Vzťah medzi partnermi, naplnený starostlivosťou, prejavmi pozornosti a empatie, básnici nazývajú láskou, no biológovia to nazývajú medzipohlavné vzťahy zamerané na prežitie a plodenie. Niektoré druhy uprednostňujú početnosť - rozmnožovanie s čo najväčším počtom partnerov, aby sa zvýšil počet potomkov, čím sa zvýšia šance na prežitie celého druhu. Iní vytvárajú monogamné páry, ktoré môžu prestať existovať až po smrti jedného z partnerov. Vedci sa dlhé roky domnievali, že prvá možnosť bola oveľa výnosnejšia, no nie je to celkom pravda. Monogamné páry spravidla vychovávajú svojich potomkov spolu, t.j. chrániť ho pred predátormi, prijímať potravu a učiť ho určitým zručnostiam, pričom v polygamných vzťahoch toto všetko najčastejšie padá na krehké plecia samíc. Samozrejme, existujú aj výnimky, ale dnes o nich nehovoríme. Biológovia sa už dlho zaujímajú o ďalší zaujímavý bod - samce naďalej prejavujú známky pozornosti samiciam, aj keď sa ich pár už vytvoril a existuje už niekoľko rokov. Čo spôsobuje toto správanie, aký má z neho prospech a aké evolučné aspekty sú s ním spojené? Odpovede na tieto otázky nájdeme v správe výskumnej skupiny. Choď.
Výskumný základ
Vzhľadom na tému štúdie sa nebudeme venovať polygamným druhom vtákov, ale zameriame sa na operených romantikov, ktorí sa raz a navždy zamilujú.
Keď už hovoríme o monogamii, stojí za zmienku, že existuje niekoľko typov v závislosti od trvania: jedna sezóna, niekoľko rokov a na celý život.
Medzi vtákmi je najbežnejšia sezónna monogamia. Pozoruhodným príkladom by boli divé husi. Samice sa podieľajú na hniezdení a inkubácii vajec a samec je zodpovedný za ochranu územia. Na druhý deň po vyliahnutí rodina ide k najbližšiemu rybníku, kde sa huňatá učia hľadať potravu pre seba. V prípade nebezpečenstva na vode samica zúrivo chráni potomstvo, ale samec, ktorý si zrejme pamätá dôležité veci, najčastejšie uteká. Nie je to najideálnejší vzťah, nech sa na to pozeráte akokoľvek.
Rodina divých husí.
Ak hovoríme o vzťahoch, ktorých základom je stálosť, potom sú v tejto veci najlepšie bociany. Vytvárajú monogamný pár na celý život a nemenia ani bydlisko, pokiaľ to nie je nevyhnutné. Jedno hniezdo bocianov, ktoré môže vážiť až 250 kg a dosiahnuť priemer 1.5 m, im slúži dlhé roky, ak ho nezničia prírodné katastrofy alebo zásah človeka. V Českej republike je hniezdo, ktoré bolo vytvorené už v roku 1864.
Stavebné schopnosti bocianov netreba oceňovať, keď vidíte takéto stavby.
Na rozdiel od divých husí majú bociany rovnakú zodpovednosť: obaja partneri liahnu vajíčka, hľadajú potravu, učia potomstvo lietať a chránia ho pred nebezpečenstvom. Vo vzťahoch bocianov zohrávajú dôležitú úlohu rôzne druhy rituálov: spev, tanec atď. Najzaujímavejšie je, že tieto rituály sa vykonávajú nielen počas formovania páru (na prvom rande), ale aj počas celého ich spoločného života (aj keď nahradí samicu počas inkubácie, samec predvádza malý tanec). Pre nás to vyzerá veľmi roztomilo, romanticky a úplne nelogicky, keďže z biologického hľadiska takéto správanie nemá žiadnu výhodu. Je to tak? A tu môžeme plynulo začať uvažovať o samotnej štúdii, ktorá mala na túto otázku odpovedať.
etológovia* Veria, že neustále prejavovanie ich pocitov mužmi je spojené so zachovaním reprodukčného stavu u žien.
Etológia* - veda, ktorá skúma geneticky podmienené správanie, t.j. inštinkty.
