W świecie zwierząt, w tym także wśród ludzi, istnieje wiele metod przekazywania informacji. Może to być energiczny taniec, jak u ptaków rajskich, sygnalizujący gotowość samca do rozmnażania; może to być jaskrawa barwa, jak u drzewnych żab Amazonii, informująca o ich toksyczności; może to być zapach, jak u psów, oznaczający granice terytorium. Jednak najpowszechniejszą formą komunikacji dla większości rozwiniętych zwierząt jest komunikacja akustyczna, czyli wykorzystanie dźwięków. Nawet małe dzieci uczymy od najmłodszych lat, jak mówi każde zwierzę: krowa — mu-mu-mu, pies — hau-hau itd. Dla nas werbalna, czyli akustyczna, komunikacja jest nieodłącznym aspektem socjalizacji. To samo można powiedzieć o innych przedstawicielach fauny. Naukowcy z Uniwersytetu Hainanu (Chiny) postanowili zajrzeć w przeszłość, aby zrozumieć ewolucję komunikacji akustycznej. Jak powszechna jest komunikacja akustyczna wśród zwierząt, kiedy się zaczęła i dlaczego stała się dominującą metodą przekazywania informacji? O tym dowiemy się z raportu badaczy. Zaczynajmy.
Podstawa badania
Na tym etapie ewolucji wiele przedstawicieli fauny w pełni wprowadziło sygnały akustyczne w swój rytm życia. Dźwięki wydawane przez zwierzęta są wykorzystywane do przyciągania partnerów (śpiew ptaków, kumkanie żab itd.), do wykrywania lub dezorientacji wroga (krzyk sójki, sygnalizujący drapieżnikowi, że został zauważony i pułapka nie zadziała, więc lepiej się wycofać), do przekazywania informacji o dostępności pokarmu (kury, znalazłszy pokarm, wydają charakterystyczny dźwięk, aby przyciągnąć uwagę swojego potomstwa) itd.
Ciekawy fakt:
Samiec dzwonka jednookiego (Procnias albus) wydaje zalotny krzyk o głośności 125 dB (silnik odrzutowy — 120-140 dB), będąc jednocześnie najgłośniejszym ptakiem na świecie.
Badania nad sygnałami akustycznymi i ich ewolucją prowadzone są już od dłuższego czasu. Uzyskane w wyniku tych prac dane przyczyniają się do lepszego zrozumienia, jak ludzie wykorzystują dźwięki, a co za tym idzie, jak kształtowały się różne języki w różnych regionach świata. Niemniej jednak tego rodzaju badania nie dotyczyły samego powstania komunikacji akustycznej jako zjawiska. Jednym z fundamentalnych pytań, na które jak dotąd nikt nie odpowiedział, jest – dlaczego powstała komunikacja akustyczna?
Jest wiele pytań, które wymagają odpowiedzi. Po pierwsze, jakie konkretne czynniki ekologiczne wpłynęły na powstanie i rozwój tego typu przekazywania informacji? Po drugie, czy komunikacja akustyczna była związana z specjacją, tzn. czy przyczynia się do rozszerzenia gatunku i zapobiega jego wyginięciu? Po trzecie, czy obecność komunikacji akustycznej jest stabilna ewolucyjnie po jej rozwoju? I w końcu, czy komunikacja akustyczna rozwijała się równolegle w różnych grupach zwierząt, czy też ma wspólnego przodka dla wszystkich gatunków?
Odpowiedzi na te pytania, zdaniem samych naukowców, są ważne nie tylko dla zrozumienia komunikacji akustycznej jako takiej, ale również dla zrozumienia ewolucji i zmian behawioralnych u zwierząt. Na przykład istnieje teoria, że środowisko życia ma duży wpływ na dobór płciowy i komunikację u niektórych gatunków zwierząt. Trudno na razie ocenić, czy ta teoria ma zastosowanie do formowania sygnałów, ale jest to możliwe. Naukowcy przypominają także, że już Darwin mówił o tym, że w kształtowaniu par u niektórych gatunków kluczową rolę odgrywają właśnie sygnały dźwiękowe. Zatem sygnały akustyczne mają wpływ na specjację.
