A partnerek közötti kapcsolatokat, amelyeket gondoskodás, figyelmesség és empátia jellemez, a költők szerelemnek nevezik, míg a biológusok a túlélésre és a fajfenntartásra irányuló kölcsönös kapcsolatként értelmezik. Egyes fajok a mennyiséget választják — minél több partnerrel szaporodnak, hogy növeljék az utódok számát, így javítva a faj túlélési esélyeit. Mások monogám párt alkotnak, amely csak az egyik partner halála után szűnik meg. Sok éven át a tudósok azt gondolták, hogy az első lehetőség sokkal előnyösebb, de ez nem teljesen igaz. A monogám párok, általában közösen nevelik fel az utódokat, tehát védik őket a ragadozóktól, élelmet szereznek, és bizonyos készségekre tanítják őket, míg a poligám kapcsolatok esetében ez gyakran a nőstények gyenge vállaira hárul. Persze vannak kivételek, de ma nem róluk van szó. A biológusokat hosszú ideig foglalkoztatta egy másik érdekes kérdés — a hímek továbbra is figyelmet fordítanak a nőstényekre, még akkor is, amikor a párjuk már kialakult és éveken át létezik. Mi indokolja ezt a viselkedést, mi az ebből származó előny, és milyen evolúciós aspektusokkal kapcsolatos? Ezekre a kérdésekre választ kapunk a kutatócsoport jelentésében. Kezdjük el.
A kutatás alapja
Tekintettel a kutatás tematikájára, nem fogunk a poligám madárfajokra összpontosítani, hanem a madárromantikákra, amelyek egyszer és mindenkorra beleszeretnek.
A monogámiáról beszélve érdemes megemlíteni, hogy többféle típusa létezik a tartóssága szerint: egy szezonig, több évig és életre szólóan.
A madarak között a szezonális monogámia a legelterjedtebb. Az egyik legszembetűnőbb példa a vadlibák. A nőstények a fészekrakással és a tojások kikeltetésével foglalkoznak, míg a hím védelmezi a területet. Két nappal a kikelés után a család a legközelebbi vízfelülethez indul, ahol a kislibák megtanulják, hogyan keressenek táplálékot. Ha veszély támad a vízen, a nőstény hevesen megvédi az utódokat, míg a hím, úgy tűnik, feledkezik meg a fontos dolgokról, és gyakran menekülésbe kezd. Nem éppen tökéletes kapcsolatok, az biztos.
Vadlibák családja.
Ha a tartós kapcsolatok a téma, akkor a gólyák a legjobbak ebben a kérdésben. Életük végéig monogám párt alkotnak, és még a lakóhelyüket sem változtatják meg, hacsak nem szükséges. Egy gólyafészek, amely akár 250 kg-ot is nyomhat és 1,5 m átmérőjű is lehet, hosszú éveken át szolgálja őket, ha természeti katasztrófák vagy emberi beavatkozás nem pusztítja el. Csehországban található egy fészek, amelyet még 1864-ben építettek.
A gólyák építési képességei nem igényelnek értékelést, amikor ilyen építményeket lát az ember.
A vadlibáktól eltérően a gólyák között a feladatok egyenlősége uralkodik: mindkét fél költ, keres ételt, tanítja utódait repülni, és megvédi őket a veszélyektől. A gólyák kapcsolataiban különféle rituálék játszanak fontos szerepet: éneklés, tánc stb. A legérdekesebb, hogy ezek a rituálék nemcsak a pár kialakulásának időszakában zajlanak (az első randevún), hanem az egész közös életük során (még a tojások költése alatt is a hímet egy kis tánc kíséri, amikor a nőstény helyett ültet). Számunkra ez nagyon aranyosan, romantikusan és abszolút irracionálisan néz ki, mivel biológiai szempontból ennek a viselkedésnek nincs haszna. Így van? Ezért érdemes lenne áttérni a kutatás vizsgálatára, amely erre a kérdésre próbált választ adni.
Etológusok* úgy vélik, hogy a hímek érzéseinek állandó megnyilvánulása a nőstények reproduktív állapotának megőrzésével függ össze.
