Nel regno animale, che comprende anche gli esseri umani, esistono numerosi metodi di comunicazione tra di loro. Può trattarsi di una danza vivace, come quella degli uccelli del paradiso, che indica la disponibilità del maschio a riprodursi; può essere un colore brillante, come quello delle rane arboree dell'Amazzonia, che segnala la loro tossicità; può essere un odore, come quello dei cani, che segna i confini del territorio. Ma il metodo più comune per la maggior parte degli animali evoluti è la comunicazione acustica, ovvero l'uso dei suoni. Insegniamo persino ai nostri bambini fin dalla più tenera età chi e come parla: la mucca fa mu-mu-mu, il cagnolino fa bau-bau e così via. Per noi, la comunicazione verbale, ovvero acustica, è un aspetto imprescindibile della socializzazione. Lo stesso si può dire per altri membri della fauna. Gli scienziati dell'Università di Hainan (Cina) hanno deciso di dare uno sguardo al passato per comprendere l'evoluzione della comunicazione acustica. Quanto è diffusa la comunicazione acustica tra gli animali, quando è iniziata e perché è diventata il metodo dominante di trasmissione delle informazioni? Di questo parleremo nel rapporto degli ricercatori. Andiamo!
La base della ricerca
In this stage of evolutionary development, many representatives of fauna have completely integrated acoustic signals into their life rhythm. Sounds made by animals are used to attract partners (birdsong, frog croaking, etc.), to detect or disorient enemies (the cry of a jay warns predators that it has been spotted and the ambush has failed, so it’s better to retreat), to convey information about the presence of food (hens make a characteristic sound to attract the attention of their offspring when they find food), and so on.
Fatto interessante:
Il maschio del campanaro a un solo becco (Procnias albus) emette un richiamo nuziale di 125 dB (un motore a reazione produce 120-140 dB), risultando così l'uccello più forte del pianeta.
Lo studio dei segnali acustici e della loro evoluzione è in corso da tempo. I dati raccolti attraverso tali ricerche contribuiscono a una migliore comprensione di come gli esseri umani utilizzano i suoni e, di conseguenza, di come si siano formati diversi linguaggi in varie regioni del pianeta. Tuttavia, tali studi non hanno affrontato il nascere stesso della comunicazione acustica come fenomeno. Una delle domande fondamentali a cui nessuno ha ancora risposto è: perché è emersa la comunicazione acustica?
Ci sono molte domande che richiedono risposte. In primo luogo, quali fattori ecologici specifici hanno influenzato l'emergere e lo sviluppo di questo tipo di trasmissione delle informazioni? In secondo luogo, la comunicazione acustica è stata correlata alla speciazione, cioè contribuisce alla diffusione della specie e alla prevenzione della sua estinzione? In terzo luogo, la presenza di una connessione acustica è evolutivamente stabile dopo il suo sviluppo? E, infine, la comunicazione acustica si è sviluppata parallelamente in diversi gruppi di animali o ha un antenato comune per tutti gli esseri?
Le risposte a queste domande, secondo gli stessi scienziati, sono importanti non solo per comprendere il legame acustico in sé, ma anche per capire l'evoluzione e i cambiamenti comportamentali negli animali. Ad esempio, esiste una teoria secondo cui l'habitat influisce notevolmente sulla selezione sessuale e sulla comunicazione in alcune specie animali. Sebbene sia difficile dire se questa teoria si applichi alla formazione dei segnali, è comunque possibile. Gli scienziati ricordano inoltre che già Darwin sosteneva che nei processi di accoppiamento di alcune specie, i segnali sonori svolgono un ruolo cruciale. Pertanto, i segnali acustici influenzano la speciazione.
In questo studio, i ricercatori hanno deciso di esaminare l'evoluzione dei segnali sonori nei vertebrati, utilizzando un approccio filogenetico (identificazione delle relazioni tra diverse specie). L'accento principale è stato posto sull'origine della comunicazione acustica, piuttosto che sulla sua forma o sulle sue funzioni. Sono stati utilizzati dati di 1799 diverse specie, considerando anche il fattore del comportamento diurno (specie attive durante il giorno e la notte). Inoltre, è stata studiata la relazione tra comunicazione acustica e livello di diversificazione delle specie, ovvero la loro diffusione, attraverso un modello di speciazione-estinzione. È stato anche verificato il conservatorismo filogenetico della comunicazione acustica tra le specie.