W badaniu tym badacze postanowili zbadać ewolucję sygnałów dźwiękowych u czworonogów, stosując podejście filogenezy (ujawniając związki między różnymi gatunkami). Główny nacisk położono na pochodzenie komunikacji akustycznej, a nie na jej formę czy funkcje. W badaniu wykorzystano dane z 1799 różnych gatunków, a także uwzględniono czynnik rytmu dobowego (gatunki o dziennej i nocnej aktywności). Ponadto przeprowadzono badania związku między komunikacją akustyczną a stopniem dywersyfikacji gatunków, tzn. ich rozpowszechnieniem, za pomocą modelu specjacji-wymierania. Sprawdzono również filogenezyczny konserwatyzm w obecności komunikacji akustycznej między gatunkami.
Wyniki badania
Wśród czworonogów większość płazów, ssaków, ptaków i krokodyli posiada komunikację akustyczną, podczas gdy większość gadów i żółwi jej nie ma. Wśród płazów ten rodzaj przekazu informacji nie występuje u ceciCaecilian, ale występuje u niektórych gatunków salamandr i u większości żab (u 39 z 41 rozpatrywanych gatunków). Komunikacja akustyczna nie występuje także u węży i wszystkich rodzin jaszczurek, z wyjątkiem dwóch — Gekkonidae (gekkonowate), Phyllodactylidae. W rzędzie żółwi zaledwie 2 z 14 rodzin posiadają komunikację akustyczną. Niezbyt zaskakujące było, że wśród rozpatrywanych 173 gatunków ptaków komunikacja akustyczna występowała u wszystkich. 120 z 125 rodzin ssaków również wykazało obecność tej cechy.
Ciekawy fakt:
Salamandry charakteryzują się niezwykłymi zdolnościami regeneracyjnymi i potrafią odrosnąć nie tylko ogon, ale i łapkę; salamandry, w przeciwieństwie do wielu swoich krewnych, nie składają jaj, a są żyworodne; jedna z największych salamandr — japońska olbrzymka — waży 35 kg.
Podsumowując te dane, można stwierdzić, że akustyczny przekaz informacji występuje u 69% przedstawicieli czworonogów.
Tabela nr 1: procent posiadaczy akustycznego przekazu informacji wśród rozpatrywanych gatunków czworonogów.
Ustalając przybliżone rozpowszechnienie komunikacji akustycznej wśród gatunków, konieczne było zrozumienie związku między tą umiejętnością a zachowaniem zwierząt (nocnym lub dziennym).
Wśród kilku modeli opisujących tę zależność dla każdego gatunku wybrano model, odpowiedni do uśrednionego opisu relacji akustyki i zachowania dla wszystkich gatunków. Model ten (Tabela nr 2) przedstawia wszystkie możliwe zalety i wady związane z tymi dwoma wariantami zachowania zwierząt.
Tabela nr 2: analiza związku między komunikacją akustyczną a zachowaniem zwierzęcia (dziennym / nocnym).
Ustalono wyraźną zależność komunikacji akustycznej od zachowania oraz wyważoną wzajemną zależność. Co ciekawe, nie znaleziono odwrotnej zależności — zachowania od komunikacji akustycznej.
Analiza filogenezy wykazała bliskie powiązanie akustyki z nocnym trybem życia (Tabela nr 3).
Tabela nr 3: filogeneza związku komunikacji akustycznej z dziennym / nocnym trybem życia.
Analiza danych wykazała również, że obecność komunikacji akustycznej nie miała wpływu na tempo dyweryfikacji w filogenezie czworonogów. Średnie wskaźniki dyweryfikacji (specjacja — wymieranie; r = 0,08 zdarzeń na milion lat) były takie same zarówno dla linii gatunków z komunikacją akustyczną, jak i dla linii bez tego umiejętności. W związku z tym można przypuszczać, że obecność/nieobecność komunikacji akustycznej nie miała praktycznie żadnego wpływu na rozpowszechnienie danego gatunku ani na zdarzenia związane z jego powstawaniem lub wymieraniem.
Obraz nr 1: wykres ewolucji komunikacji akustycznej wśród różnych czworonogów.
Naukowcy sugerują, że komunikacja akustyczna rozwijała się prawdopodobnie niezależnie w każdej grupie głównej czworonogów, ale jej pochodzenie było odległe w wielu głównych kladach (~ 100–200 mln lat temu).
Na przykład, komunikacja akustyczna rozwijała się dość wcześnie w filogenezie rzędu bezogonowych płazów (Anura), ale całkowicie brakuje jej w grupie siostrzanej dla wszystkich innych współczesnych żab z kladów, które zawierają rodziny Ascaphidae (żaby ogoniaste) oraz Leiopelmatidae (leiopelmy).
Ciekawy fakt:
Leiopelmy są endemitami Nowej Zelandii i są uważane za długowieczne wśród żab — samce żyją do 37 lat, a samice do 35 lat.
