מו-מו, וופ-ווף, קוואק-קוואק: האבולוציה של תקשורת אקוסטית

בעולם החי, הכולל את בני האדם, קיימות שיטות רבות להעברת מידע זו לזו. זה עשוי להיות ריקוד אנרגטי, כמו זה של ציפורי גן עדן, המעיד על נכונותו של הזכר להתרבות; זה עשוי להיות צבע בהיר, כמו צפרדעי העצים של האמזונס, המעיד על הרעילות שלהם; זה עשוי להיות ריח דמוי כלב המסמן גבולות טריטוריה. אבל הדבר הנפוץ ביותר עבור רוב בעלי החיים המפותחים הוא תקשורת אקוסטית, כלומר שימוש בצלילים. אנחנו אפילו מלמדים את ילדינו מהעריסה מי ואיך אומרים: פרה - מו-מו-מו, כלב - וופ-ווף וכו'. עבורנו, מילולית, כלומר תקשורת אקוסטית, היא היבט אינטגרלי של חיברות. אותו הדבר ניתן לומר על נציגים אחרים של החי. מדענים מאוניברסיטת היינאן (סין) החליטו לבחון את העבר כדי להבין את האבולוציה של תקשורת אקוסטית. עד כמה נפוצה תקשורת אקוסטית בין בעלי חיים, מתי היא נוצרה ומדוע היא הפכה לשיטה הדומיננטית להעברת מידע? אנו למדים על כך מדוח החוקרים. ללכת.

בסיס מחקר

בשלב זה של התפתחות אבולוציונית, נציגים רבים של החי שילבו אותות אקוסטיים לחלוטין בקצב החיים שלהם. הקולות המושמעים על ידי בעלי חיים משמשים למשיכת בן/בת זוג (ציפורים שרות, קרפדות מקרקרות וכו'), לזיהוי או חוסר התמצאות של האויב (זעקה של ג'ובק המודיע לטורף שהוא זוהה והמארב לא יעבוד, אז עדיף לו לסגת), להעביר מידע על נוכחות מזון (תרנגולות, לאחר שמצאו מזון, להשמיע צליל אופייני למשוך את תשומת הלב של צאצאיהן) וכו'.

עובדה מעניינת:

זכר פעמון עם שפם יחיד (פרוקניאס אלבוס) פולט קריאת הזדווגות של 125 dB (מנוע סילון - 120-140 dB), בהיותו הציפור הקולנית ביותר על פני כדור הארץ.

חקר האותות האקוסטיים וההתפתחות שלהם בוצע כבר די הרבה זמן. הנתונים המתקבלים מעבודה כזו תורמים להבנה טובה יותר של האופן שבו אנשים משתמשים בצלילים, ולכן, כיצד נוצרו שפות שונות באזורים שונים של כדור הארץ. עם זאת, מחקרים כאלה לא התייחסו לעצם מקורותיה של תקשורת אקוסטית כתופעה. אחת השאלות היסודיות שאיש עדיין לא ענה עליהן היא: מדוע נוצרה תקשורת אקוסטית?

יש הרבה שאלות שדורשות תשובות. ראשית, אילו גורמים סביבתיים השפיעו על הופעתה והיווצרותה של סוג זה של העברת מידע? שנית, האם תקשורת אקוסטית הייתה קשורה לסוגיות, כלומר. האם זה עוזר להפיץ את המין ולמנוע את הכחדתו? שלישית, האם נוכחותו של קשר אקוסטי יציבה מבחינה אבולוציונית ברגע שהוא מתפתח? ולבסוף, האם תקשורת אקוסטית התפתחה בקבוצות שונות של בעלי חיים במקביל, או שיש לה אב קדמון משותף לכל היצורים?

התשובות לשאלות אלו, לטענת המדענים עצמם, חשובות לא רק להבנת התקשורת האקוסטית ככזו, אלא גם להבנת האבולוציה והשינויים ההתנהגותיים בבעלי חיים. לדוגמה, קיימת תיאוריה לפיה בית גידול משפיע מאוד על הברירה והתקשורת המינית בכמה מיני בעלי חיים. קשה לומר אם התיאוריה הזו ישימה ליצירת אותות, אבל זה בהחלט אפשרי. מדענים גם זוכרים שדרווין אמר שאותות קול ממלאים תפקיד חשוב ביצירת זוגות במינים מסוימים. לפיכך אותות אקוסטיים משפיעים על ספיגה.

בעבודה זו, החוקרים החליטו לשקול את התפתחות אותות הקול בארבע רגליים, תוך שימוש בגישה פילוגנטית (זיהוי הקשר בין מינים שונים). הדגש העיקרי הוא על מקור החיבור האקוסטי, ולא על צורתו או תפקידו. המחקר השתמש בנתונים מ-1799 מינים שונים, וכן לקח בחשבון את גורם ההתנהגות היומית (מינים עם פעילות ביום ובלילה). בנוסף, נחקר הקשר בין תקשורת אקוסטית למידת גיוון המינים, כלומר. השכיחות שלהם, באמצעות מודל הכחדה של סוגים שונים. כמו כן נבדקה שמרנות פילוגנטית בנוכחות קשרים אקוסטיים בין מינים.

