Relațiile dintre parteneri, pline de grijă, gesturi de atenție și empatie, sunt numite de poeți iubire, iar biologii le consideră o interacțiune sexuală, orientată spre supraviețuire și continuarea speciei. Unele specii preferă să recurgă la cantitate — să se reproduca cu cât mai mulți parteneri, pentru a crește progenitura, sporind astfel șansele de supraviețuire a întregii specii. Altele, însă, formează perechi monogame, care pot înceta să existe doar după moartea unuia dintre parteneri. Mulți ani, oamenii de știință au crezut că prima variantă este considerabil mai profitabilă, dar acest lucru nu este chiar așa. Perechile monogame, de obicei, își cresc împreună progenitura, adică le protejează de prădători, caută hrană și îi învață anumite abilități, în timp ce în relațiile poligame, toate acestea, cel mai adesea, cad pe umerii fragili ai femelelor. Desigur, există și excepții, dar astăzi nu despre ele. O altă întrebare care i-a interesat pe biologii mult timp a fost — de ce masculii continuă să manifeste gesturi de atenție față de femele, chiar și atunci când perechea lor este deja formată și există de câțiva ani? Ce determină acest comportament, ce beneficii aduce și ce aspecte evolutive sunt asociate cu acesta? La aceste întrebări vom găsi răspunsurile în raportul grupului de cercetare. Să începem.
Baza cercetării
Având în vedere tema cercetării, nu ne vom concentra asupra speciilor de păsări poligame, ci ne vom axa pe romantici înaripați, care se îndrăgostesc o dată pentru totdeauna.
Când vorbim despre monogamie, merită menționat că există mai multe tipuri, în funcție de durată: un sezon, câțiva ani și pentru o viață întreagă.
Printre păsări, cea mai răspândită formă este monogamia sezonieră. Un exemplu strălucit îl reprezintă gâștele sălbatice. Femelele se ocupă de cuib și clocirea ouălor, iar masculul de apărarea teritoriului. În a doua zi după eclozare, familia se îndreaptă spre cel mai apropiat corp de apă, unde gâștele își învață să-și caute hrană. În caz de pericol, întâmpinat pe apă, femela apără cu fervoare progenitura, în timp ce masculul, amintindu-și de treburile importante, se salvează prin fugă. Nu sunt cele mai ideale relații, oricum ar fi.
Familia gâștelor sălbatice.
În ceea ce privește relațiile bazate pe stabilitate, berzele sunt cele mai bune în această privință. Ele formează un cuplu monogam pe viață și chiar și locul de cuibărire nu-l schimbă fără un motiv serios. Un cuib de berze, care poate cântări până la 250 kg și avea un diametru de 1,5 m, le servește timp de mulți ani, dacă fenomenele naturale sau intervențiile umane nu îl distrug. În Republica Cehă există un cuib care a fost construit încă din 1864.
Abilitățile de construcție ale berzelor nu necesită evaluare atunci când vezi astfel de construcții.
Spre deosebire de gâștele sălbatice, la berze domnește egalitatea obligațiilor: ambele parteneri incubează ouăle, caută hrană, îi învață pe pui să zboare și îi protejează de pericole. Rolul important în relațiile berzelor îl au diverse ritualuri: cântatul, dansurile etc. Cel mai curios este că aceste ritualuri se desfășoară nu doar în perioada formării cuplului (la prima întâlnire), ci și pe parcursul întregii vieți împreună (chiar și când masculul schimbă femela în timpul incubației, el execută un mic dans). Pentru noi, aceasta pare foarte drăguț, romantic și absolut nelogic, deoarece din punct de vedere biologic un astfel de comportament nu aduce niciun beneficiu. Așa e? Și aici putem trece cu ușurință la examinarea studiului care trebuia să răspundă acestei întrebări.
Etologii* consideră că manifestarea constantă a sentimentelor masculine este legată de menținerea stării reproductive la femele.
