Les relations entre partenaires, remplies de soin, d'attentions et d'empathie, sont appelées amour par les poètes, tandis que les biologistes les qualifient de relations intersexuelles, visant à la survie et à la reproduction. Certaines espèces préfèrent se reproduire en multipliant le nombre de partenaires pour augmenter leur descendance, ainsi augmentant les chances de survie de l'espèce. D'autres forment des couples monogames qui ne peuvent cesser d'exister qu'à la mort de l'un des partenaires. Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont pensé que la première option était bien plus avantageuse, mais ce n'est pas tout à fait vrai. Les couples monogames élèvent généralement ensemble leur descendance, c'est-à-dire qu'ils la protègent des prédateurs, trouvent de la nourriture et enseignent certaines compétences, tandis que dans les relations polygames, tout cela incombe souvent aux fragiles épaules des femelles. Bien sûr, il y a des exceptions, mais ce n'est pas le sujet aujourd'hui. Les biologistes se sont longtemps intéressés à un autre point intrigant : les mâles continuent de montrer des attentions envers les femelles, même lorsque leur paire est déjà formée et existe depuis plusieurs années. Qu'est-ce qui explique ce comportement, quel en est l'avantage et quels aspects évolutifs sont liés à cela ? Nous trouverons des réponses à ces questions dans le rapport du groupe de recherche. Allons-y.
Fondement de l'étude
Compte tenu du sujet de la recherche, nous ne mettrons pas l'accent sur les espèces d'oiseaux polygames, mais nous concentrerons sur les romantiques à plumes qui tombent amoureux une fois pour toutes.
En parlant de monogamie, il convient de noter qu'il en existe plusieurs types selon la durée : une saison, plusieurs années et pour toute la vie.
Parmi les oiseaux, la monogamie saisonnière est la plus répandue. Un exemple frappant peut être fourni par les oies sauvages. Les femelles s'occupent du nid et de l'incubation des œufs, tandis que le mâle protège le territoire. Le lendemain de l'éclosion, la famille se rend à l'eau la plus proche, où les oisons apprennent à se nourrir. En cas de danger sur l'eau, la femelle défend farouchement sa descendance, mais le mâle, apparemment rappelant des affaires importantes, s'enfuit le plus souvent. Ce ne sont pas les relations les plus idéales, quoi qu'il en soit.
Une famille d'oies sauvages.
En ce qui concerne les relations fondées sur la fidélité, les cigognes sont les meilleures en la matière. Elles forment un couple monogame pour la vie et ne changent même pas de lieu de résidence sans nécessité particulière. Un nid de cigognes, qui peut peser jusqu'à 250 kg et atteindre 1,5 m de diamètre, leur sert pendant de nombreuses années, sauf si des catastrophes naturelles ou des interventions humaines le détruisent. En République tchèque, il existe un nid qui a été construit en 1864.
Les compétences de construction des cigognes ne nécessitent pas d'évaluation lorsque l'on voit de telles structures.
Contrairement aux oies sauvages, chez les cigognes, l'égalité des responsabilités règne : les deux partenaires couvent les œufs, recherchent de la nourriture, apprennent à leurs petits à voler et les protègent des dangers. Les rituels jouent un rôle important dans les relations des cigognes : chants, danses, etc. Le plus curieux, c'est que ces rituels ont lieu non seulement lors de la formation du couple (au premier rendez-vous), mais aussi tout au long de leur vie commune (même lorsque le mâle remplace la femelle pendant l'incubation, il exécute une petite danse). Pour nous, cela semble très mignon, romantique et complètement illogique, car d'un point de vue biologique, un tel comportement n'a aucun avantage. N'est-ce pas ? Et c'est à partir de cela que nous pouvons aborder l'étude elle-même, qui devait répondre à cette question.
Éthologues* estiment que l'expression constante des sentiments par les mâles est liée au maintien de l'état reproductif des femelles.
Éthologie* est la science qui étudie le comportement génétiquement déterminé, c'est-à-dire les instincts.
Cependant, il reste difficile de comprendre pourquoi un tel comportement dure non seulement durant la période d'accouplement initial, mais toute la vie, car il serait plus logique pour les mâles de consacrer plus d'énergie et de ressources à leur descendance, plutôt qu'à la démonstration de leurs sentiments envers la femelle. Jusqu'à aujourd'hui, de nombreux chercheurs ont estimé que l'intensité de l'expression de l'affection envers la femelle a un impact direct sur la qualité de l'accouplement et, par conséquent, sur la descendance (c'est-à-dire le nombre d'œufs pondus).