Etológia* — a genetikai alapú viselkedést, azaz az ösztönöket tanulmányozó tudományág.
Ugyanakkor nem világos, hogy miért tart ez a viselkedés nemcsak az első párosodás időszakában, hanem egész életük során, hiszen a hímeknek logikusabb lenne több energiát és erőt fektetniük az utódokba, nem pedig az érzések demonstrálásába a nőstény iránt. A mai napig sok kutató azt hitte, hogy a nőstény iránti kötődés kifejezésének intenzitása közvetlenül befolyásolja a párosodás minőségét, így a jövőbeni utódok számát (azaz a lerakott tojások számát).
Az egyik paradicsommadár hímje a nőstény előtt táncol. Ahogy látjuk, a hím sokkal színesebb, mint a nőstény.
Ez a teoria megfigyelésekkel van alátámasztva. Az az állatanya, akinek a partnere egy íratlan szépfiú és a faluban az első repülő, nagyobb erőfeszítéseket tesz az utódokra, mint ha a hím semmi különös nem lenne. Viccesnek és mulatságosnak hangzik, de a hímek által a nőstények előtt végzett rituálék célja nemcsak a szépség, hanem az erő bemutatása is. Így alakult, hogy a fényes tollazat, a gyönyörű éneklés és a hímek részéről érkező egyéb figyelemjelek csupán kognitív jelek a nőstények számára, amelyeket az egyed dekódol a hímről szóló információkká.
A mai napon vizsgált tudósok, akiket az Észak-Karolina és Chicago egyetemeiről ismerünk, azt állítják, hogy az ilyen hím viselkedés célja a nőstények szaporodási viselkedésének optimalizálása.
A tudósok által javasolt modell számos kísérleten alapul, amelyek azt mutatták, hogy a hímek által kibővített jelek növelik a nőstények hozzájárulását a szaporodási folyamathoz. Létezik egy feltételezés, miszerint az ilyen stimuláló hatások forrása a környezet, a jelek és az idegrendszer tulajdonságaiból származó percepciós válaszok. Jelenleg körülbelül 100 példát ismerünk az ilyen „eltérésekre” a normális érzékelési rendszerektől (hallás, látás és szag).
Amikor a hím többször is bemutatja előnyeit más hímekkel szemben, az pozitívan hathat a hímre (a nőstény biztosan őt választja). De a nőstény számára ez hátrányos lehet, mivel ez csökkenti a jövőbeli reprodukciós megvalósítást. Más szavakkal, egy „megtévesztő elvárás” helyzetéről van szó. Az a hím, aki jelentősen jobb, mint a többi hím, és folyamatosan érdeklődést mutat a nőstény iránt, megkapja, amit akar — párzást és utódokat, pontosabban a saját fajtáját. A nőstény, aki más hímektől vár el hasonló viselkedést, de nem kapja meg, siralmas helyzetbe kerülhet. Az ilyen eseteket a tudósok interszexuális konfliktusnak nevezik: a hímek szépségüket bemutató magatartása a populáción belül növekszik, míg a nőstények ellenállása ennek a stratégiának fokozódik.
Ez a konfliktus egy számítási megközelítéssel (neurális hálózatok) lett modellezve. A kapott modellekben a jelző (jel forrása - a hím) a vevő percepciós érzékelését (a jel befogadója - a nőstény) használja, amely önmagában stimulálja a jeleket, a percepció rovására. Egy adott pillanatban a nőstények populációjában a jelek percepciójában változás következik be (valami fajta mutáció), amely miatt a forrás jeleinek (hím) ereje jelentősen csökken. Az ilyen változások fokozatos növekedése oda vezet, hogy az adott jel teljesen hatástalanná válik. Ahogy ezek a változások zajlanak, egyes jelek eltűnnek, elveszítve erejüket, de új jelek keletkeznek, és a folyamat újrakezdődik.
