무무, 멍멍, 꽥꽥 소리: 음향 통신의 진화

인간을 포함한 동물의 세계에는 서로 정보를 전달하는 방법이 다양합니다. 이것은 극락조의 춤처럼 활력 넘치는 춤일 수 있으며, 이는 남성이 출산할 준비가 되었음을 나타냅니다. 아마존의 청개구리처럼 밝은 색일 수 있으며, 이는 독성을 나타냅니다. 영토 경계를 표시하는 송곳니 같은 냄새일 수도 있습니다. 그러나 대부분의 발달된 동물에게 가장 흔한 것은 음향 의사소통, 즉 소리를 사용하는 것입니다. 우리는 요람에서 아이들에게 소-무무무, 개-멍멍 등 누가 어떻게 말하는지 가르칩니다. 우리에게 있어 언어적, 즉 청각적 의사소통은 사회화의 필수적인 측면입니다. 동물상의 다른 대표자들에 대해서도 마찬가지입니다. 중국 하이난 대학교의 과학자들은 음향 커뮤니케이션의 진화를 이해하기 위해 과거를 조사하기로 결정했습니다. 동물들 사이에서 음향 의사소통은 얼마나 흔하고, 언제 시작되었으며, 왜 이것이 정보 전송의 지배적인 방법이 되었습니까? 우리는 연구원의 보고서에서 이에 대해 배웁니다. 가다.

연구기반

진화적 발달의 이 단계에서 동물군의 많은 대표자들은 음향 신호를 생활 리듬에 완전히 통합했습니다. 동물이 내는 소리는 파트너(새의 노래, 짖는 두꺼비 등)를 유인하고, 적을 탐지하거나 방향 감각을 잃게 하는 데 사용됩니다(제이가 탐지되어 매복 공격이 작동하지 않음을 포식자에게 알리는 울음소리). 퇴각하는 것이 더 낫습니다), 음식의 존재에 대한 정보를 전달하기 위해 (암탉이 음식을 발견하고 자손의 관심을 끌기 위해 특징적인 소리를 냄) 등을 전달합니다.

흥미로운 사실 ​​:

수컷 외발수염 벨지기(프로크니아스 알부스) 125dB(제트 엔진 - 120-140dB)의 짝짓기 소리를 내며 지구상에서 가장 큰 새입니다.

음향 신호와 그 진화에 대한 연구는 꽤 오랫동안 수행되어 왔습니다. 이러한 작업을 통해 얻은 데이터는 사람들이 소리를 사용하는 방식과 그에 따라 지구의 여러 지역에서 서로 다른 언어가 어떻게 형성되었는지를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 그러나 그러한 연구에서는 현상으로서의 음향 의사소통의 기원 자체를 다루지 않았습니다. 아직까지 아무도 대답하지 못한 근본적인 질문 중 하나는 음향 커뮤니케이션이 왜 발생했는가입니다.

답변이 필요한 질문이 많이 있습니다. 첫째, 이러한 유형의 정보 전달의 출현과 형성에 영향을 미치는 환경 요인은 무엇입니까? 둘째, 종분화와 관련된 음향통신이었다. 종의 확산과 멸종 방지에 도움이 됩니까? 셋째, 일단 발달되면 음향 연결의 존재가 진화론적으로 안정적인가? 그리고 마지막으로 음향 의사소통은 서로 다른 동물 그룹에서 동시에 진화했습니까, 아니면 모든 생물의 공통 조상을 가지고 있습니까?

과학자들 자신에 따르면 이러한 질문에 대한 답은 음향 의사소통 자체를 이해하는 것뿐만 아니라 동물의 진화와 행동 변화를 이해하는 데에도 중요합니다. 예를 들어, 일부 동물종에서는 서식지가 성적 선택과 의사소통에 큰 영향을 미친다는 이론이 있습니다. 이 이론이 신호 생성에 적용 가능한지 말하기는 어렵지만 가능합니다. 과학자들은 또한 다윈이 일부 종에서는 소리 신호가 쌍을 형성하는 데 중요한 역할을 한다고 말한 것을 기억합니다. 따라서 음향 신호는 종분화에 영향을 미칩니다.

