Mu-Mu, Wuff-Wuff, Quak-Quak: die Evolution der akustischen Kommunikation

In der Tierwelt, zu der auch die Menschen gehören, gibt es zahlreiche Methoden, um Informationen auszutauschen. Das kann ein lebhafter Tanz sein, wie bei den Paradiesvögeln, der die Fortpflanzungsbereitschaft des Männchens signalisiert; es kann eine auffällige Farbe sein, wie bei den Amazonasbaumfröschen, die auf ihre Giftigkeit hinweist; es kann ein Geruch sein, wie bei Hunden, der die Grenzen ihres Territoriums markiert. Für die meisten hochentwickelten Tiere ist jedoch die akustische Kommunikation, also die Verwendung von Geräuschen, am vertrautesten. Sogar unseren eigenen Kindern bringen wir von klein auf bei, wer wie spricht: die Kuh macht mu-mu-mu, der Hund macht wau-wau etc. Für uns ist verbale, sprich akustische Kommunikation ein unverzichtbarer Aspekt der Sozialisation. Das gleiche gilt auch für andere Tiere. Wissenschaftler der Universität Hainan (China) haben beschlossen, einen Blick in die Vergangenheit zu werfen, um die Evolution der akustischen Kommunikation zu verstehen. Wie weit verbreitet ist akustische Kommunikation unter Tieren, wann entstand sie und warum wurde sie zur dominierenden Methode der Informationsübertragung? Darüber werden wir im Bericht der Forscher erfahren. Lassen Sie uns anfangen.

Grundlage der Forschung

In dieser evolutiven Phase haben viele Tierarten akustische Signale vollständig in ihren Lebensrhythmus integriert. Die Geräusche, die von Tieren erzeugt werden, dienen dazu, einen Partner anzuziehen (z. B. Vogelgesang, Quaken von Fröschen usw.), um einen Feind zu entdecken oder zu desorientieren (der Schrei des Eichelhäuschens, das einen Raubvogel warnt, dass es entdeckt wurde und die Falle nicht funktioniert, weshalb es besser ist, sich zurückzuziehen), zur Übermittlung von Informationen über Nahrungsquellen (wenn die Glucke Nahrung findet, gibt sie ein charakteristisches Geräusch von sich, um die Aufmerksamkeit ihres Nachwuchses zu gewinnen) usw.

Eine interessante Tatsache:

Der Männchen des Weißbauch-Calliste (Procnias albus) gibt einen Balzruf von sich, der 125 dB erreicht (ein Strahltriebwerk hat 120-140 dB), und ist damit der lauteste Vogel der Erde.

Die Erforschung akustischer Signale und deren Evolution wird bereits seit geraumer Zeit durchgeführt. Die aus diesen Arbeiten gewonnenen Daten tragen zu einem besseren Verständnis darüber bei, wie Menschen Geräusche nutzen und wie sich verschiedene Sprachen in unterschiedlichen Regionen der Erde entwickelt haben. Dennoch haben solche Studien den Ursprung akustischer Kommunikation als Phänomen nicht behandelt. Eine der grundlegenden Fragen, auf die bisher niemand eine Antwort gefunden hat, ist: Warum ist akustische Kommunikation entstanden?

Es gibt viele Fragen, die Antworten benötigen. Erstens, welche ökologischen Faktoren haben die Entstehung und Entwicklung dieser Informationsübertragung beeinflusst? Zweitens, steht akustische Kommunikation im Zusammenhang mit der Artbildung, d.h. hilft sie bei der Verbreitung einer Art und verhindert deren Aussterben? Drittens, ist das Vorhandensein akustischer Kommunikation evolutionär stabil, nachdem sie sich entwickelt hat? Und schließlich, hat sich akustische Kommunikation in verschiedenen Tiergruppen parallel entwickelt oder gibt es einen gemeinsamen Vorfahren für alle Lebewesen?

Laut Wissenschaftlern sind die Antworten auf diese Fragen wichtig, nicht nur für das Verständnis der akustischen Kommunikation an sich, sondern auch für das Verständnis der Evolution und Verhaltensänderungen bei Tieren. Es gibt beispielsweise die Theorie, dass der Lebensraum einen starken Einfluss auf die sexuelle Selektion und die Kommunikation bei bestimmten Tierarten hat. Ob diese Theorie auf die Formation von Signalen anwendbar ist, lässt sich derzeit schwer sagen, aber sie ist durchaus realistisch. Wissenschaftler erinnern auch daran, dass bereits Darwin betonte, dass akustische Signale eine wichtige Rolle bei der Partnerbildung mancher Arten spielen. Somit beeinflussen akustische Signale die Artenbildung.