Ez a rendkívül bonyolult rendszer a gyakorlatban meglehetősen egyszerű. Képzelje el, hogy megjelenik egy hím egy fényes tollal (egyetlen egy), amely kiemelkedik a többiek közül, és a nőstények kifejezetten őt részesítik előnyben. Aztán jön egy hím két fényes tollal, majd hárommal stb. De ennek a jelnek az ereje, a növekedés és elterjedés miatt, arányosan csökkenni kezd. És akkor hirtelen megjelenik egy hím, aki szépen tud énekelni és fészket építeni. Ennek következtében a szép toll mint jel hatékonysága megszűnik, és degenerálódni kezd.
Mindazonáltal mindig van kivétel a szabály alól - néhány interszexuális konfliktus teljes értékű és meglehetősen hatékony interszexuális együttműködésbe mehet át.
Az interszexuális konfliktus és interszexuális együttműködés kialakulásának schémája.
A lényeg az, hogy a jelentősebb jelű hím arra kényszeríti a nőstényt, hogy ne három, hanem négy tojást tojjön. Ez a hímnek jónak számít - több utódja lesz a saját genetikai állományával. A nőstény számára ez nem túl kedvező, mert több energiát kell fektetnie abba, hogy az összes utód túléljen és elérje a felnőttkort. Következésképpen a nőstények párhuzamosan fejlődnek a hímekkel, hogy ellenállóbbak legyenek a jeleikre. Ennek eredményeként két út lehet: konfliktus vagy együttműködés.
A közös munka során a nőstények úgy fejlődnek, hogy három tojást tojjanak, akárcsak a hímek erősebb jeleinek megjelenése előtt, de továbbra is reagálnak ezekre a jelekre. Íme, a női trükkök a természet világában. Így nem csak pár keletkezik, hanem egy pár, amely egymást optimális szinten támogatja a faj fennmaradása érdekében a jel-válasz interakció szempontjából.
A hímek azonban nem tudnak visszafejlődni, durván szólva. Az erős jelek a nőstények felé három tojás tojásához vezetnek, azaz nem úgy, ahogy várták. Azonban a jel csökkentése a korábbi szintre szintén nem lesz hatékony, mivel ez a tojásrakás számának csökkenéséhez vezet két tojásra. Így zárt körforgás alakul ki - a hímek nem tudják csökkenteni a jel erejét, és nem tudják növelni sem, mert az első esetben a nőstények kevesebb utódot adnak, a második esetben pedig nem reagálnak.
Természetesen sem a hímek, sem a nőstények nem rendelkeznek rossz szándékkal vagy azzal a vággyal, hogy alávesse egymást. Ez a folyamat genetikai szinten zajlik, és kizárólag egy adott pár utódainak javát és a faj jólétét célozza.
A kutatás eredményei
Matematikai modellezéssel a tudósok értékelték azokat a körülményeket, amelyek között kialakulhat az interszexuális együttműködés. A jellemző mennyiségi mutató átlaga zf leírja a nőstény alapvető hozzájárulását utódaihoz. Eredetileg az átlagos értéknek lehetősége van fejlődni az optimális értékéig zopt, amely két változótól függ: a hozzájárulás előnye (a túlélő utódok száma) és a hozzájárulás költsége a nőstények számára (cf). Az utolsó változót a szaporodás után értékelik, feltételezve, hogy a nőstények egy része túlél és a következő évben újra utódokat hozhat létre, ami a generációk számának növekedéséhez vezet.
Ez a kutatás több kifejezést gyakran használ, amelyeket érdemes egy kicsit tisztázni:
- jelek — a hímek figyelmét kifejező megnyilvánulások a nőstény partnerek irányába (ének, tánc és más rituálék), amelyek a kialakult párokban zajlanak;
- hozzájárulás / befektetések — a nőstények válasza ezekre a jelekre, amely megnyilvánulhat a tojások számának növekedésében a fészekben, több időt szentel a jövőbeni utódok gondozásának stb.;
- respondens — nőstény, ami reagál a hím jeleire;
- költségek — a nőstények hozzájárulásának költsége az utódokhoz (idő a fészekben, idő az élelemkeresésre, egészségi állapot a tojások számának függvényében stb.).