Le mâle d'une espèce de oiseaux de paradis danse devant la femelle. Comme nous le voyons, le mâle est beaucoup plus éclatant que la femelle.
Cette théorie est confirmée par des observations. La femelle, dont le partenaire est un beau mâle et le premier à voler dans la région, investit plus d'efforts dans sa progéniture que si le mâle n'est ni un bon fournisseur ni un bon reproducteur. Cela semble drôle et comique, mais les rituels que les mâles effectuent devant les femelles visent à démontrer non seulement leur beauté, mais aussi leur force. Il s'avère que le plumage coloré, le chant agréable et d'autres manifestations d'attention de la part des mâles sont pour les femelles de simples signaux cognitifs qu'elles interprètent comme des informations sur le mâle.
Les chercheurs des universités de Caroline du Nord et de Chicago, dont le travail est examiné aujourd'hui, estiment que ce comportement des mâles vise à optimiser le comportement des femelles en ce qui concerne le processus d'élevage de la progéniture.
Le modèle proposé par les chercheurs est basé sur de nombreuses expériences montrant que l'intensification de ces signaux émis par les mâles augmente l'investissement des femelles dans le processus de reproduction. On suppose que les sources de ces effets incitatifs proviennent des réponses perceptives résultant des caractéristiques de l'environnement, des signaux et du système nerveux en général. À ce jour, environ 100 exemples de telles "déviations" des systèmes sensoriels habituels (audition, vision et odorat) sont connus.
Lorsque le mâle montre ses atouts une fois de plus devant d'autres mâles, cela peut avoir un effet positif sur le mâle lui-même (la femelle le choisira sûrement). Mais pour la femelle, cela peut être un inconvénient, car cela diminuera sa future capacité reproductive. En d'autres termes, nous nous trouvons dans une situation de "dépasser les attentes". Un mâle qui est nettement meilleur que les autres et montre constamment des signes d'intérêt envers la femelle obtiendra ce qu'il désire — la reproduction et la continuation de sa lignée. En revanche, la femelle, s'attendant à un tel comportement de la part des autres mâles mais ne l'ayant pas reçu, peut se retrouver dans une situation désespérée. Un tel cas est désigné par les chercheurs comme un conflit intersexuel : la démonstration par les mâles de leur beauté augmente dans la population, tandis que chez les femelles, la résistance à cette tactique croît.
Ce conflit a été modélisé en utilisant une approche computationnelle (réseaux neuronaux). Dans les modèles obtenus, le signal émetteur (source du signal — le mâle) utilise la perception perceptive du récepteur (récepteur du signal — la femelle), ce qui stimule les signaux au détriment de la perception. À un certain moment, il y a un changement dans la perception des signaux au sein de la population des femelles (une sorte de mutation), ce qui fera fortement diminuer l'intensité des signaux de la source (mâle). L'accumulation progressive de tels changements entraînera une ineffectivité totale de tel ou tel type de signal. Au fur et à mesure que ces changements se produisent, certains signaux disparaissent, perdant leur force, mais de nouveaux émergent, et le processus recommence.
Ce système assez complexe est en réalité assez simple à comprendre. Imaginez qu'un mâle avec une plume brillante (une seule) se distingue des autres, et les femelles lui préfèrent. Ensuite, un mâle avec deux plumes vives apparaît, puis avec trois, etc. Cependant, la force d'un tel signal, en raison de son accroissement et de sa diffusion, commence à diminuer proportionnellement. Et soudain, un mâle qui sait chanter magnifiquement et construire des nids fait son apparition. En conséquence, de belles plumes comme signal cessent d'être efficaces et commencent à régresser.
Cependant, il y a toujours des exceptions à la règle — certains conflits intersexes peuvent se transformer en une coopération intersexuelle complète et très efficace.
Schéma de l'émergence d'un conflit intersexuel et de la coopération intersexuelle.
La clé réside dans le fait qu'un mâle avec un signal plus marqué oblige la femelle à pondre non pas trois œufs, mais quatre. Pour le mâle, c'est avantageux — il aura plus de progéniture avec son patrimoine génétique. Pour la femelle, ce n'est pas très favorable, car elle devra dépenser plus d'énergie pour que toute sa progéniture survive et atteigne l'âge adulte. Par conséquent, les femelles commencent à évoluer parallèlement aux mâles pour être plus résistantes à leurs signaux. Cela peut mener à deux voies : le conflit ou la coopération.