이 연구에서 연구자들은 계통발생적 접근법(다른 종 간의 관계 식별)을 사용하여 네발동물의 소리 신호의 진화를 고려하기로 결정했습니다. 주요 강조점은 형태나 기능보다는 음향 연결의 기원에 있습니다. 이 연구에서는 1799종의 서로 다른 종의 데이터를 사용했으며 일주 행동 요인(낮과 밤에 활동하는 종)도 고려했습니다. 또한, 음향 의사소통과 종 다양성 정도 사이의 관계가 연구되었습니다. 종분화-멸종 모델을 통한 그들의 보급. 종 간의 음향 관계가 있는 경우 계통발생적 보존성도 테스트되었습니다.

연구 결과

네발동물 중에서 대부분의 양서류, 포유류, 새, 악어는 음향 의사소통을 하는 반면, 대부분의 비늘과 거북이는 그렇지 않습니다. 양서류에서는 이러한 유형의 정보 전달이 무족동물에서는 존재하지 않습니다.카이실리안), 그러나 도롱뇽의 일부 종과 대부분의 개구리(고려된 39종 중 41종)에 존재합니다. 또한 두 종류를 제외한 뱀과 모든 도마뱀 과에서는 음향 의사소통이 불가능합니다. 도마뱀붙이과 (게코), Phyllodactylidae. 거북이목에서는 2과 중 14과만이 청각적 의사소통을 할 수 있습니다. 고려된 173종의 조류 중에서 모두 음향적 연관성이 있을 것으로 예상됩니다. 포유류 120과 중 125과에서도 이러한 특징이 나타났습니다.

흥미로운 사실 ​​:

도롱뇽은 놀라운 재생 능력을 갖고 있으며 꼬리뿐만 아니라 발도 다시 자랄 수 있습니다. 도롱뇽은 많은 친척과 달리 알을 낳지 않지만 태생입니다. 가장 큰 도롱뇽 중 하나인 일본 거대 도롱뇽의 무게는 35kg입니다.

이러한 데이터를 요약하면 정보의 음향 전달이 네발동물의 69%에 존재한다고 말할 수 있습니다.

표 1: 고려되는 네발동물 종 중 정보의 음향 전송 소유자의 비율.

종 간의 음향 의사소통의 대략적인 분포를 확립한 후에는 이 기술과 동물의 행동(야행성 또는 주간) 사이의 관계를 이해하는 것이 필요했습니다.

각 종에 대한 이러한 관계를 설명하는 여러 모델 중에서 모든 종에 대한 음향-행동 관계의 평균 설명에 적합한 모델이 선택되었습니다. 이 모델(표 2)은 두 가지 유형의 동물 행동에 대한 이러한 기술의 가능한 모든 장단점을 보여줍니다.

표 2: 음향 의사소통과 동물 행동(주간/야간) 간의 관계 분석.

행동에 대한 음향 의사소통의 명확한 의존성과 균형 잡힌 상호 의존성이 확립되었습니다. 그러나 흥미롭게도 음향 결합과의 역관계(역의 관계)는 발견되지 않았습니다.

계통발생학적 분석은 음향학과 야간 생활방식 사이의 밀접한 연관성을 보여주었습니다(표 3).

표 3: 음향 의사소통과 주간/야간 생활방식 사이의 관계에 대한 계통발생학적 분석.

데이터 분석에 따르면 음향 연결성의 존재는 네발동물 계통발생의 다양화 속도에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 따라서 평균 다양성 비율(종분화-멸종; r = 백만년당 0.08건)은 음향 의사소통이 가능한 종의 계통과 이 기술이 없는 계통 모두에서 동일했습니다. 따라서 음향 의사소통의 유무는 특정 종의 출현이나 종의 형성이나 멸종과 관련된 사건에 사실상 아무런 영향을 미치지 않는다고 가정할 수 있습니다.

이미지 #1: 다양한 네발동물 간의 음향 의사소통 진화의 연대표.

과학자들은 음향 의사소통이 각 주요 네발동물 그룹에서 독립적으로 진화했을 가능성이 높지만 그 기원은 많은 주요 분기군에서 고대(약 100억~200억년 전)에 발생했다고 제안합니다.

예를 들어, 청각적 의사소통은 무꼬리양서류(Tailless Amphibians)목의 계통발생 초기에 발달했습니다.아누 라), 그러나 자매 그룹에는 가족을 포함하는 계통의 다른 모든 살아있는 개구리가 전혀 없습니다. Ascaphidae (꼬리개구리) 그리고 Leiopelmatidae (리오펠마).

