Odnos između partnera, ispunjen brigom, znakovima pažnje i suosjećanjem, pjesnici nazivaju ljubavlju, dok biolozi to vide kao međusobnu povezanost usmjerenu na preživljavanje i nastavak vrste. Neki se vrste odlučuju za broj — razmnožavajući se s što većim brojem partnera kako bi povećali potomstvo, čime povećavaju šanse za preživljavanje cijele vrste. Drugi stvaraju monogamne parove koji mogu prestati postojati samo nakon smrti jednog od partnera. Dugi niz godina znanstvenici su smatrali da je prva opcija značajno isplativija, no to nije sasvim točno. Monogamni parovi obično zajednički odgajaju potomstvo, tj. štite ga od grabežljivaca, nabavljaju hranu i uče određene vještine, dok se u poligamnim odnosima sve to najčešće prebacuje na krhka ramena samica. Naravno, ima iznimaka, ali danas ne govorimo o njima. Biologe je dugo zanimao još jedan zanimljiv trenutak — mužjaci nastavljaju pokazivati znakove pažnje prema ženama čak i kada je njihov par već formiran i postoji već nekoliko godina. Što uzrokuje takvo ponašanje, koja je od toga korist i koji su evolucijski aspekti povezani s time? Na ova pitanja pronaći ćemo odgovore u izvještaju istraživačke skupine. Krećemo.
Osnova istraživanja
Uzimajući u obzir temu istraživanja, nećemo se fokusirati na poligamne vrste ptica, već ćemo se usredotočiti na pernate romantičare koji se zaljubljuju jednom zauvijek.
Govoreći o monogamiji, treba napomenuti da postoji nekoliko njezinih vrsta ovisno o trajanju: jedan sezon, nekoliko godina i za cijeli život.
Među pticama najraširenija je sezonska monogamija. Svijetli primjer su divlje guske. Ženke se bave gniježđenjem i izleganjem jaja, dok mužjak čuva teritorij. Drugog dana nakon izlijeganja, obitelj se seli do najbližeg vodenog tijela, gdje se gusići uče tražiti hranu. U slučaju opasnosti, koja se dogodi na vodi, ženka žestoko štiti potomstvo, dok mužjak, očito se sjećajući važnih obaveza, najčešće spašava kožu bježanjem. Nisu to idealni odnosi, kakogod to gledali.
Porodica divljih gуса.
Ako govorimo o vezama koje se temelje na trajnosti, ždralovi su najbolji u tom pogledu. Oni stvaraju monogamni par za cijeli život i čak ne mijenjaju mjesto stanovanja bez posebne potrebe. Jedna ždralova gnijezdo, koje može težiti do 250 kg i doseći promjer od 1,5 m, služi im dugi niz godina, osim ako prirodne nepogode ili ljudska intervencija ne unište. U Češkoj postoji gnijezdo koje je napravljeno još 1864. godine.
Građevinske vještine ždralova ne trebaju procjenu kada vidiš takve građevine.
Za razliku od divljih gusaka, kod ždralova prevladava jednakost obaveza: oba partnera inkubiraju jaja, traže hranu, uče potomstvo letjeti i štite ga od opasnosti. Važnu ulogu u odnosima ždralova igraju različite vrste rituala: pjevanje, plesovi itd. Najzanimljivije je da se ovi rituali odvijaju ne samo tijekom formiranja para (na prvom spoju), već i tijekom cijelog zajedničkog života (čak i kada mužjak mijenja ženku tijekom inkubacije, izvodi mali ples). Za nas to izgleda jako slatko, romantično i potpuno nelogično, jer iz biološke perspektive takvo ponašanje nema nikakvu korist. Zar ne? I ovdje se možemo glatko prebaciti na razmatranje samog istraživanja, koje je trebalo odgovoriti na ovo pitanje.
Etolozi* smatraju da stalno izražavanje osjećaja mužjaka povezuje s očuvanjem reproduktivnog stanja ženki.
Etologija* je znanost koja proučava genetski uvjetovano ponašanje, tj. instinkte.
Ipak, ostaje nejasno zašto takvo ponašanje traje ne samo tijekom prvotnog sparivanja, nego tijekom cijelog života, jer bi mužjacima bilo logičnije uložiti više truda i energije u potomstvo, a ne u pokazivanje osjećaja prema ženki. Do danas su mnogi istraživači smatrali da intenzitet izražavanja privrženosti ženki izravno utječe na kvalitetu sparivanja i, posljedično, potomstva (tj. broj položenih jaja).