U ssaków, podobnie jak u żab, akustyczna komunikacja pojawiła się około 200 milionów lat temu. Niektóre gatunki utraciły ten umiejętność w trakcie ewolucji, jednak zdecydowana większość przekazała ją do naszych czasów. Wyjątkiem są ptaki, które najwyraźniej są jedynymi, które nie rozstały się z akustyczną komunikacją przez cały okres ewolucji.
Ustalone zostało, że akustyczna komunikacja była obecna zarówno u najbliższego przodka współczesnych ptaków, jak i u najstarszego przodka współczesnych krokodyli. Obydwa z tych przodków mają około 100 milionów lat. Można przypuszczać, że akustyczna komunikacja istniała także u wspólnego przodka tych dwóch grup, czyli jeszcze 250 milionów lat temu.
Ciekawy fakt:
Niektóre gatunki gekonów potrafią wydawać najbardziej zaskakujące dźwięki jak na jaszczurkę — szczekanie, klikanie, ćwierkanie itp.
U gadów akustyczna komunikacja występuje stosunkowo rzadko, co może być związane z bardziej wąskim pojawieniem się wyłącznie u stworzeń o nocnym trybie życia, takich jak gekony (Gekkota). Stosunkowo niedawne zmiany ewolucyjne doprowadziły do pojawienia się akustycznej komunikacji u niektórych filogenetycznie izolowanych gatunków salamander i żółwi.
Aby lepiej zapoznać się z niuansami badania, polecam zajrzeć do i do niego.
Epilog
Podsumowując wszystkie opisane powyżej wyniki, można z praktyczną pewnością stwierdzić, że rozwój akustycznej komunikacji w pewien sposób jest związany z nocnym trybem życia. Potwierdza to teorię o wpływie ekologii (środowiska życia) na cechy ewolucyjne gatunku. Niemniej jednak, obecność akustycznej komunikacji właściwie nie ma wpływu na dywersyfikację gatunku w długim okresie czasowym.
Badacze ustalili również, że dźwiękowa komunikacja powstała około 100-200 milionów lat temu, a niektóre gatunki czworonogów utrzymały tę zdolność przez cały ten czas prawie bez żadnych zmian.
Należy zauważyć, że obecność akustycznej komunikacji u nocnych stworzeń, choć jest wyraźnym plusem, nie ma negatywnego wpływu na przejście do trybu dziennego. Ten prosty fakt potwierdzają liczne gatunki, które wcześniej prowadziły nocny tryb życia, a po przejściu do dziennego trybu nie utraciły tej zdolności.
Komunikacja za pomocą dźwięków według tych badań może być uznawana za najbardziej trwałą cechę ewolucyjną. Kiedy ta umiejętność się pojawiała, praktycznie nigdy nie znikała w trakcie ewolucji, czego nie można powiedzieć o innych typach sygnałów, takich jak jaskrawy kolor lub niezwykła forma ciała, piór czy futra.
Według badaczy, ich analiza związku akustycznej komunikacji i środowiska może być stosowana również do innych cech ewolucyjnych. Wcześniej uważano, że wpływ ekologii na metody przesyłania sygnałów ogranicza się do różnic pomiędzy blisko spokrewnionymi gatunkami. Jednak na podstawie wcześniej opisanego badania, można z pewnością stwierdzić, że fundamentalne typy przesyłania sygnałów również zmieniają się w odpowiedzi na zmiany w środowisku, w którym żyją zwierzęta.
Piątkowy offtop:
Znakomita demonstracja niewiarygodnego bogactwa dźwięków wydawanych przez różne gatunki ptaków.
Off-top 2.0:
Czasami zwierzęta wydają bardzo niezwykłe i zabawne dźwięki.
Dziękuję za uwagę, bądźcie ciekawi i życzę wszystkim udanego weekendu, chłopaki! 🙂
Trochę reklamy 🙂
Dziękujemy, że jesteś z nami. Podobają Ci się nasze artykuły? Chcesz zobaczyć więcej interesujących materiałów? Wspieraj nas składając zamówienie lub polecając nas znajomym, , unikatowy odpowiednik serwerów entry-level, który został stworzony przez nas dla Ciebie: (dostępne opcje z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40GB DDR4).
Dell R730xd dwa razy tańszy w centrum danych Equinix Tier IV w Amsterdamie? Tylko u nas w Holandii! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — od 99 dolarów! Czytaj o tym
Źródło: habr.com