Az új hímjelek és a nőstények reakciói azokra szabadon rekombináló di-allél egy-lokális módosítók révén lettek modellezve, így összevonva a mennyiségi és populációs genetikai megközelítéseket. A lokuszban*, amely a nőstény válaszát irányítja (A), eredetileg magas allél-válaszadó frekvenciát* (A2) mutat, ami a korábban meglévő percepciós észlelésnek felel meg.
Lokusz* — egy adott gén helye a kromoszóma genetikai térképén.
Allélok* — a ugyanazon gén különböző formái, amelyek az homolog kromoszómák azonos lokuszaiban helyezkednek el. Az allélok meghatározzák a konkrét jelleg fejlődési útját.
Válaszoló gén* (Rsp) — egy gén, amely funkcionálisan összefügg a szegregációs zavar faktorral (SD gén), amelynek aktív allélja (Rsp+) képes elnyomni az SD expresszióját.
A jel lokusz (B) eredetileg a jel nélküli allél (B1) számára van rögzítve. Ezután bevezetésre kerül a B2 allél, amely a hímek által kibocsátott jelek megjelenését okozza.
A hímek számára kibocsátott jeleknek is van költsége (sm), de növeli a nőstény partner hozzájárulását (A2) az α mértékéig. Például az α kifejezhető egy plusz tojás formájában a fészekben. Ezenkívül a nőstény hozzájárulása a származéknak tett pozitív hatásokban is megnyilvánulhat.
Ezért a pár, ahol a hím a jelző allélját, a nőstény pedig a válaszadó allélját hordozza (azaz A2B2 párok), többlet hozzájárulással rendelkezik a nőstény részéről, és így magasabb termékenységgel bír, mint a többi 3 kombináció.
A hímek és nőstények kombinációinak változatai a jelek és a rájuk adott válaszok arányában.
A következő évben szaporodásra életben maradt utódok számát befolyásolja a sűrűségtől való függés* a fészeken belül és a fészek sűrűségtől való függés a tollászkodás után.
A sűrűségtől való függés* — a sűrűség által vezérelt folyamatok akkor következnek be, amikor a népességi növekedés ütemét a népesség sűrűsége szabályozza.
Egy másik csoport változó kapcsolódik a nőstények és hímek halálozásához a utódok születése után. Ezek a változók a kicsikre gyakorolt hatás (cm — hímek, cf — nőstények), a hímek jelzéseinek költségei (sm) és a nem szelektív halálozás (dm — hímek és df — nőstények).
A gyászban lévők, özvegyek, fiatalkorúak és bármilyen korábban egyedülálló egyedek egyesülnek, hogy új párokat alkossanak, és az éves ciklus lezárul. A vizsgált modell a genetikai monogámiára összpontosít, ezért mindenféle párkereseti típust (tehát a versenyt az egyedek között egy partnerért) kizár a számításokból.
A jelek, válaszadók és a hozzájárulás evolúciós összefüggése.
A modellezés azt mutatta, hogy a fenntartható egyensúly akkor érhető el, amikor a hímek jeleket adnak, és a nőstények reagálnak rájuk. Az egyensúlyi állapotban az összes hozzájárulás az utódokhoz visszatér az előző szintre, amely a hímek további jeleinek megjelenése előtt volt.
A grafikonon A a fentiekben bemutatott evolúciós dinamika példája, ahol a nőstények hozzájárulása az utódokhoz visszatér az optimális szintre, amely a mennyiségi hozzájárulás evolúciójának eredménye (a zöld szaggatott vonal a valódi hozzájárulás, míg a zöld folytonos vonal a hozzájárulás, amely nem valósult meg a nőstények reakciójának hiánya miatt a hímek további jeleire). A grafikonon A egy alternatív példát mutat be, amikor a nemek közötti konfliktus a válaszadó elvesztéséhez vezet.