Risultati della ricerca
Tra i vertebrati, la maggior parte degli anfibi, dei mammiferi, degli uccelli e dei coccodrilli possiede comunicazione acustica, mentre la maggior parte dei rettili e delle tartarughe no. Nel gruppo degli anfibi, non esiste questo tipo di trasmissione delle informazioni nelle ceglie (Caecilian), ma alcuni tipi di salamandre e la maggior parte delle rane (39 su 41 specie esaminate) ne sono dotati. Inoltre, la comunicazione acustica è assente nei serpenti e in tutte le famiglie di lucertole, tranne due — Gekkonidae (gechi), Phyllodactylidae. Nell'ordine delle tartarughe solo 2 su 14 famiglie presentano comunicazione acustica. Risulta quindi prevedibile che, tra le 173 specie di uccelli esaminate, la comunicazione acustica fosse presente in tutte. 120 delle 125 famiglie di mammiferi hanno anche dimostrato di possedere questa caratteristica.
Fatto interessante:
Le salamandre hanno un'incredibile capacità rigenerativa e sono in grado di ricrescere non solo la coda, ma anche gli arti; a differenza di molti dei loro simili, le salamandre non depongono uova, ma sono vivipare; una delle salamandre più grandi — la salamandra gigante giapponese — pesa 35 kg.
Riassumendo questi dati, si può dire che la trasmissione acustica delle informazioni è presente nel 69% dei rappresentanti degli animali a quattro zampe.
Tabella №1: percentuale di possessori di trasmissione acustica delle informazioni tra le specie di animali a quattro zampe esaminate.
Stabilita un'approssimativa diffusione della comunicazione acustica tra le specie, è stato necessario comprendere il legame tra questa abilità e il comportamento degli animali (notturno o diurno).
Tra i vari modelli che descrivono questa relazione per ogni specie, è stato scelto un modello adatto per una descrizione media della relazione tra acustica e comportamento per tutte le specie. Questo modello (tabella n. 2) mostra tutti i possibili vantaggi e svantaggi di tale abilità per entrambe le modalità di comportamento animale.
Tabella n. 2: analisi del legame tra comunicazione acustica e comportamento animale (diurno / notturno).
È stata stabilita una chiara dipendenza della comunicazione acustica dal comportamento, così come una reciproca interdipendenza equilibrata. Tuttavia, ciò che è curioso è che non è stata trovata alcuna dipendenza inversa — comportamento dalla comunicazione acustica.
L'analisi filogenetica ha mostrato un stretto legame tra acustica e modalità di vita notturna (tabella n. 3).
Tabella n. 3: analisi filogenetica del legame tra comunicazione acustica e modalità di vita diurna / notturna.
L'analisi dei dati ha inoltre dimostrato che la presenza di comunicazione acustica non ha avuto alcun impatto sulla velocità di diversificazione nella filogenesi dei quadrupedi. I tassi medi di diversificazione (speciazione - estinzione; r = 0.08 eventi ogni milione di anni) erano identici sia per le linee di specie con comunicazione acustica che per quelle senza questa abilità. Pertanto, si può supporre che la presenza o l'assenza di comunicazione acustica non abbia avuto praticamente alcuna influenza sulla distribuzione di una determinata specie o sugli eventi legati alla sua formazione o estinzione.
Immagine n. 1: grafico dell'evoluzione della comunicazione acustica tra diversi quadrupedi.
Gli scienziati ipotizzano che la comunicazione acustica si sia sviluppata in modo indipendente in ciascun gruppo principale di quadrupedi, ma la sua origine è antica in molti cladi principali (~ 100–200 milioni di anni fa).