Etologia* este știința care studiază comportamentul genetic, adică instinctele.
În același timp, rămâne neclar de ce un astfel de comportament persistă nu doar în perioada inițială de împerechere, ci pe durata întregii vieți, deoarece masculilor le-ar fi mai logic să investească mai multă energie și efort în progenitură, nu în demonstrarea sentimentelor față de femelă. Până în prezent, mulți cercetători au considerat că intensitatea exprimării atașamentului față de femelă influențează direct calitatea împerecherii și, prin urmare, a progeniturii (adică numărul de ouă depuse).
Un mascul dintr-unul dintre speciile de păsări paradisiace dansează în fața femelei. Așa cum vedem, masculul arată mult mai strălucitor decât femela.
Această teorie este susținută de observații. Femela, al cărei partener este un frumos nescris și cel mai bun zburător din sat, depune mai mult efort în îngrijirea descendenței, decât dacă masculul nu ar fi nici pești, nici carne. Sună amuzant și ciudat, dar ritualurile pe care le desfășoară masculii în fața femelelor sunt menite să demonstreze nu doar frumusețea, ci și puterea. Așa s-a întâmplat că penajul strălucitor, cântul frumos și alte manifestări de atenție din partea masculilor sunt, pentru femele, doar semnale cognitive, pe care le decodează ca informații despre mascul.
Cercetătorii de la universitățile din Carolina de Nord și Chicago, ale căror lucrări le discutăm astăzi, consideră că un astfel de comportament al masculilor are scopul de a optimiza comportamentul femelelor în ceea ce privește procesul de reproducție.
Modelul propus de cercetători se bazează pe numeroase experimente, care au arătat că intensificarea acestor semnale din partea masculilor crește contribuția femelelor în procesul de continuare a speciei. Există o ipoteză conform căreia sursa acestor efecte stimulative sunt răspunsurile perceptuale, care apar din proprietățile mediului înconjurător, semnalele și sistemul nervos ca atare. Până în prezent, sunt cunoscute aproximativ 100 de exemple de astfel de »abateri« de la sistemele senzoriale obișnuite (auditie, vedere și miros).
Când masculul își demonstrează din nou avantajele în fața altor masculi, acest lucru poate avea un impact pozitiv asupra lui însuși (femela îl va alege cu siguranță). Dar pentru femelă, acest lucru poate fi un dezavantaj, deoarece va diminua realizarea reproductivă viitoare. Cu alte cuvinte, avem o situație de „a depăși așteptările”. Masculul, care este semnificativ mai bun decât ceilalți masculi și arată constant semne de interes față de femelă, va obține dorința - împerecherea și continuarea speciei sale. Femela, pe de altă parte, care așteaptă un comportament similar din partea altor masculi, dar nu l-a primit, se poate afla într-o situație tragică. Acest caz este denumit de cercetători conflict intersexual: demonstrarea de către masculi a frumuseții lor crește în populație, iar printre femele crește rezistența la această tactică.
Această conflict a fost modelat printr-o abordare computațională (rețele neuronale). În modelele obținute, semnalizatorul (sursa semnalului - masculul) utilizează percepția receptorului (receptorul semnalului - femela), care stimulează semnalele în detrimentul percepției. La un moment dat, percepția semnalelor din populația femelelor suferă o schimbare (un fel de mutație), ceea ce va reduce semnificativ forța semnalelor sursei (masculul). O creștere treptată a acestor schimbări va conduce la faptul că un anumit tip de semnal va deveni complet ineficient. Pe parcursul acestor schimbări, unele semnale dispar, pierzându-și puterea, dar altele apar, iar procesul începe din nou.