In dieser Studie entschieden die Forscher, die Evolution der akustischen Signale bei Vierbeinern zu untersuchen, indem sie einen phylogenetischen Ansatz verwendeten (Identifizierung der Zusammenhänge zwischen verschiedenen Arten). Der Schwerpunkt liegt auf der Herkunft der akustischen Kommunikation, nicht auf ihrer Form oder ihren Funktionen. Die Untersuchung basierte auf Daten von 1799 verschiedenen Arten, wobei auch der Faktor des täglichen Verhaltens (Tages- und Nachtaktive Arten) berücksichtigt wurde. Darüber hinaus wurde die Beziehung zwischen akustischer Kommunikation und dem Diversifizierungsgrad der Arten, d.h. ihrer Verbreitung, mithilfe eines Modells der Artenbildung und des Aussterbens untersucht. Auch der phylogenetische Konservativismus wurde in Bezug auf die akustische Kommunikation zwischen den Arten überprüft.

Die Forschungsergebnisse

Unter den Vierbeinern besitzen die meisten Amphibien, Säugetiere, Vögel und Krokodilarten akustische Kommunikation, während die meisten Reptilien und Schildkröten dies nicht tun. In den Reihen der Amphibien fehlt dieser Informationsübertragungsstil bei Caecilien (Caecilian), aber einige Arten von Salamandern und die meisten Frösche (bei 39 von 41 betrachteten Arten) besitzen diese Fähigkeit. Ebenso fehlt die akustische Kommunikation bei Schlangen und allen Familien von Eidechsen, mit Ausnahme von zwei — Gekkonidae (Gekkonen), Phyllodactylidae. Von 14 Schildkrötenfamilien zeigen nur 2 eine akustische Kommunikation. Wie zu erwarten war, hatten alle der 173 betrachteten Vogelarten akustische Kommunikationsfähigkeiten. 120 von 125 Säugetierfamilien zeigten ebenfalls das Vorhandensein dieses Merkmals.

Eine interessante Tatsache:

Salamander verfügen über erstaunliche Regenerationsfähigkeiten und können nicht nur ihren Schwanz, sondern auch ihre Gliedmaßen wieder nachwachsen lassen; Salamander legen im Gegensatz zu vielen ihrer Verwandten keine Eier, sondern sind lebendgebärend; eine der größten Salamanderarten — der Japanische Riesen-Salamander — wiegt 35 kg.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass akustische Informationsübertragung bei 69 % der Vertreter der Vierläufer vorhanden ist.

Tabelle Nr. 1: Prozentsatz der Arten mit akustischer Informationsübertragung unter den betrachteten Vierläufern.

Nachdem die ungefähre Verbreitung akustischer Kommunikation unter den Arten festgelegt wurde, war es notwendig, den Zusammenhang zwischen dieser Fähigkeit und dem Verhalten der Tiere (nachtaktiv oder tagaktiv) zu verstehen.

Unter mehreren Modellen, die diese Beziehung für jede Art beschreiben, wurde das Modell ausgewählt, das für eine durchschnittliche Beschreibung der Beziehung zwischen Akustik und Verhalten für alle Arten geeignet ist. Dieses Modell (Tabelle Nr. 2) zeigt alle möglichen Vor- und Nachteile dieser Fähigkeit für beide Verhaltensvarianten der Tiere.

Tabelle Nr. 2: Analyse des Zusammenhangs zwischen akustischer Kommunikation und dem Verhalten des Tieres (tagaktiv / nachtaktiv).

Es wurde eine deutliche Abhängigkeit der akustischen Kommunikation von dem Verhalten sowie eine ausgewogene wechselseitige Abhängigkeit festgestellt. Interessanterweise wurde jedoch keine umgekehrte Abhängigkeit – also das Verhalten von der akustischen Kommunikation – gefunden.

Die phylogenetische Analyse zeigte eine enge Verbindung zwischen Akustik und nachtaktivem Lebensstil (Tabelle Nr. 3).

Tabelle Nr. 3: Phylogenetische Analyse des Zusammenhangs zwischen akustischer Kommunikation und tagaktivem / nachtaktivem Lebensstil.

Die Datenanalyse hat ebenfalls gezeigt, dass akustische Kommunikation keinen Einfluss auf die Diversifikationsgeschwindigkeit in der Phylogenie der Vierbeiner hatte. Die durchschnittlichen Diversifikationsraten (Artenbildung – Aussterben; r = 0,08 Ereignisse pro Million Jahre) waren sowohl für Linien mit akustischer Kommunikation als auch für solche ohne diese Fähigkeit gleich. Daher kann angenommen werden, dass das Vorhandensein oder Fehlen akustischer Kommunikation praktisch keinen Einfluss auf die Verbreitung einer bestimmten Art oder auf Ereignisse, die mit ihrer Entstehung oder ihrem Aussterben verbunden sind, hatte.

Bild Nr. 1: Diagramm der Evolution der akustischen Kommunikation bei verschiedenen Vierbeinern.