Dans le cadre de la coopération, les femelles évoluent de manière à pondre 3 œufs, comme avant l'émergence d'un signal plus fort de la part des mâles, tout en continuant à répondre à ces signaux. Voici les astuces féminines dans le monde de la nature. Ainsi, il ne se forme pas simplement une paire, mais un couple qui se soutient mutuellement à un niveau optimal pour la continuité de l'espèce en termes d'interaction signal-réponse.
Les mâles, quant à eux, ne peuvent pas évoluer à l'envers, pour le dire simplement. Leurs signaux amplifiés à l'adresse des femelles donnent comme résultat un couffin de trois œufs, c'est-à-dire, pas celui attendu. Cependant, réduire le signal au niveau précédent serait également inefficace, car cela entraînerait une diminution du nombre d'œufs dans le couffin à deux. Cela crée un cercle vicieux : les mâles ne peuvent ni diminuer la force du signal ni l'augmenter, car dans le premier cas, les femelles donneront moins de descendance, et dans le second, elles ne réagiront pas.
Naturellement, ni les mâles ni les femelles n'ont de mauvaise intention ou le désir de soumettre l'autre. Tout ce processus se déroule à un niveau génétique et est exclusivement orienté vers le bien de la descendance d'une paire donnée et du bien-être de l'espèce dans son ensemble.
Résultats de l'étude
En utilisant la modélisation mathématique, les scientifiques ont évalué les conditions dans lesquelles une coopération intersexuelle peut émerger. La caractéristique quantitative avec une valeur moyenne zf décrit la contribution essentielle de la femelle à sa descendance. À l'origine, la valeur moyenne est autorisée à se développer jusqu'à sa valeur optimale zopt, qui dépend de deux variables : le bénéfice du contribution (nombre de descendants survivants) et le coût de la contribution pour les femelles (cf). La dernière variable est évaluée après la reproduction, impliquant que certaines femelles survivent et peuvent, l'année suivante, produire à nouveau de la descendance, menant à une augmentation du nombre de générations.
Dans cette recherche, plusieurs termes seront souvent utilisés, qu'il convient d'expliquer un peu :
- signaux — manifestations d'attention de la part des mâles envers leurs partenaires-femelles (chants, danses et autres rituels) ayant lieu dans les couples formés ;
- contribution / investissements — réponse des femelles à ces signaux, se manifestant par un plus grand nombre d'œufs dans le couffin, plus de temps consacré aux soins de la future descendance, etc. ;
- répondante — femelle qui réagit aux signaux du mâle ;
- coûts — le coût de la contribution des femelles à la progéniture (temps dans le nid, temps consacré à la recherche de nourriture, état de santé en raison d'un plus grand ou plus petit nombre d'œufs dans la couvée, etc.).
Les nouveaux signaux des mâles et les réactions des femelles à ceux-ci ont été modélisés par des modificateurs dialléliques à un locus librement recombinables, combinant ainsi les approches génétiques quantitatives et populationnelles. Dans le locus*, qui contrôle la réponse de la femelle (A), une forte fréquence de l'allèlerépondeur* (A2), correspondant à la perception perceptuelle existante.
Locus* — l'emplacement d'un gène spécifique sur la carte génétique d'un chromosome.
Allèles* — différentes formes d'un même gène, situées à des locus identiques sur des chromosomes homologues. Les allèles déterminent le chemin de développement d'un trait particulier.
Gène-répondeur* (Rsp) — gène fonctionnellement lié au facteur de perturbation de la ségrégation (gène SD), dont l'allèle actif (Rsp+) peut supprimer l'expression de SD.
Le locus de signal (B) est initialement fixé pour l'allèle sans signal (B1). Ensuite, un allèle B2 est introduit, qui déclenche l'émission de signaux de la part des mâles.
L'expression des signaux pour les mâles a aussi un coût (sm), mais augmente la contribution de la partenaire femelle (A2) d'une quantité α. Par exemple, α peut être exprimé sous la forme d'œufs supplémentaires dans la couvée. Ainsi, l'augmentation de la contribution de la femelle peut également se manifester par les effets positifs qu'elle a sur sa progéniture.
Par conséquent, un couple où le mâle porte l'allèle du signal et la femelle l'allèle du répondeur (c'est-à-dire les couples A2B2), a une contribution supplémentaire de la part de la femelle et, par conséquent, une fertilité plus élevée que les autres 3 combinaisons.
Les variantes de combinaisons entre mâles et femelles en fonction des signaux et des réponses à ceux-ci.
Le nombre de descendants survivants pour la reproduction l'année suivante est influencé par la dépendance à la densité* au sein de la couvée et la dépendance à la densité de la couvée après le plumage.