Această sistem destul de complicat este destul de simplu în practică. Imaginează-ți că a apărut un mascul cu o pană strălucitoare (una singură), el se deosebește de ceilalți, iar femelele îi acordă preferință. Apoi apare un mascul cu două pene strălucitoare, apoi cu trei și așa mai departe. Dar forța acestui semnal, din cauza creșterii și răspândirii sale, începe să scadă proporțional. Și atunci, dintr-odată, apare un mascul care poate cânta frumos și construi cuiburi. Drept urmare, penajul frumos ca semnal își pierde eficiența și începe să se degradeze.
Cu toate acestea, există întotdeauna excepții de la reguli - unele conflicte intergeneraționale pot evolua în colaborări intergeneraționale complete și foarte eficiente.
Schema apariției conflictului intergenerațional și a colaborării intergenerațional.
Ideea este că un mascul cu un semnal mai pronunțat determină femela să depună nu trei ouă, ci patru. Pentru mascul este bine - va avea mai multă descendență cu fondul său genetic. Pentru femelă - nu foarte bine, deoarece va trebui să cheltuie mai multă energie pentru a se asigura că toată descendența supraviețuiește și ajunge la vârsta de independență. Prin urmare, femelele încep să evolueze paralel cu masculii, pentru a fi mai rezistente la semnalele lor. Ca urmare, pot exista două căi: conflict sau colaborare.
În cazul colaborării, femelele evoluează astfel încât să depună 3 ouă, la fel ca înainte de apariția unui semnal mai puternic din partea masculilor, dar continuă să răspundă la aceste semnale. Iată-o pe fetele inteligente din lumea naturii. Astfel, se formează nu doar un cuplu, ci un cuplu care se susține reciproc la un nivel optim pentru continuarea speciei în termeni de interacțiune semnal-răspuns.
Masculii însă nu pot evolua înapoi, ca să spunem așa. Semnalele lor amplificate către femele dau rezultate sub forma unei depuneri de trei ouă, adică nu este ceea ce se aștepta. Totuși, reducerea semnalului la nivelul anterior ar fi, de asemenea, ineficientă, deoarece va duce la o scădere a numărului de ouă depuse la două. Se dovedește a fi un cerc vicios — masculii nu pot reduce puterea semnalului și nu o pot mări, deoarece femelele, în primul caz, vor da mai puțin progenitură, iar în al doilea, nu vor răspunde.
Desigur, nici masculii, nici femelele nu au vreo intenție malefică sau dorința de a se subordona unul altuia. Întregul acest proces are loc la nivel genetic și este destinat exclusiv bunăstării progeniturii unei perechi anume și prosperității speciei în ansamblu.
Rezultatele cercetării
Folosind modelarea matematică, oamenii de știință au evaluat condițiile în care poate apărea colaborarea între sexe. Caracteristica cantitativă cu valoare medie zf descrie contribuția principală a femelei la progenitura sa. La început, valorii medii i se permite să evolueze până la valoarea sa optimă zopt, care depinde de două variabile: beneficiul contribuției (numărul de descendenți supraviețuitori) și costul contribuției pentru femele (cf). Ultima variabilă este evaluată după reproducere, implicând că o parte din femele supraviețuiesc și pot produce progenitură și în anul următor, ceea ce duce la o creștere a numărului de generații.
În această cercetare, vor fi folosite frecvent câteva termeni care merită o mică explicație:
- semnalele — manifestarea atenției din partea masculilor către partenerii femele (cântece, dansuri și alte ritualuri) care au loc în perechile formate;
- contribuția ta / investițiile — răspunsul femelelor la aceste semnale, manifestându-se printr-un număr mai mare de ouă în depunere, mai mult timp acordat îngrijirii viitoarei progenituri etc.;
- respondentul — femela care răspunde la semnalele masculului;
- costuri — costul contribuției femelelor la descendenți (timpul petrecut în cuib, timpul dedicate căutării hranei, starea de sănătate datorată unui număr mai mare sau mai mic de ouă în cuib etc.).