Mužjak jedne vrste rajskih ptica pleše ispred ženke. Kako vidimo, mužjak izgleda mnogo šarenije od ženke.
Ova teorija se potkrepljuje promatranjima. Ženka, čiji partner je nepisani ljepotan i prvi letač u selu, ulaže više truda u potomstvo nego kada je mužjak samo prosječan. Zvuči zabavno i smiješno, ali rituali koje mužjaci provode pred ženama usmjereni su na demonstraciju ne samo ljepote, već i snage. Naime, živopisno perje, lijepo pjevanje i druge manifestacije pažnje s strane mužjaka za ženke su samo kognitivni signali koje ona dekodira u informacije o mužjaku.
Znanstvenici s sveučilišta u Sjevernoj Karolini i Chicagu, čiji rad danas razmatramo, smatraju da je takvo ponašanje mužjaka usmjereno na optimizaciju ponašanja ženki u smislu reprodukcije potomstva.
Model koji su predložili znanstvenici temelji se na brojnim eksperimentima koji su pokazali da jačanje ovih signala od strane mužjaka povećava doprinos ženki u procesu razmnožavanja. Postoji pretpostavka da su izvori takvih stimulativnih efekata perceptivni odgovori koji nastaju zbog svojstava okoliša, signala i živčanog sustava kao takvog. Trenutno je poznato oko 100 primjera takvih "odstupanja" od uobičajenih senzornim sustava (sluha, vida i mirisa).
Kada mužjak ponovo demonstrira svoje prednosti pred drugim mužjacima, to može pozitivno utjecati na samog mužjaka (ženka će ga sigurno izabrati). No, za ženku to može biti minus, jer će smanjiti buduću reproduktivnu realizaciju. Drugim riječima, imamo situaciju „nadmašivanja očekivanja“. Mužjak, koji je znatno bolji od drugih mužjaka i stalno pokazuje znakove interesa prema ženki, dobit će ono što želi — parenje i nastavak vrste, a točnije svoje vrste. Ženka, koja očekuje od drugih mužjaka slično ponašanje, ali ga ne dobije, može se naći u teškoj situaciji. Takav slučaj znanstvenici nazivaju međusobnim sukobom: demonstracija mužjaka koji se smatraju lijepima raste unutar populacije, dok među ženama raste otpor prema ovoj taktici.
Ovaj konflikt je modeliran korištenjem računalnog pristupa (neuronske mreže). U dobijenim modelima signalizator (izvor signala — mužjak) koristi perceptivno prepoznavanje prijemnika (prijemnik signala — ženka), što stimulira same signale na uštrb percepcije. U određenom trenutku dolazi do promjene u percepciji signala u populaciji ženki (nešto poput mutacije), zbog čega će snaga signala izvora (mužjaka) značajno opasti. Postepeno povećanje takvih promjena dovest će do toga da će određena vrsta signala postati potpuno neefikasna. Tokom ovih promjena neki signali nestaju, gubeći svoju snagu, ali se pojavljuju novi, a proces počinje iznova.
Ovaj prilično zamršen sustav je prilično jednostavan u praksi. Zamislite da se pojavi mužjak s jarkim perom (jednim jedinim), on se ističe na pozadini drugih, i ženke mu daju prednost. Zatim se pojavljuje mužjak s dva sjajna peraja, zatim s tri itd. No, snaga takvog signala, uslijed njegovog povećanja i širenja, počinje proporcionalno opadati. I onda se odjednom pojavljuje mužjak koji lijepo pjeva i gradi gnijezda. Kao rezultat, lijepo perje kao signal prestaje biti efikasno i počinje se degenerirati.
Međutim, uvijek postoji izuzetak od pravila — neki međupolni konflikti mogu prerasti u punopravnu i vrlo efikasnu međupolnu suradnju.
Shema nastanka međupolnog konflikta i međupolne suradnje.
Suština je u tome da mužjak s izraženijim signalom prisiljava žensku da Leže ne tri jaja, već četiri. Za mužjaka je to dobro — imat će više potomstva sa svojim genofondom. Za žensku — ne baš, jer će morati potrošiti više snage da bi svo potomstvo preživjelo i dostiglo samostalnu dob. Stoga ženke počinju da se razvijaju paralelno s mužjacima, kako bi bile otpornije na njihove signale. Kao rezultat toga, mogu postojati dva puta: konflikt ili suradnja.