Zároveň zostáva nejasné, prečo toto správanie pretrváva nielen v období primárneho párenia, ale počas celého života, pretože pre samcov by bolo logickejšie investovať viac sily a energie do svojich potomkov, ako prejavovať city k sebe. Žena. Mnohí vedci sa doteraz domnievali, že intenzita prejavu náklonnosti k samici priamo ovplyvňuje kvalitu párenia, a teda aj potomstva (t. j. počet znesených vajec).
Samec raja tancuje pred samicou. Ako vidíme, samec vyzerá oveľa jasnejšie ako samica.
Túto teóriu potvrdzujú pozorovania. Samica, ktorej partnerom je nepísaný fešák a prvý letec na dedine si na svoje potomstvo dáva viac námahy, ako keby samček nebol ani ryba, ani sliepka. Znie to zábavne a vtipne, ale rituály, ktoré muži vykonávajú pred ženami, sú zamerané na demonštráciu nielen krásy, ale aj sily. Náhodou sa stáva, že svetlé perie, krásny spev a iné prejavy pozornosti samcov sú pre samice len kognitívnymi signálmi, ktoré dekóduje na informácie o samčekovi.
Vedci z univerzít v Severnej Karolíne a Chicagu, o ktorých práci dnes uvažujeme, sa domnievajú, že toto správanie samcov je zamerané na optimalizáciu správania samíc vo vzťahu k procesu chovu potomstva.
Model navrhnutý vedcami je založený na početných experimentoch, ktoré ukázali, že posilnenie týchto signálov od samcov zvyšuje podiel samíc na procese rozmnožovania. Predpokladá sa, že zdrojom takýchto stimulačných účinkov sú percepčné reakcie vyplývajúce z vlastností prostredia, signálov a samotného nervového systému. V súčasnosti je známych asi 100 príkladov takýchto „odchýlok“ od bežných zmyslových systémov (sluch, zrak a čuch).
Keď samec opäť predvedie svoje prednosti oproti iným samcom, môže to mať pozitívny vplyv aj na samotného samca (samica si ho určite vyberie). Ale pre samicu to môže byť nevýhoda, pretože to zníži budúcu reprodukčnú produkciu. Inými slovami, máme situáciu „prekračujúcu očakávania“. Samec, ktorý je výrazne lepší ako ostatní samci a neustále prejavuje známky záujmu o samicu, dostane to, čo chce - párenie a splodenie, alebo skôr vlastný druh. Žena, ktorá očakáva podobné správanie od iných samcov, no nedostáva ho, sa môže ocitnúť v zúfalej situácii. Vedci hovoria o takomto prípade ako o intersexuálnom konflikte: medzi populáciou narastá prejav mužov ako krásnych a medzi ženami rastie odpor voči tejto taktike.
Tento konflikt bol modelovaný pomocou výpočtového prístupu (neurónové siete). Vo výsledných modeloch signalizátor (zdroj signálu - muž) využíva percepčný vnem prijímača (prijímač signálu - žena), ktorý stimuluje samotné signály na úkor vnímania. V určitom bode nastáva v populácii samíc zmena vnímania signálov (akýsi druh mutácie), v dôsledku čoho sa sila signálov zo zdroja (samca) značne zníži. Postupné zvyšovanie takýchto zmien povedie k tomu, že jeden alebo druhý typ signálu bude úplne neúčinný. Keď k takýmto zmenám dôjde, niektoré signály zmiznú, stratia svoju silu, ale objavia sa nové a proces začína odznova.
Tento veľmi skrútený systém je v praxi celkom jednoduchý. Predstavte si, že sa objaví samec so žiarivým perím (iba jedným), vyčnieva z radu ostatných a samice mu dajú prednosť. Potom sa objaví samec s dvoma jasnými perami, potom s tromi atď. Ale sila takéhoto signálu v dôsledku jeho rastu a šírenia začne úmerne klesať. A potom sa zrazu objaví samec, ktorý vie krásne spievať a stavať hniezda. Výsledkom je, že krásne operenie ako signál prestáva byť účinné a začína degenerovať.
Vždy však existuje výnimka z pravidla – niektoré medzirodové konflikty sa môžu rozvinúť do plnohodnotnej a veľmi efektívnej medzirodovej spolupráce.
Schéma vzniku medzirodového konfliktu a medzirodovej spolupráce.