Noile semnale ale masculilor și reacțiile femelelor la acestea au fost modelate prin intermediul modificatorilor di-alelici liber recombinanți pe un singur locus, combinând astfel abordările genetice cantitative și populaționale. În locus*, care controlează răspunsul femelei (A), se observă inițial o frecvență înaltă a alelei-respondent* (A2), corespunzătoare percepției perceptive anterioare existente.
Locus* — amplasarea unui anumit gen pe harta genetică a cromozomului.
Allele* — forme diferite ale aceluiași gen, situate în locații identice pe cromozomii omologi. Allelele determină calea de dezvoltare a unei anumite trăsături.
Genul-respondent* (Rsp) — gen, funcțional legat de factorul de perturbare a segregării (genul SD), alela sa activă (Rsp+) având capacitatea de a suprima expresia SD.
Locusul semnalului (B) este inițial fixat pentru alela fără semnal (B1). Apoi se introduc alela B2, care induce apariția semnalelor din partea masculilor.
Manifestarea semnalelor pentru masculi are de asemenea un cost (sm), dar crește contribuția partenerului-femelă (A2) cu o cantitate α. De exemplu, α poate fi exprimat ca un ou suplimentar în cuib. Această creștere a contribuției femelei poate apărea și sub forma efectelor pozitive pe care le are asupra descendenței sale.
Prin urmare, o pereche în care masculul poartă alela semnalizatorului, iar femela poartă alela respondentului (adică perechile A2B2) are o contribuție suplimentară din partea femelei și, prin urmare, o fertilitate mai mare decât celelalte 3 combinații.
Variantele combinațiilor masculilor și femelelor în raport cu semnalele și reacțiile la acestea.
Numărul de descendenți supraviețuitori pentru reproducere anul următor este influențat de dependența de densitate* din interiorul cuibului și dependența de densitate a cuibului după îndoire.
Dependința de densitate* — procesele care depind de densitate se desfășoară atunci când ratele de creștere a populației sunt reglementate de densitatea acesteia.
Un alt grup de variabile este legat de mortalitatea femelelor și masculilor după nașterea descendenței. Aceste variabile sunt determinate de contribuția la cuib (cm — contribuția bărbaților, cf — contribuția femelelor), costurile semnalelor pentru bărbați (sm) și mortalitatea neselictivă (dm — bărbați și df — femele).
Văduvele, văduvii, persoanele minore și orice indivizi care au fost anterior singuri se unesc pentru a forma noi cupluri, iar ciclul anual se încheie. În primul model studiat, accentul se pune pe monogamia genetică, de aceea toate tipurile de selecție sexuală (adică competiția între indivizi pentru un partener) sunt excluse din calcule.
Interacțiunea evoluției semnalelor, respondenților și contribuției.
Modelarea a arătat că se atinge un echilibru stabil atunci când bărbații emit semnale, iar femeile răspund la acestea. În starea de echilibru, toată contribuția la descendenți revine la nivelul de dinaintea apariției semnalelor suplimentare ale bărbaților.
În graficul Un mai sus este un exemplu de dinamică evolutivă, în care contribuția femelelor la descendenți revine la nivelul optim, ceea ce este rezultatul evoluției caracterului cantitativ al contribuției (linia verde punctată este contribuția reală, iar linia verde continuă este contribuția care nu a fost realizată din cauza lipsei de răspuns al femelelor la semnalele suplimentare ale bărbaților). În grafic, În este prezentat un exemplu alternativ, când conflictul între sexe duce la pierderea respondenților.