흥미로운 사실 ​​:

리오펠름(Liopelms)은 뉴질랜드 고유종이며 가장 오래 사는 개구리로 간주됩니다. 수컷은 최대 37년, 암컷은 최대 35년까지 삽니다.

개구리와 같은 포유류에서는 음향 의사소통이 약 200억년 전에 발생했습니다. 일부 종은 진화하는 동안 이 기술을 잃었지만, 대다수는 오늘날까지 이 기술을 가지고 있습니다. 진화의 전체 기간 동안 음향 의사 소통을 중단하지 않은 유일한 새인 새는 예외로 간주 될 수 있습니다.

살아있는 새의 가장 최근 조상과 살아있는 악어의 가장 오래된 조상 모두에게 음향 의사소통이 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 이들 조상 각각의 나이는 약 100억년입니다. 이 두 계통군의 공통 조상, 즉 250억 XNUMX천만년 전에도 음향 연결이 존재했다고 추정할 수 있습니다.

흥미로운 사실 ​​:

도마뱀붙이 같은 동물의 일부 종은 짖는 소리, 딸깍거리는 소리, 지저귀는 소리 등 도마뱀에게 가장 예상치 못한 소리를 낼 수 있습니다.

Squamates에서는 음향 의사소통이 매우 드물며, 이는 도마뱀붙이(Gekkota)와 같은 야행성 생물에서만 더 좁게 집중적으로 발생하기 때문일 수 있습니다. 비교적 최근의 진화적 변화로 인해 계통발생적으로 분리된 일부 도롱뇽과 거북이 종에서 음향 의사소통이 출현하게 되었습니다.

연구의 뉘앙스를 더 자세히 살펴보려면 다음을 살펴보는 것이 좋습니다. 과학자 보고서 и 추가 자료 그에게.

커튼콜

위에서 설명한 모든 결과를 요약하면 음향 의사소통의 발달이 어떤 식으로든 야행성 생활 방식과 연결되어 있다고 거의 확신을 가지고 말할 수 있습니다. 이는 종의 진화적 특성에 생태학(환경)이 미치는 영향에 대한 이론을 확증합니다. 그러나 음향 의사소통의 존재는 장기간에 걸쳐 종의 다양화에 사실상 영향을 미치지 않습니다.

연구자들은 또한 소리 의사소통이 약 100억~200억년 전에 나타났으며, 일부 네발동물 종은 이 기간 동안 사실상 아무런 변화 없이 이 능력을 가지고 있다는 것을 발견했습니다.

야행성 생물에 대한 음향 의사소통의 존재는 분명한 이점이지만 주간 생활 방식으로의 전환에 부정적인 영향을 미치지 않는다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이 단순한 사실은 이전에 야행성이었던 많은 종들이 일주 생활 방식으로 전환한 후에도 이 능력을 잃지 않았다는 사실에 의해 확인됩니다.

본 연구에 따르면 소리를 이용한 의사소통은 가장 안정적인 진화적 특성이라 할 수 있다. 이 능력은 한번 출현하면 진화 과정에서 거의 사라지지 않습니다. 이는 밝은 색상이나 특이한 체형, 깃털 또는 털과 같은 다른 유형의 신호에서는 그렇지 않습니다.

연구자들은 음향 의사소통과 환경 사이의 관계에 대한 분석이 다른 진화적 특성에도 적용될 수 있다고 말합니다. 이전에는 신호 전달 방법에 대한 생태학의 영향이 밀접하게 관련된 종 간의 차이로 제한된다고 생각되었습니다. 그러나 위에서 설명한 연구를 바탕으로 동물의 환경 변화에 따라 신호 전송의 기본 유형도 변경된다는 것을 자신있게 말할 수 있습니다.

금요일 오프탑:

다양한 종의 새들이 내는 믿을 수 없을 정도로 다양한 소리를 훌륭하게 보여줍니다.

오프탑 2.0:

때때로 동물들은 매우 특이하고 재미있는 소리를 냅니다.

읽어주셔서 감사합니다. 호기심을 갖고 즐거운 주말 보내세요! 🙂

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출처 : habr.com