U slučaju suradnje, ženke evoluiraju na način da daju tri jajeta, baš kao i prije pojave jačeg signala od mužjaka, ali nastavljaju reagirati na te signale. Tako se formira ne samo par, već i par koji podržava jedno drugo na optimalnoj razini za nastavak vrste s obzirom na interakciju signal-odgovor.
Mužjaci ne mogu evoluirati unatrag, da se tako izrazimo. Njihovi pojačani signali prema ženki rezultiraju time da daju tri jajeta, tj. ne onoliko koliko se očekivalo. Međutim, smanjenje signala na prethodnu razinu također bi bilo nesposobno, jer bi dovelo do smanjenja broja jaja do dva. Tako nastaje začarani krug — mužjaci ne mogu smanjiti jačinu signala, a ne mogu je niti povećati, jer bi u prvom slučaju ženke davale manje potomstva, a u drugom ne bi reagirale.
Naravno, ni mužjaci ni ženke nemaju zlu namjeru ili želju podložiti jedno drugo. Cijeli taj proces odvija se na genetskoj razini i isključivo je usmjeren na dobrobit potomstva određene vrste i blagostanje vrste u cjelini.
Rezultati istraživanja
Korištenjem matematičkog modeliranja, znanstvenici su procijenili uvjete pod kojima može doći do međuspolne suradnje. Količinska karakteristika sa srednjom vrijednošću zf opisuje osnovni doprinos ženke njezinom potomstvu. Prvotno se dopušta srednjoj vrijednosti da se razvije do svoje optimalne vrijednosti zopt, koja ovisi o dvije varijable: koristi od doprinosa (broj preživjelih potomaka) i troškovi doprinosa za ženke (cf). Posljednja varijabla procjenjuje se nakon razmnožavanja, podrazumijevajući da dio ženki preživljava i može sljedeće godine ponovno donijeti potomstvo, što dovodi do povećanja broja generacija.
U ovom istraživanju često će se koristiti nekoliko pojmova koji zahtijevaju malo objašnjenja:
- signali — izražavanje pažnje od strane mužjaka prema partnericama-ženjkama (pjevanje, ples i drugi rituali) koji se odvijaju u formiranim parovima;
- doprinosu / investicije — odgovor ženki na te signale, koji se manifestiraju u obliku većeg broja jaja u leglu, više vremena posvećenog brizi o budućem potomstvu itd.;
- respondent — ženka koja reagira na signale mužjaka;
- troškovi — trošak koji doprinosi potomstvu ženki (vrijeme provedeno u gnijezdu, vrijeme za traženje hrane, zdravstveno stanje zbog većeg/manjeg broja jaja u leglu itd.).
Novi signali mužjaka i reakcije ženki na njih modelirani su putem slobodno rekombinirajućih dijalelnih monolokacijskih modifikatora, čime se spajaju kvantitativni i populacijski genetski pristupi. U lokus*, koji kontrolira odgovor ženke (A), prvotno se promatra visoka učestalost alela-respondenta* (A2), koja odgovara ranije postojećem perceptivnom doživljaju.
Lokus* — mjesto određenog gena na genetskoj karti kromosoma.
Aleli* — različiti oblici istog gena, smješteni na istim lokusima homolognih kromosoma. Aleli određuju put razvoja određenog svojstva.
Gen-responder* (Rsp) — gen, funkcionalno povezan s faktorom poremećaja segregacije (gen SD), čiji aktivni alel (Rsp+) može suprimirati ekspresiju SD-a.
Lokus signala (B) izvorno je fiksiran za alel bez signala (B1). Zatim se uvodi alel B2, koji izaziva pojavu signala od strane mužjaka.
Manifestacija signala od strane mužjaka također ima svoju cijenu (sm), no povećava doprinos partnerice-ženke (A2) za iznos α. Na primjer, α se može izraziti kao dodatno jaje u leglu. Pritom se povećanje doprinosa ženke može također manifestirati kroz one pozitivne učinke koje ona ima na svoje potomstvo.
Stoga, par u kojem mužjak nosi alel signalizatora, a ženku alel respondenta (tj. par A2B2), ima dodatni doprinos s strane ženke i, stoga, veću plodnost od ostale 3 kombinacije.
Varijante kombinacija mužjaka i ženki u odnosu na signale i odgovore na njih.
Na broj potomaka koji preživljavaju za razmnožavanje sljedeće godine utječe ovisnost o gustoći* unutar legla i ovisnost o gustoći legla nakon potpunog perja.