A grafikonon Késleltetett streaming replikációt is beállíthatunk, de van néhány csapda, amelyek a replikációs slotokkal, a forró tartalék visszajelzésével stb. kapcsolatosak. A WAL archívum lehetővé teszi, hogy elkerüljük ezeket. két paraméter van kiemelve, amelyek befolyásolják ezt az eredményt: a felesleges jelek által kiváltott hozzájárulás növekedése (α), és a nőstények költségei e hozzájárulás érdekében (cf). A grafikon piros területén a jelek soha nem növekednek, mivel azok költsége meghaladja a hasznot. A sárga és fekete területeken a jelek gyakorisága nő, ami a nőstények költséges befektetéseinek növekedéséhez vezet. A sárga területen erre a válasz a mennyiségi befektetés csökkentésével történik, ami a jelöltek és válaszadók alléljainak állandó rögzítéséhez vezet. A fekete területen, ahol a reagáló nőstények nagyobb indukált befektetésekkel rendelkeznek, a válaszoló allél gyorsan elveszik, amit a jelek követnek, mint a hagyományos nemek közötti konfliktusmodellekben (grafikon A).
A vertikális határ a piros és sárga területek között azt a pontot jelenti, ahol a hímek többletbevitelhez jutnak az utódok számára, mivel a nőstények kiigazítják a jelzések megjelenítése által rájuk nehezedő költségeket. A vízszintes határ, amely a sárga és fekete területeket a piros területtől elválasztja, hasonlóképpen keletkezik, de kevésbé nyilvánvaló okból. Amikor a nőstények költségei alacsonyak,cf) az optimális hozzájárulás értéke (zopt) viszonylag magas lesz, és ennek következtében a nőstények hozzájárulása jelentősen nagyobb lesz a kezdeti körülmények között. Ennek következményeként a jelek arányosan kisebb előnyt adnak a hím számára a hozzájárulásból, amelyet ő kivált, ami ismét kompenzálva van a költségeivel.
A jelek és válaszok rögzített (sárga) paraméterek területe a szelekció ereje és a válaszadó allel genetikai diszperziója szerint változik. Például, amikor a válaszadó allé kezdő gyakorisága 0,9 a 0,99 helyett, mint a 2. képen látható, a jelek bevezetése hatékonyabb szelekcióhoz vezet a válaszadók esetében (a kezdeti genetikai diszperzió magasabb), és a fekete terület balra terjeszkedik.
A hím jelei megjelenhetnek, még akkor is, ha költségekkel járnak, amelyek csökkentik a hím hozzájárulását a jelenlegi utódhoz (parametrizált sfec), ezzel közvetlenül befolyásolva a fitneszt* mind a hím, mind a nőstény esetében, anélkül, hogy csökkentenék a hím túlélési valószínűségét.
A fitnesz* – a reprodukciós képessége a meghatározott genotípusú egyedeknek.
A termékenyülési költségek és jelek aránya (balra) és a túlélési költségek és jelek aránya.
A termékenyülés szempontjából, amikor a hímek jelei rögzítve vannak (sárga terület), minden hím kevesebb hozzájárulást tesz az utódokhoz, mint a jelek megjelenítése előtt. Ilyen esetben a nőstények hozzájárulása nagyobb lesz, mint a hímek jeleinek megjelenítése előtt.
A nőstények nagyobb hozzájárulása, amikor a hímek költségeit a termékenység (nem a túlélés) szabályozza, növeli a páronkénti átlagos utódok számát, de ezt nem kompenzálja teljesen. Idővel a nőstények nagyobb hozzájárulása a takarmányozásra vezethet, de csökkenti a nőstények átlagos életképességét. Ez új egyensúly kialakulásához vezet ezen két erő között, ahol az átlagos utódok száma alacsonyabb, mint a normál életképesség vagy a kezdeti körülmények (a jelek megjelenése előtt) esetén.
Matematikai értelemben ez így néz ki: ha a hímek jelei 1%-kal növelik a termékenységet (de nem növelik a túlélési arányt), akkor a nőstények költsége a utódokra 1,3%-kal nő, ugyanakkor a halálozási arányuk 0,5%-kal nő, a páronkénti utódok szám pedig 0,16%-kal csökken.