Dépendance à la densité* — les processus dépendants de la densité se produisent lorsque les taux de croissance de la population sont régulés par la densité de cette population.
Un autre groupe de variables est lié à la mortalité des femelles et des mâles après la naissance de la progéniture. Ces variables sont déterminées par la contribution à la couvée (cm – la contribution des mâles, cf – la contribution des femelles), les coûts des signaux pour les mâles (sm) et la mortalité non sélective (dm – les mâles et df – les femelles).
Les veuves, veufs, mineurs et tout individu auparavant célibataire se regroupent pour former de nouveaux couples, et le cycle annuel se termine. Dans le modèle étudié, l'accent est mis sur la monogamie génétique, car tous les types de sélection sexuelle (c'est-à-dire la compétition entre individus pour un partenaire) sont exclus des calculs.
La relation entre l'évolution des signaux, des répondants et de la contribution.
La modélisation a montré qu'un équilibre stable est atteint lorsque les mâles émettent des signaux et que les femelles y répondent. Dans cet état d'équilibre, toute contribution à la descendance revient au niveau qui était présent avant l'apparition de signaux supplémentaires des mâles.
Sur le graphique Un ci-dessus illustre un exemple de dynamique évolutive où la contribution des femelles à la descendance revient à un niveau optimal, résultat de l'évolution d'un caractère quantitatif de contribution (la ligne verte pointillée représente la contribution réelle, tandis que la ligne verte pleine est la contribution qui n'a pas été réalisée faute de réponse des femelles aux signaux supplémentaires des mâles). Sur le graphique, Dans un exemple alternatif est montré, lorsque le conflit intersexuel entraîne la perte du répondant.
Et sur le graphique, Avec deux paramètres qui influencent ce résultat sont mis en évidence : l'augmentation de la contribution due aux signaux supplémentaires (α), et les coûts encourus par les femelles pour cette contribution (cf). Dans la zone rouge du graphique, les signaux n'augmentent jamais, car leur coût excéderait le bénéfice. Dans les zones jaune et noire, la fréquence des signaux augmente, entraînant des investissements accrus de la part des femelles. Dans la zone jaune, la réponse à cela se manifeste par une réduction du caractère d'investissement quantitatif, ce qui conduit à une fixation constante des allèles tant comme signaux que comme répondants. Dans la zone noire, où les femelles réactives ont des investissements induits plus importants, l'allèle répondant se perd rapidement, entraînant la perte ultérieure des signaux, comme dans les modèles traditionnels de conflit intersexuel (graphique Dans).
La frontière verticale entre les zones rouge et jaune représente le point où les mâles obtiennent un apport supplémentaire à leur descendance, car les femelles équilibrent les coûts de la manifestation de signaux. La frontière horizontale séparant les zones jaune et noire de la zone rouge émerge de manière similaire, mais pour une raison moins évidente. Lorsque les coûts des femelles pour la contribution sont faibles,cfla valeur optimale de la contribution sera relativement élevée, et par conséquent, la contribution des femelles sera beaucoup plus importante dans les conditions initiales. Cela a pour conséquence que les signaux offrent au mâle un bénéfice proportionnellement moindre de la contribution qu'il induit, ce qui est encore une fois compensé par ses coûts.zoptL'espace des paramètres dans lequel les signaux et les réponses sont fixés (jaune) varie en fonction de la force de la sélection et de la dispersion génétique de l'allèle des répondeurs. Par exemple, lorsque la fréquence initiale de l'allèle des répondeurs est de 0,9 au lieu de 0,99, comme indiqué dans la figure n°2, l'introduction de signaux conduit à une sélection plus efficace vis-à-vis des répondeurs (la dispersion génétique initiale est plus élevée), et la zone noire s'étend vers la gauche.
Les signaux du mâle peuvent apparaître même s'ils sont associés à des coûts qui diminuent la contribution du mâle à la portée actuelle (paramétrisé
sfec ), influençant ainsi directement lafitness* tant du mâle que de la femelle, sans réduire la probabilité de survie du mâle. Fitness*
est la capacité de reproduction des individus avec un génotype donné. Le rapport entre les coûts de fécondité et les signaux (à gauche) et le rapport entre les coûts de viabilité et les signaux.
Dans l'aspect de la fécondité, lorsque les signaux du mâle sont fixes (zone jaune), tous les mâles contribuent moins à la descendance qu'avant la manifestation des signaux. Dans ce cas, la contribution des femelles sera plus importante qu'elle ne l'était avant l'apparition des signaux des mâles.