תוצאות המחקר

בקרב טטרפודים, לרוב הדו-חיים, היונקים, הציפורים והתנינים יש תקשורת אקוסטית, בעוד שרוב הקשקושים והצבים לא. בקרב דו-חיים, סוג זה של העברת מידע אינו קיים בסיציליאנים (Caecilian), אך קיים בכמה מיני סלמנדרות וברוב הצפרדעים (ב-39 מתוך 41 המינים הנחשבים). כמו כן, תקשורת אקוסטית נעדרת בנחשים ובכל משפחות הלטאות, למעט שתיים - Gekkonidae (שְׂמָמִית), Phyllodactylidae. בסדר הגודל של הצבים, רק ל-2 מתוך 14 משפחות יש תקשורת אקוסטית. זה די צפוי שבין 173 מיני הציפורים שנחשבו, לכולם היה קשר אקוסטי. 120 מתוך 125 משפחות יונקים הראו גם תכונה זו.

עובדה מעניינת:

לסלמנדרות יש התחדשות מדהימה והם מסוגלים להצמיח מחדש לא רק את זנבן, אלא גם את כפותיהם; סלמנדרות, בניגוד לרבים מקרוביהן, אינן מטילות ביצים, אלא הן חיות; אחת הסלמנדרות הגדולות, הסלמנדרה הענקית היפנית, שוקלת 35 ק"ג.

אם נסכם את הנתונים הללו, אנו יכולים לומר שהעברת מידע אקוסטית קיימת ב-69% מהטטרפודים.

טבלה מס' 1: אחוז הבעלים של העברת מידע אקוסטית בין מיני הטטרפודים הנחשבים.

לאחר ביסוס התפלגות משוערת של תקשורת אקוסטית בין מינים, היה צורך להבין את הקשר בין מיומנות זו להתנהגות של בעלי חיים (לילי או יומי).

בין מספר מודלים המתארים קשר זה עבור כל מין, נבחר מודל המתאים לתיאור ממוצע של הקשר האקוסטיקה-התנהגות עבור כל המינים. מודל זה (טבלה מס' 2) מציג את כל היתרונות והחסרונות האפשריים של מיומנות כזו עבור שני סוגי התנהגות בעלי חיים.

טבלה מס' 2: ניתוח הקשר בין תקשורת אקוסטית והתנהגות בעלי חיים (ביום/לילה).

נוצרה תלות ברורה של תקשורת אקוסטית בהתנהגות, כמו גם תלות הדדית מאוזנת. עם זאת, באופן מוזר, לא נמצא קשר הפוך - התנהגות עם צימוד אקוסטי.

ניתוח פילוגנטי הראה קשר הדוק בין אקוסטיקה ואורח חיים לילי (טבלה מס' 3).

טבלה מס' 3: ניתוח פילוגנטי של הקשר בין תקשורת אקוסטית ואורח חיים יומי/לילי.

ניתוח נתונים הראה גם שלנוכחות של קישוריות אקוסטית לא הייתה השפעה על קצב הגיוון בפילוגניה של טטרפודים. לפיכך, שיעורי הגיוון הממוצעים (מיגוון-הכחדה; r = 0.08 אירועים למיליון שנים) היו זהים עבור שני שושלות המינים עם תקשורת אקוסטית ועבור שושלות ללא מיומנות זו. לכן, ניתן להניח שלנוכחות/היעדר תקשורת אקוסטית לא הייתה השפעה למעשה על שכיחותו של מין מסוים או על האירועים הקשורים להיווצרותו או להכחדתו.

תמונה מס' 1: ציר זמן של התפתחות התקשורת האקוסטית בין טטרפודים שונים.

מדענים טוענים שסביר להניח שתקשורת אקוסטית התפתחה באופן עצמאי בכל קבוצת טטרפודים עיקרית, אך מקורותיה היו עתיקים בקלאדים מרכזיים רבים (לפני 100-200 מיליון שנים בערך).

לדוגמה, תקשורת אקוסטית התפתחה די מוקדם בפילוגניה של הסדר דו-חיים חסרי זנב (אנורה), אך נעדר לחלוטין מקבוצת האחיות לכל שאר הצפרדעים החיות מהקלאדה המכילה את המשפחות אסקפידים (צפרדעים זנב) ו Leopelmatidae (ליופלמה).

עובדה מעניינת:

ליופלמים הם אנדמיים לניו זילנד ונחשבים לצפרדעים ארוכות החיים ביותר - זכרים חיים עד 37 שנים, ונקבות עד 35 שנים.