Základom je, že samec s výraznejším signálom núti samičku zniesť nie tri vajíčka, ale štyri. To je dobré pre samca - bude mať viac potomkov so svojím genofondom. Pre samicu nie toľko, pretože bude musieť vynaložiť viac úsilia, aby zabezpečila, že všetko potomstvo prežije a dosiahne samostatný vek. V dôsledku toho sa samice začínajú vyvíjať paralelne so samcami, aby boli odolnejšie voči ich signálom. Výsledkom môžu byť dva spôsoby: konflikt alebo spolupráca.
V prípade spolupráce sa samice vyvinú tak, že znesú 3 vajíčka, ako pred objavením sa silnejšieho signálu od samcov, ale naďalej reagujú na tieto signály. Toľko k ženským trikom vo svete prírody. Týmto spôsobom nevzniká len pár, ale pár, ktorý sa navzájom podporuje na optimálnej úrovni pre plodenie z pohľadu interakcie signál-odozva.
Muži sa nemôžu vyvíjať späť, zhruba povedané. Ich zosilnené signály pre samice produkujú znášku troch vajec, t.j. nie podľa očakávania. Zníženie signálu na predchádzajúcu úroveň však bude tiež neúčinné, pretože to povedie k zníženiu počtu vajec v znáške na dve. Ukazuje sa, že je to začarovaný kruh - muži nemôžu znížiť silu signálu a nemôžu ho zvýšiť, pretože samice v prvom prípade porodia menej potomkov a v druhom prípade nebudú reagovať.
Prirodzene, ani muži, ani ženy nemajú žiadne zlomyseľné úmysly alebo túžbu navzájom sa zotročiť. Celý tento proces prebieha na genetickej úrovni a je zameraný výlučne na prospech potomstva jednotlivého páru a blaho druhu ako celku.
Výsledky štúdie
Pomocou matematického modelovania vedci zhodnotili podmienky, za ktorých by mohla nastať intersexuálna spolupráca. Kvantitatívna charakteristika s priemernou hodnotou zf opisuje hlavný prínos samice pre jej potomstvo. Spočiatku sa priemerná hodnota nechá vyvinúť na optimálnu hodnotu zopt, ktorá závisí od dvoch premenných: prínos z investície (počet preživších potomkov) a náklady na investíciu pre ženy (cf). Posledná premenná sa hodnotí po rozmnožení, z čoho vyplýva, že niektoré samice prežijú a môžu v nasledujúcom roku opäť produkovať potomstvo, čo vedie k zvýšeniu počtu generácií.
Existuje niekoľko výrazov, ktoré sa budú často používať v tejto štúdii, ktoré stojí za to trochu vysvetliť:
- signály - prejav pozornosti zo strany mužov voči partnerkám (spev, tanec a iné rituály), ktoré prebiehajú vo vytvorených pároch;
- príspevok / investície - reakcia samíc na tieto signály, prejavujúca sa v podobe väčšieho počtu vajíčok v znáške, viac času na starostlivosť o budúce potomstvo a pod.;
- respondenta - samica reaguje na signály od samca;
- náklady — náklady na príspevok samíc na potomstvo (čas v hniezde, čas na hľadanie potravy, zdravotný stav v dôsledku väčšieho/menšieho počtu vajec v znáške atď.).
Nové mužské signály a ženské reakcie na ne boli modelované pomocou voľne rekombinácie dialelických jednolokusových modifikátorov, čím sa kombinovali kvantitatívne a populačné genetické prístupy. IN locus*, ktorý riadi reakciu samice (A), spočiatku sa pozoruje vysoká frekvencia alely -odpovedač* (A2), čo zodpovedá už existujúcemu percepčnému vnímaniu
Locus* - umiestnenie špecifického génu na genetickej mape chromozómu.
alely* - rôzne formy toho istého génu nachádzajúce sa v rovnakých lokusoch homológnych chromozómov. Alely určujú cestu vývoja konkrétneho znaku.
Gén odpovede* (Rsp) je gén funkčne spojený s faktorom poruchy segregácie (SD gén), ktorého aktívna alela (Rsp+) je schopná potlačiť expresiu SD.
Signálny lokus (B) je spočiatku fixovaný na nesignálovú alelu (B1). Potom sa zavedie alela B2, ktorá spôsobí, že sa objavia mužské signály.
