenfor beskrevne resultater kan det næsten med fuld sikkerhed siges, at udviklingen af akustisk kommunikation på en eller anden måde er forbundet med natligt liv. Dette bekræfter teorien om, at økologi (levested) påvirker artens evolutionære kendetegn. Ikke desto mindre har tilstedeværelsen af akustisk kommunikation faktisk ingen betydning for arternes diversifikation over lange tidsperioder.
Forskerne har desuden fastslået, at lydkommunikation opstod for omkring 100-200 millioner år siden, og at nogle arter af firben har bevaret denne evne næsten uændret i løbet af hele denne tid.
Det er værd at bemærke, at tilstedeværelsen af akustisk kommunikation for nataktive væsner, selvom det er en åbenlys fordel, ikke har en negativ indflydelse ved overgangen til et dagligt liv. Dette enkle faktum understøttes af det faktum, at mange tidligere nataktive arter, efter at de er blevet dagaktive, ikke har mistet denne evne.
Kommunikation ved hjælp af lyde kan ifølge denne undersøgelse betragtes som den mest robuste evolutionære egenskab. Når denne evne optrådte, forsvandt den næsten aldrig i løbet af evolutionen, hvilket ikke kan siges om andre typer signaloverførelse, såsom klar farve eller usædvanlig krop, fjerdragt eller pels.
Ifølge forskerne kan deres analyse af forbindelsen mellem akustisk kommunikation og miljøet anvendes på andre evolutionære træk. Tidligere blev det antaget, at økologiens indflydelse på signaloverførselsmetoderne var begrænset til forskelle mellem nært beslægtede arter. Men baseret på det tidligere nævnte arbejde kan man med sikkerhed sige, at fundamentale typer signaloverførsel også ændres i takt med ændringer i det animalske levested.
Fredags off-topic:
En fremragende demonstration af den utrolige mangfoldighed af lyde, som forskellige fuglearter laver.
Off-topic 2.0:
Nogle gange laver dyr meget usædvanlige og sjove lyde.
Tak for opmærksomheden, forbliv nysgerrige, og hav en fantastisk weekend, folkens! 🙂
Lidt reklame 🙂
Tak fordi du bliver hos os. Kan du lide vores artikler? Ønsker du at se flere interessante materialer? Støt os ved at bestille eller anbefale os til dine bekendte, , en unik analog til entry-level servere, som vi har designet til dig: (tilgængelige muligheder med RAID1 og RAID10, op til 24 kerner og op til 40 GB DDR4).
Dell R730xd til halv pris i datacenteret Equinix Tier IV i Amsterdam? Kun hos os i Holland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fra 99 $! Læs om hvordan
Kilde: habr.com