Ad esempio, la comunicazione acustica si è sviluppata abbastanza presto nella filogenesi dell'ordine degli anfibi senza coda (Anura), ma è completamente assente nel gruppo sorella per tutte le altre rane attualmente viventi dei cladi che includono le famiglie Ascaphidae (gamberetti con la coda) e Leiopelmatidae (leiopelmi).
Fatto interessante:
I leiopelmi sono endemici della Nuova Zelanda e sono considerati longevi tra le rane: i maschi vivono fino a 37 anni, mentre le femmine fino a 35 anni.
Nei mammiferi, come nelle rane, la comunicazione acustica è emersa circa 200 milioni di anni fa. Alcune specie hanno perso questa capacità nel corso dell'evoluzione, tuttavia, la stragrande maggioranza l'ha mantenuta fino ai giorni nostri. Un'eccezione sono gli uccelli, che, a quanto pare, sono gli unici a non aver mai abbandonato la comunicazione acustica durante tutto il periodo evolutivo.
È stato stabilito che la comunicazione acustica era presente sia nel più recente antenato degli uccelli attuali che nel più antico antenato dei coccodrilli attuali. Ognuno di questi antenati ha circa 100 milioni di anni. Si può ipotizzare che la comunicazione acustica fosse presente anche nell'antenato comune di questi due gruppi, cioè 250 milioni di anni fa.
Fatto interessante:
alcune specie di gechi possono emettere suoni inaspettati per una lucertola: abbaiare, schiocchi, cinguettii, ecc.
Negli squamati, la comunicazione acustica è piuttosto rara, probabilmente a causa della sua insorgenza più ristretta, tipica di specie con uno stile di vita notturno, come i gechi (Gekkota). Cambiamenti evolutivi relativamente recenti hanno portato all'emergere della comunicazione acustica in alcune specie di salamandre e tartarughe filogeneticamente isolate.
Per una comprensione più approfondita delle sfumature della ricerca, consiglio di dare un'occhiata a e ad esso.
Epilogo
Riassumendo tutti i risultati sopra descritti, si può affermare con praticamente completa certezza che lo sviluppo della comunicazione acustica è in qualche modo legato allo stile di vita notturno. Ciò conferma la teoria sull'influenza dell'ecologia (l'habitat) sulle caratteristiche evolutive della specie. Tuttavia, la presenza di comunicazione acustica non ha effettivamente un impatto sulla diversificazione della specie su larga scala temporale.
Inoltre, i ricercatori hanno stabilito che la comunicazione sonora è emersa circa 100-200 milioni di anni fa, e alcune specie di tetrapodi hanno mantenuto questa capacità praticamente senza cambiamenti nel corso di tutto questo tempo.
È importante sottolineare che la presenza di comunicazione acustica per le creature notturne, sebbene rappresenti un chiaro vantaggio, non ha un'influenza negativa nella transizione a uno stile di vita diurno. Questo semplice fatto è confermato dal fatto che molte specie precedentemente notturne, passate a uno stile di vita diurno, non hanno perso questa capacità.
La comunicazione attraverso suoni, secondo questo studio, può essere considerata il tratto evolutivo più duraturo. Quando questa capacità si manifestava, praticamente non scompariva durante l'evoluzione, a differenza di altri tipi di trasmissione dei segnali, come il colore vivace o la forma insolita del corpo, delle piume o del pelo.
Secondo i ricercatori, la loro analisi del legame tra comunicazione acustica e ambiente può essere applicata anche ad altre caratteristiche evolutive. In precedenza si pensava che l'influenza dell'ecologia sui metodi di trasmissione dei segnali fosse limitata alle differenze tra specie affini. Tuttavia, basandosi sul lavoro descritto sopra, si può affermare con sicurezza che i tipi fondamentali di trasmissione dei segnali cambiano anche in base ai cambiamenti nell'ambiente in cui vive un animale.
Off-topic del venerdì:
Una straordinaria dimostrazione della incredibile varietà di suoni emessi da diverse specie di uccelli.
Off-topic 2.0:
A volte gli animali emettono suoni molto strani e divertenti.
Grazie per l'attenzione, continuate a essere curiosi e buon fine settimana a tutti, ragazzi! 🙂
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Fonte: habr.com