Ovisnost o gustoći* — procesi koji ovise o gustoći javljaju se kada se brzina rasta populacije regulira gustoćom te populacije.
Još jedna skupina varijabli povezana je sa smrtnosti ženki i mužjaka nakon rođenja potomstva. Ove varijable određuju doprinos leglu (cm — doprinos mužjaka, cf — doprinos ženki), troškovima za signale za mužjake (sm) i nespecifičnom smrtnošću (dm — mužjaci i df — ženke).
Udovice, udovci, maloljetnici i svi ranije samotnjaci udružuju se kako bi formirali nove parove, a godišnji ciklus se završava. U proučavanom modelu naglasak je na genetskoj monogamiji, stoga su svi tipovi seksualne selekcije (tj. konkurencija među jedinkama za partnera) isključeni iz proračuna.
Međusobni odnos evolucije signala, respondenta i doprinosa.
Modeliranje je pokazalo da se održava stabilna ravnoteža kada mužjaci šalju signale, a ženke na njih odgovaraju. U stanju ravnoteže, sav doprinos potomstvu se vraća na razinu koja je bila prije pojave dodatnih signala mužjaka.
Na grafikonu A iznad je prikazan primjer evolucijske dinamike, gdje se doprinos ženki potomstvu vraća na optimalnu razinu, što je rezultat evolucije kvantitativne karakteristike doprinosa (isprekidana zelena linija — to je stvarni doprinos, a puna zelena linija — to je doprinos koji nije realiziran zbog nedostatka odgovora ženki na dodatne signale mužjaka). Na grafikonu U prikazan je alternativni primjer u kojem međusobni sukob dovodi do gubitka respondenta.
A na grafikonu S istaknuta su dva parametra koja utječu na takav ishod: povećanje doprinosa, uzrokovano dodatnim signalima (α), i troškovi ženki za taj doprinos (cf). U crvenom području na grafikonu signali nikada ne raste, jer će njihovi troškovi premašiti korist. U žutom i crnom području, učestalost signala raste, što dovodi do povećanja troškova ulaganja od strane ženki. U žutom području odgovor na to događa se smanjivanjem kvantitativne karakteristike ulaganja, što dovodi do stalne fiksacije alela kao signala i respondenta. U crnom području, gdje imaju više induciranih ulaganja, odgovarajući alel se brzo gubi, slijede ga signali, kao u tradicionalnim modelima međusobnog sukoba (grafikon U).
Vertikalna granica između crvene i žute oblasti predstavlja tačku u kojoj mužjaci dobijaju dodatni doprinos potomstvu zahvaljujući tome što ženke ravnoteže troškove pokazivanja signala. Horizontalna granica koja razdvaja žutu i crnu oblast od crvene nastaje slično, ali iz manje očitog razloga. Kada su troškovi ženki za doprinos (cf) niski, optimalna vrednost doprinosa (zopt) bit će relativno visoka, te će doprinos ženki stoga biti znatno veći u početnim uslovima. To rezultira time da signali daju mužjaku proporcionalno manju korist od doprinosa koji izaziva, što se opet nadoknađuje njegovim troškovima.
Prostor parametara u kojem su signali i odgovori fiksirani (žuta) varira u zavisnosti od snage selekcije i genetske disperzije alela odgovarača. Na primer, kada je početna frekvencija alela odgovarača 0.9 umesto 0.99, prikazano na slici br. 2, uvođenje signala dovodi do efikasnije selekcije u odnosu na odgovarače (početna genetska disperzija je veća), a crna oblast se širi ulevo.
Signali mužjaka mogu se pojaviti, čak i ako su povezani s troškovima koji smanjuju doprinos mužjaka trenutnom leglu (parametrizirano sfec), što direktno utiče na prilagodljivost* mužjaka i ženki, a ne smanjuje verovatnoću preživljavanja mužjaka.
Prilagodljivost* je sposobnost razmnožavanja jedinki s određenim genotipom.
Odnos troškova plodnosti i signala (levo) i odnos troškova životnosti i signala.
U aspektu plodnosti, kada su signali mužjaka fiksirani (žuta oblast), svi mužjaci daju manje u potomstvo nego pre pokazivanja signala. U tom slučaju, doprinos ženki će biti veći nego što je bio pre pokazivanja signala mužjaka.