Iar în graficul Cu sunt evidențiați doi parametri care influențează un astfel de rezultat: creșterea contribuției cauzată de semnalele suplimentare (α), și costurile suportate de femele pentru această contribuție (cf). În zona roșie a graficului, semnalele nu cresc niciodată, deoarece costul lor depășește beneficiul. În zonele galbenă și neagră, frecvența semnalelor crește, ceea ce duce la o creștere a investițiilor costisitoare din partea femelelor. În zona galbenă, răspunsul la aceasta se realizează prin reducerea caracterului investițional cantitativ, ceea ce duce la fixarea constantă a alelelor atât ca semnale, cât și ca respondenți. În zona neagră, unde femelele respondenți au mai multe investiții induse, alela respondențială se pierde rapid, urmată de semnale, așa cum se observă în modelele tradiționale ale conflictului între sexe (grafic În).
Limita verticală dintre zonele roșie și galbenă reprezintă punctul în care masculii obțin o contribuție suplimentară la descendență datorită faptului că femelele își echilibrează costurile pentru manifestarea semnalelor. Limita orizontală care separă zonele galbenă și neagră de cea roșie apare similar, dar dintr-un motiv mai puțin evident. Când costurile femelelor pentru contribuție suntcfscăzute, valoarea optimă a contribuției va fi relativ ridicată și, prin urmare, contribuția femelelor va fi semnificativ mai mare în condițiile inițiale. Consecința acestui fapt este că semnalele oferă masculului un beneficiu proporțional mai mic din contribuția pe care o generează, ceea ce este din nou compensat de costurile sale.zoptSpațiul parametrilor, în care semnalele și răspunsurile sunt fixe (galben), variază în funcție de intensitatea selecției și de dispersia genetică a alelei respondenților. De exemplu, când frecvența inițială a alelei respondenților este de 0.9 în loc de 0.99, așa cum este arătat în imaginea nr. 2, introducerea semnalelor duce la o selecție mai eficientă în ceea ce privește respondenții (dispersia genetică inițială este mai mare), iar zona neagră se extinde spre stânga.
Semnalele masculine pot apărea chiar și atunci când sunt asociate cu costuri care reduc contribuția masculului la cohorte curente (parametrizat
sfec ), influențând astfel în mod directfitness-ul* atât al masculului, cât și al femelei, fără a diminua probabilitatea de supraviețuire a masculului. Fitness-ul*
reprezintă capacitatea de reproducere a indivizilor cu un anumit genotip. Raportul dintre costurile de fertilitate și semnale (stânga) și raportul dintre costurile de viabilitate și semnale.
În ceea ce privește fertilitatea, atunci când semnalele masculine sunt fixe (zona galbenă), toți masculii contribuie mai puțin la descendență decât înainte de manifestarea semnalelor. În acest caz, contribuția femelelor va fi mai mare decât a fost înainte de manifestarea semnalelor masculine.
În ceea ce privește fertilitatea, atunci când semnalele masculului sunt fixe (zona galbenă), toți masculii investesc mai puțin în descendență decât înainte de apariția semnalelor. În acest caz, contribuția femelelor va fi mai mare decât a fost înainte de apariția semnalelor masculilor.
Contribuția mai mare a femelelor, atunci când costurile masculilor sunt reglate de fertilitate (nu de viabilitate), crește numărul mediu de descendenți pe pereche, dar aceasta nu compensează complet. În timp, o contribuție mai mare a femelelor duce la o creștere a numărului mediu de descendenți care ating stadiul de zbor, dar scade rata medie de viabilitate a femelelor. Aceasta duce la formarea unui nou echilibru între aceste două forțe, unde numărul mediu de descendenți este mai mic decât în cazurile de viabilitate normală sau în condițiile inițiale (înainte de manifestarea semnalelor).
Din punct de vedere matematic, aceasta arată astfel: dacă semnalele masculilor cresc fertilitatea cu 1% (dar nu cresc viabilitatea), atunci costurile femelelor pentru descendenți cresc cu 1.3%, dar, în același timp, mortalitatea lor crește și cu 0.5%, iar numărul de descendenți pe pereche scade cu 0.16%.