Wissenschaftler vermuten, dass sich die akustische Kommunikation wahrscheinlich unabhängig in jeder Hauptgruppe der Vierbeiner entwickelt hat, aber ihr Ursprung in vielen Hauptlinien sehr alt war (~ 100–200 Millionen Jahre ago).

Zum Beispiel entwickelte sich die akustische Kommunikation relativ früh in der Phylogenie des Gruppen von Schwanzlosen Amphibien (Anura), ist jedoch in der Schwesterguppe zu allen anderen heute lebenden Fröschen aus den Linien, die die Familien enthalten, vollständig abwesend. Ascaphidae (schwanzige Frösche) und Leiopelmatidae (Leio­pelma).

Eine interessante Tatsache:

Leio­pelma sind Endemiten Neuseelands und gelten als langlebig unter den Fröschen – die Männchen leben bis zu 37 Jahren, während die Weibchen bis zu 35 Jahre alt werden.

Wie bei Fröschen entstand die akustische Kommunikation bei Säugetieren vor etwa 200 Millionen Jahren. Einige Arten haben diese Fähigkeit im Laufe der Evolution verloren, jedoch hat die überwiegende Mehrheit sie bis heute bewahrt. Eine Ausnahme bilden die Vögel, die anscheinend die Einzigen sind, die die akustische Kommunikation während der gesamten Evolutionszeit nicht aufgegeben haben.

Es wurde festgestellt, dass akustische Kommunikation sowohl beim letzten gemeinsamen Vorfahren der heute lebenden Vögel als auch beim ältesten gemeinsamen Vorfahren der heute lebenden Krokodile vorhanden war. Jeder dieser Vorfahren existierte vor etwa 100 Millionen Jahren. Man kann annehmen, dass akustische Kommunikation auch beim gemeinsamen Vorfahren dieser beiden Gruppen vorhanden war, also bereits vor 250 Millionen Jahren.

Eine interessante Tatsache:

Einige Geckos sind in der Lage, die unerwartetsten Geräusche für eine Echse zu erzeugen – Bellen, Knacken, Quietschen usw.

Bei Schuppenkriechtieren ist akustische Kommunikation recht selten, was möglicherweise mit der engeren Spezialisierung der Arten zusammenhängt, die vor allem nachtaktiv sind, wie zum Beispiel bei den Geckos (Gekkota). Relativ recente evolutionäre Veränderungen haben zur Entwicklung akustischer Kommunikation bei einigen phylogenetisch isolierten Arten von Salamandern und Schildkröten geführt.

Für eine detailliertere Auseinandersetzung mit den Nuancen der Untersuchung empfehle ich, einen Blick in den den Bericht der Wissenschaftler und Zusätzliche Materialien dazu.

Epilog

Zusammenfassend lässt sich mit nahezu voller Sicherheit sagen, dass die Entwicklung akustischer Kommunikation in dem einen oder anderen Sinne mit dem nachtaktiven Lebensstil verbunden ist. Dies bestätigt die Theorie, dass die Ökologie (Lebensraum) die evolutionären Eigenschaften einer Art beeinflusst. Dennoch hat das Vorhandensein akustischer Kommunikation tatsächlich keinen Einfluss auf die Diversifizierung der Arten über große Zeiträume.

Forschungen haben zudem ergeben, dass die akustische Kommunikation vor etwa 100–200 Millionen Jahren entstand, und einige Arten von vierbeinigen Tieren haben diese Fähigkeit über all die Zeit hinweg praktisch unverändert bewahrt.

Es ist erwähnenswert, dass akustische Kommunikation für nachtaktive Wesen zwar ein klarer Vorteil ist, jedoch keinen negativen Einfluss hat, wenn sie zu einem tagaktiven Lebensstil übergehen. Diese einfache Tatsache wird durch die Beobachtung bestätigt, dass viele zuvor nachtaktive Arten beim Wechsel zum tagaktiven Lebensstil diese Fähigkeit nicht verloren haben.

Die Kommunikation durch Geräusche kann laut dieser Studie als das stabilste evolutionäre Merkmal bezeichnet werden. Wenn diese Fähigkeit einmal auftrat, verschwand sie praktisch nie im Verlauf der Evolution, was man nicht von anderen Signalübertragungsarten wie auffälliger Färbung oder ungewöhnlicher Körperform, Gefieder oder Fell behaupten kann.

Laut Forschern lässt sich ihre Analyse der akustischen Kommunikation und der Umwelt auch auf andere evolutionäre Merkmale anwenden. Zuvor wurde angenommen, dass der Einfluss der Ökologie auf die Signalübertragung nur auf Unterschiede zwischen nah verwandten Arten beschränkt ist. Basierend auf der oben beschriebenen Arbeit kann jedoch mit Zuversicht gesagt werden, dass sich auch die grundlegenden Arten der Signalübertragung mit Veränderungen in der Lebensumgebung der Tiere ändern.

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Quelle: habr.com