Veći doprinos ženki, kada troškovi mužjaka ovise o plodnosti (a ne o održivosti), povećava prosječan broj potomaka po paru, ali to nije potpuno kompenzirano. S vremenom veći doprinos ženki dovodi do povećanja prosječnog broja potomaka koji su dostigli perje, ali smanjuje prosječnu stopu održivosti ženki. To dovodi do formiranja nove ravnoteže između ove dvije sile, gdje je prosječan broj potomaka niži nego u slučaju normalne održivosti ili u početnim uvjetima (prije nego se pojave signali).
Matematički, to izgleda ovako: ako signali mužjaka povećavaju plodnost za 1% (ali ne povećavaju održivost), tada troškovi ženki za potomstvo rastu za 1.3%, ali njihova smrtnost također raste za 0.5%, dok se broj potomaka po paru smanjuje za 0.16%.
Ako je međutim prosječna vrijednost doprinosa ženki u početku ispod optimalne razine (na primjer, zbog utjecaja okoliša), tada kada se pojave signali koji potiču troškove, nastaje uravnotežen sustav, tj. međusobna suradnja spolova. U takvoj situaciji signali mužjaka ne samo da povećavaju doprinos ženki potomstvu, već i njihovu prilagodljivost.
Slično ponašanje mužjaka i ženki najčešće se javlja zbog vanjskih promjena (klima, stanište, količina dostupne hrane itd.). Stoga znanstvenici sugeriraju da je formiranje monogamije kod nekih suvremenih vrsta, dok su njihovi preci bili poligamni, uvjetovano migracijom i, posljedično, promjenom okoliša.
Za detaljnije upoznavanje s nijansama istraživanja preporučujem da zavirite u i za njega.
Epilog
Ova studija je pokazala vezu između poligamije i monogamije s evolucijskog stajališta. U kraljevstvu ptica, mužjaci se uvijek nastoje nadmašiti kako bi privukli pažnju ženke: svjetlucavim perjem, predivnim plesom ili čak demonstracijom svojih građevinskih sposobnosti. Takvo ponašanje je rezultat konkurencije među mužjacima, što je najčešće svojstveno poligamnim vrstama. S pozicije ženki, svi ti signali omogućuju procjenu kvaliteta mužjaka koje će njihovo zajedničko potomstvo naslijediti. Međutim, s vremenom su mužjaci počeli evoluirati na način da su njihovi signali postajali svjetliji od onih konkurenata. Ženke su, s druge strane, evoluirale kako bi se suprotstavile takvim signalima. Jer uvijek mora postojati ravnoteža. Ako troškovi ženki za potomstvo budu nesrazmjerni s koristi, onda nema smisla povećavati troškove. Bolje je položiti 3 jaja i preživjeti proces inkubacije i podizanja potomstva nego položiti pet i poginuti pokušavajući ih zaštititi.
Ovakav međuspolni sukob interesa mogao bi dovesti do katastrofalnog opadanja populacije, ali evolucija je krenula zdravijim putem — putem suradnje. U monogamnim parovima mužjaci nastavljaju iskazivati svoja svojstva, a ženke to nagrađuju optimalnim doprinosom potomstvu.
Zanimljivo je da svijet divljih životinja nije opterećen moralnim načelima, zakonima i normama, a svi postupci su uvjetovani evolucijom, genetikom i željom za nastavkom vrste.
Možda će romantiku ovakvo znanstveno objašnjenje krilate ljubavi djelovati previše prozaično, ali znanstvenici misle drugačije. Jer što može biti ljepše nego evoluirati na način da između ženke i mužjaka postoji ravnoteža i pravo partnerstvo koje uzima u obzir interese obje strane i usmjereno je na dobrobit budućih generacija.
Petak Off-Topic:
Iako naziv ovih ptica nije najljepši („poganjske“), njihov ples ponovnog ujedinjenja je jednostavno prekrasan.
Off-topic 2.0:
Ptice raja su živopisni (doslovno) primjer raznolikosti signala koje mužjaci šalju ženama tijekom sezone gniježđenja (BBC Earth, glas iza kamere — David Attenborough).
Hvala na pažnji, ostanite znatiželjni i želim svima odličan vikend, ljudi! 🙂
Hvala što ostajete s nama. Sviđa li vam se naše članke? Želite li vidjeti više zanimljivih materijala? Podržite nas narudžbom ili preporučite prijateljima, 30% popusta za korisnike Habr-a na jedinstveni analog entry-level servera, koji smo stvorili za vas: (dostupne opcije s RAID1 i RAID10, do 24 jezgre i do 40GB DDR4).
Dell R730xd za pola cijene? Samo kod nas u Nizozemskoj! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — od 99 $! Pročitajte o tome
Izvor: habr.com