Ha a nőstények hozzájárulásának átlagos szintje kezdetben alacsonyabb, mint az optimális szint (például a környezet hatásai miatt), akkor a növekedési költségeket ösztönző jelek megjelenésével egy kiegyensúlyozott rendszer alakul ki, azaz a nemek közötti együttműködés. Ebben a helyzetben a hímek jelei nemcsak a nőstények utódaihoz való hozzájárulását növelik, hanem az alkalmazkodóképességüket is.
Az ilyen hímek és nőstények viselkedése a leggyakrabban külső változások (éghajlat, élőhely, elérhető élelem mennyisége stb.) miatt következik be. Emiatt a tudósok úgy vélik, hogy a monogámia kialakulása néhány mai fajnál, míg őseik poligámok voltak, a vándorlással és így a környezet megváltozásával függ össze.
A kutatás részleteivel való alaposabb megismerkedéshez javaslom, hogy nézze meg a és hozzá.
Epilógus
Ez a tanulmány bemutatta a poligámia és monogámia kapcsolatát evolúciós szempontból. A madárvilágban a hímek mindig azon fáradoztak, hogy túlszárnyalják egymást, hogy felhívják a nőstények figyelmét: élénk tollazattal, szép tánccal vagy akár építési képességeik bemutatásával. Az ilyen viselkedést a hímek közötti versengés indokolja, ami jellemző a poligám fajokra. A nőstények számára ezek a jelek lehetőséget adnak a hímek tulajdonságainak megítélésére, amelyeket az utódjaik örökölnek. Azonban az idő múlásával a hímek úgy kezdtek evolválódni, hogy jeleik fényesebbek legyenek, mint a versenytársaiké. A nőstények pedig úgy evolválódnak, hogy ellensúlyozzák az ilyen jeleket. Mindig egyensúlynak kell lennie. Ha a nőstények utódra fordított költségei nem arányosak az előnyökkel, akkor a magasabb költségeknek nincs értelme. Jobb három tojást rakni és túlélni a kikeltetés és az utódok nevelés folyamán, mint ötöt tojni, és elpusztulni, miközben megpróbálják megvédeni őket.
Ez a fajta nemi érdekellentét katasztrofális népességcsökkenéshez vezethetett volna, de az evolúció bölcsebb utat választott – a kooperáció útját. A monogám párokban a hímek továbbra is megmutatják szépségüket, a nőstények pedig optimális hozzájárulással válaszolnak az utódokhoz.
Érdekes, hogy a vad állatok világa nem terheli morális elvekkel, törvényekkel és normákkal, hanem minden cselekedetet evolúció, genetika és a fajfenntartás vágya határoz meg.
Lehet, hogy a romantikusok számára ennek a szárnyas szerelemnek a tudományos magyarázata túl prozaikusnak tűnhet, de a tudósok másképp vélekednek. Mert mi lehet szebb, mint úgy evolválódni, hogy egyensúly legyen a nőstény és a hím között, valódi partnerség, amely figyelembe veszi mindkét fél érdekeit és a jövő generációk javát célozza.
Pénteki off-topic:
Annak ellenére, hogy ezeknek a madaraknak a neve nem a legszebb („pocsék”), az újbóli összekapcsolódásuk tánca egyszerűen gyönyörű.
Off-topic 2.0:
A paradicsommadarak fényes példái annak, hogy a hímek mennyi különféle jelet küldenek a nőstényeknek a fészkelési időszakban (BBC Earth, narrátor – David Attenborough).
Köszönöm a figyelmet, maradjatok kíváncsiak, és kiváló hétvégét mindenkinek, srácok! 🙂
Köszönjük, hogy velünk maradtál. Tetszenek a cikkeink? Szeretnél több érdekes anyagot látni? Támogass minket, és rendelés leadásával vagy ismerősöknek ajánlással segíts nekünk. 30% kedvezmény a Habr felhasználóinak az egyedülálló entry-level szervereinkre, amelyet Önöknek találtunk ki: (elérhetők RAID1 és RAID10 opciók, akár 24 magig és 40GB DDR4-ig).
Dell R730xd két alkalommal olcsóbban? Csak nálunk Hollandiában! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — 99 dollártól! Olvasd el ezt
Forrás: habr.com