Dacă, însă, valoarea medie a contribuției femelelor este inițial mai mică decât nivelul optim (de exemplu, din cauza influențelor ambientale), atunci, la manifestarea semnalelor de stimulare a creșterii costurilor, apare un sistem echilibrat, adică colaborare între sexe. În această situație, semnalele masculilor nu numai că cresc contribuția femelelor la descendenți, dar și adaptabilitatea lor.
Un astfel de comportament al masculilor și femelelor apare cel mai adesea din cauza schimbărilor externe (climat, habitat, cantitatea de hrană disponibilă etc.). Din acest motiv, oamenii de știință sugerează că formarea monogamiei la unele specii moderne, în timp ce strămoșii lor erau poligami, este determinată de migrație și, prin urmare, de schimbarea mediului.
Pentru o mai bună înțelegere a nuanțelor cercetării, vă recomand să consultați și la acesta.
Epilog
Această cercetare a demonstrat legătura dintre poligamie și monogamie din perspectiva evoluției. În regatul păsărilor, masculii au încercat întotdeauna să se depășească reciproc pentru a atrage atenția femelei: prin penajul strălucitor, dansuri frumoase sau chiar prin demonstrarea abilităților lor de construcție. Un astfel de comportament este determinat de competiția dintre masculi, care este caracteristică, de cele mai multe ori, speciilor poligame. Din perspectiva femelelor, toate aceste semnale le oferă posibilitatea de a evalua calitățile masculului, pe care descendenții lor le vor moșteni. Totuși, pe parcursul timpului, masculii au început să evolueze astfel încât semnalele lor să fie mai strălucitoare decât ale competitorilor. Femelele, la rândul lor, au evoluat astfel încât să se opună acestor semnale. Căci trebuie să existe întotdeauna un echilibru. Dacă costurile femelelor pentru descendenți sunt disproportionate cu beneficiile, atunci nu are sens să investești mai mult. Mai bine să faci un cuib cu 3 ouă și să supraviețuiești în procesul de incubație și creștere a puilor decât să depui cinci și să mori încercând să le protejezi.
Un astfel de conflict intersexual al intereselor ar putea conduce la o cădere catastrofală a populației, dar evoluția a ales o cale mai rațională — calea cooperării. În cuplurile monogame, masculii continuă să se prezinte în toată splendoarea lor, iar femelele răspund printr-o contribuție optimă la progenitură.
Este curios că lumea animalelor sălbatice nu este împovărată de principii morale, legi și norme, iar toate acțiunile sunt determinate de evoluție, genetică și dorința de perpetuare a speciei.
Poate că, pentru romantici, o astfel de explicație științifică a iubirii ar zice prea prozaic, dar oamenii de știință cred altceva. Ce poate fi mai frumos decât să evoluezi tocmai astfel încât între femelă și mascul să existe un echilibru și un adevărat parteneriat, care ține cont de interesele ambelor părți și este orientat spre bunăstarea generațiilor viitoare.
Off-topic de vineri:
În ciuda faptului că denumirea acestor păsări nu este cea mai frumoasă („cormorani”), dansul lor de reunire este pur și simplu splendid.
Off-topic 2.0:
Păsările paradisului sunt un exemplu strălucitor (la propriu) al diversității semnalelor trimise de masculi către femele în perioada de cuibărit (BBC Earth, vocea din off — David Attenborough).
Mulțumesc pentru atenție, rămâneți curioși și să aveți un weekend minunat, băieți! 🙂
Mulțumim că rămâneți cu noi. Vă plac articolele noastre? Doriți să vedeți mai multe materiale interesante? Susțineți-ne, efectuând o comandă sau recomandându-ne prietenilor, 30% reducere pentru utilizatorii Habr pentru un server entry-level unic, creat special pentru tine: (sunt disponibile opțiuni cu RAID1 și RAID10, până la 24 nuclee și până la 40GB DDR4).
Dell R730xd la jumătate de preț? Numai la noi în Olanda! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — de la 99 $! Citiți despre
Sursa: habr.com