En ce qui concerne la fécondité, lorsque les signaux du mâle sont fixés (zone jaune), tous les mâles investissent moins dans leur descendance que lorsqu'il n'y avait pas de signaux. Dans ce cas, l'investissement des femelles sera supérieur à celui qu'il était avant l'apparition des signaux des mâles.
Une plus grande contribution des femelles, lorsque les coûts des mâles sont régulés par la fécondité (et non par la viabilité), augmente le nombre moyen de descendants par paire, mais cela n'est pas totalement compensé. Avec le temps, une plus grande contribution des femelles conduit à une augmentation du nombre moyen de descendants atteignant le plumage, mais diminue le taux de viabilité moyen des femelles. Cela mène à la formation d'un nouvel équilibre entre ces deux forces, où le nombre moyen de descendants est inférieur à celui observé dans des conditions de viabilité normale ou dans les conditions initiales (avant l'apparition des signaux).
D'un point de vue mathématique, cela se présente comme suit : si les signaux des mâles augmentent la fécondité de 1 % (mais n'augmentent pas la viabilité), alors les coûts des femelles pour leur progéniture augmentent de 1,3 %, mais leur mortalité augmente également de 0,5 %, et le nombre de descendants par paire diminue de 0,16 %.
Si la contribution moyenne des femelles est initialement inférieure à un niveau optimal (par exemple, en raison de l'influence de l'environnement), alors, lorsque des signaux de croissance des coûts sont manifestés, un système équilibré émerge, c'est-à-dire une coopération intersexuelle. Dans cette situation, les signaux des mâles non seulement augmentent la contribution des femelles à la progéniture, mais aussi leur aptitude.
Un tel comportement des mâles et des femelles apparaît le plus souvent en raison de changements externes (climat, habitat, quantité de nourriture disponible, etc.). Pour cette raison, les scientifiques suggèrent que la formation de la monogamie chez certaines espèces modernes, alors que leurs ancêtres étaient polygames, est due à la migration et, en conséquence, au changement de l'environnement.
Pour une compréhension plus approfondie des nuances de l'étude, je recommande de consulter le et à ce sujet.
Épilogue
Cette étude a démontré le lien entre la polygamie et la monogamie du point de vue de l'évolution. Dans le royaume des oiseaux, les mâles s'efforcent toujours de se surpasser pour attirer l'attention des femelles : par leur plumage éclatant, leurs danses magnifiques ou même la démonstration de leurs compétences en matière de construction. Ce comportement est dû à la concurrence parmi les mâles, qui est généralement caractéristique des espèces polygames. Du point de vue des femelles, tous ces signaux permettent d'évaluer les qualités du mâle, que leur descendance héritera. Cependant, avec le temps, les mâles ont évolué pour que leurs signaux soient plus éclatants que ceux de leurs concurrents. Les femelles, à leur tour, ont évolué pour contrer ces signaux. Il doit toujours y avoir un équilibre. Si les dépenses des femelles pour leur descendance ne sont pas proportionnelles aux avantages, alors l'augmentation des dépenses n'a pas de sens. Il vaut mieux pondre trois œufs et survivre pendant l'incubation et l'éducation, plutôt que de pondre cinq œufs et périr en essayant de les protéger.
Un tel conflit d'intérêts entre les sexes pourrait conduire à un effondrement catastrophique de la population, mais l'évolution a emprunté une voie plus raisonnable — celle de la coopération. Dans les couples monogames, les mâles continuent de se montrer sous leur meilleur jour, et les femelles réagissent par une contribution optimale à la descendance.
Il est intéressant de noter que le monde des animaux sauvages n'est pas alourdi par des principes moraux, des lois ou des normes, mais toutes les actions sont dictées par l'évolution, la génétique et le désir de perpétuer l'espèce.
Peut-être que pour les romantiques, cette explication scientifique de l'amour ailé semble trop prosaïque, mais les scientifiques pensent autrement. Après tout, que peut-il y avoir de plus merveilleux que d'évoluer de manière à ce qu'il y ait un équilibre et un véritable partenariat entre la femelle et le mâle, prenant en compte les intérêts des deux parties et visant le bien des générations futures.
Hors sujet du vendredi :
Bien que le nom de ces oiseaux ne soit pas le plus beau (les « échassiers »), leur danse de réunion est simplement magnifique.
Hors sujet 2.0 :
Les oiseaux de paradis sont un exemple frappant (littéralement) de la diversité des signaux que les mâles envoient aux femelles pendant la saison de reproduction (BBC Earth, voix off — David Attenborough).
Merci de votre attention, restez curieux et passez un excellent week-end, les gars ! 🙂
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Source : habr.com