אצל יונקים, כמו צפרדעים, נוצרה תקשורת אקוסטית לפני כ-200 מיליון שנה. כמה מינים איבדו את המיומנות הזו במהלך האבולוציה, אולם רובם המכריע נשאו אותה עד היום. יוצא מן הכלל יכול להיחשב ציפורים, אשר, ככל הנראה, הן היחידות שלא נפרדו מתקשורת אקוסטית לאורך כל תקופת האבולוציה.

נמצא שתקשורת אקוסטית קיימת הן באב הקדמון האחרון של ציפורים חיות והן באב הקדום ביותר של תנינים חיים. כל אחד מהאבות הקדמונים הללו הוא בן כ-100 מיליון שנה. ניתן לשער שהקשר האקוסטי היה קיים גם באב הקדמון המשותף של שני הקלאדים הללו, כלומר לפני 250 מיליון שנה.

עובדה מעניינת:

מינים מסוימים של בעלי חיים דמויי שממית מסוגלים להשמיע את הקולות הכי לא צפויים עבור לטאה - נביחות, נקישות, ציוץ וכו'.

בסקוומטים, תקשורת אקוסטית נדירה למדי, מה שעשוי לנבוע מהתרחשות ממוקדת יותר אך ורק ביצורים ליליים כגון שממיות (Gekkota). שינויים אבולוציוניים עדכניים יחסית הובילו להופעתה של תקשורת אקוסטית בכמה מינים מבודדים פילוגנטית של סלמנדרות וצבים.

למבט מפורט יותר על הניואנסים של המחקר, אני ממליץ להסתכל על מדענים מדווחים и חומרים נוספים אליו.

אפילוג

אם נסכם את כל התוצאות שתוארו לעיל, אנו יכולים לומר בביטחון כמעט מלא שהתפתחות תקשורת אקוסטית קשורה בדרך זו או אחרת לאורח החיים הלילי. זה מאשש את התיאוריה לגבי השפעת האקולוגיה (הסביבה) על המאפיינים האבולוציוניים של המין. עם זאת, לנוכחות של תקשורת אקוסטית אין כמעט השפעה על גיוון המינים בקנה מידה גדול.

חוקרים מצאו גם שתקשורת קול הופיעה לפני כ-100-200 מיליון שנים, וכמה מינים של ארבע רגליים נשאו את היכולת הזו לאורך זמן זה כמעט ללא שינויים.

ראוי לציין שלנוכחות של תקשורת אקוסטית ליצורים ליליים, למרות שזה יתרון ברור, אין השפעה שלילית על המעבר לאורח חיים ביום. עובדה פשוטה זו מאושרת על ידי העובדה שמינים רבים שהיו בעבר ליליים, לאחר שעברו לאורח חיים יומי, לא איבדו את היכולת הזו.

לפי מחקר זה, תקשורת באמצעות צלילים יכולה להיקרא התכונה האבולוציונית היציבה ביותר. ברגע שהיכולת הזו הופיעה, היא כמעט ולא נעלמה במהלך האבולוציה, מה שלא קורה בסוגים אחרים של איתות, כמו צבעים בהירים או צורות גוף חריגות, נוצות או פרווה.

החוקרים אומרים שהניתוח שלהם של הקשר בין תקשורת אקוסטית לסביבה עשוי לחול על תכונות אבולוציוניות אחרות. בעבר חשבו שהשפעת האקולוגיה על שיטות העברת אותות מוגבלת להבדלים בין מינים קרובים. עם זאת, בהתבסס על העבודה שתוארה לעיל, ניתן לקבוע בביטחון שסוגי העברת האותות הבסיסיים משתנים גם בהתאם לשינויים בסביבת החיה.

יום שישי מחוץ לראש:

הדגמה נהדרת למגוון המדהים של צלילים שמינים שונים של ציפורים משמיעים.

Off-top 2.0:

לפעמים בעלי חיים משמיעים קולות מאוד יוצאי דופן ומצחיקים.

תודה שצפיתם, תישארו סקרנים ושבוע טוב לכולם! 🙂

כמה מודעות 🙂

תודה שנשארת איתנו. האם אתה אוהב את המאמרים שלנו? רוצים לראות עוד תוכן מעניין? תמכו בנו על ידי ביצוע הזמנה או המלצה לחברים, Cloud VPS למפתחים החל מ-$4.99, אנלוגי ייחודי של שרתים ברמת הכניסה, שהומצא על ידינו עבורכם: כל האמת על VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 ליבות) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps החל מ-$19 או איך לשתף שרת? (זמין עם RAID1 ו-RAID10, עד 24 ליבות ועד 40GB DDR4).

Dell R730xd זול פי 2 במרכז הנתונים Equinix Tier IV באמסטרדם? רק כאן 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV החל מ-$199 בהולנד! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - החל מ-$99! לקרוא על כיצד לבנות תשתיות קורפ. מחלקה עם שימוש בשרתי Dell R730xd E5-2650 v4 בשווי 9000 יורו עבור אגורה?

מקור: www.habr.com