Zobrazovanie signálov pre mužov má tiež svoju cenu (sm), ale zvyšuje príspevok partnerky (A2) o hodnotu α. Napríklad α môže byť vyjadrené ako ďalšie vajce v znáške. Zároveň sa zvýšenie prínosu samice môže prejaviť aj v podobe pozitívnych účinkov, ktoré má na svoje potomstvo.
Preto pár, v ktorom muž nesie signálnu alelu a žena nesie alelu respondér (t. j. páry A2B2), má dodatočný príspevok od ženy, a teda vyššiu plodnosť ako ostatné 3 kombinácie.
Varianty kombinácií samcov a samíc podľa pomeru signálov a reakcií na ne.
Počet potomkov, ktorí prežijú na reprodukciu v nasledujúcom roku, je ovplyvnený hustota závislosť* v znáške a závislosť na hustote znášky po vyletení.
Závislosť na hustote* Procesy závislé od hustoty sa vyskytujú, keď je rýchlosť rastu populácie regulovaná hustotou tejto populácie.
Ďalšia skupina premenných je spojená s úmrtnosťou samíc a samcov po narodení potomstva. Tieto premenné sú určené príspevkom k plodu (cm - príspevok mužov, cf - príspevok žien), náklady na signály pre mužov (sm) a neselektívna úmrtnosť (dm - muži a df - samice).
Vdovy, vdovci, maloletí a všetci predtým slobodní jednotlivci sa spoja, aby vytvorili nové páry a ročný cyklus je zavŕšený. V skúmanom modeli je dôraz kladený na genetickú monogamiu, preto sú z výpočtov vylúčené všetky typy sexuálneho výberu (t. j. súťaž medzi jedincami o partnera).
Vzťah medzi vývojom signálov, respondentmi a príspevkami.
Modelovanie ukázalo, že stabilná rovnováha sa dosiahne vtedy, keď muži dávajú signály a ženy na ne reagujú. V rovnováhe sa všetok príspevok k potomstvu obnoví na úroveň, ktorá bola pred objavením sa ďalších mužských signálov.
Na grafe А Vyššie uvedené ukazuje príklad evolučnej dynamiky, kde sa ženský príspevok k potomstvu vracia na optimálnu úroveň, čo je výsledkom vývoja kvantitatívneho znaku príspevku (bodkovaná zelená čiara je skutočný príspevok a plná zelená čiara je príspevok, ktorý sa nerealizoval z dôvodu nedostatočnej reakcie žien na dodatočné mužské signály). Na grafe В Alternatívny príklad je uvedený, keď medzirodový konflikt vedie k strate respondenta.
A na grafe С Identifikujú sa dva parametre, ktoré ovplyvňujú tento výsledok: zvýšenie príspevku spôsobeného dodatočnými signálmi (α) a náklady na ženy na túto investíciu (cf). V červenej oblasti na grafe sa signály nikdy nezvýšia, pretože ich cena prevýši úžitok. V žltých a čiernych oblastiach sa frekvencia signálov zvyšuje, čo vedie k nárastu nákladných investícií zo strany samíc. V žltej oblasti nastáva odpoveď znížením kvantitatívneho investičného znaku, čo vedie k trvalej fixácii alel signálov aj respondentov. V čiernej oblasti, kde odpovedajúce ženy majú viac indukovaných investícií, sa odpovedajúca alela rýchlo stratí, po čom nasledujú signály, ako v tradičných modeloch intersexuálnych konfliktov (graf В).
Vertikálna hranica medzi červenou a žltou oblasťou predstavuje bod, v ktorom samci získavajú dodatočné investície do potomstva, pretože samice vyrovnávajú náklady na ich signalizáciu. Horizontálna hranica oddeľujúca žlté a čierne oblasti od červenej sa vyskytuje podobným spôsobom, ale z menej zrejmého dôvodu. Keď investičné náklady žien (cf) sú nízke, potom je optimálna hodnota príspevku (zopt) bude relatívne vysoký, a preto bude podiel žien v počiatočných podmienkach výrazne vyšší. Dôsledkom toho je, že signály poskytujú samcom úmerne menší úžitok z investície, ktorú vyvoláva, čo je opäť kompenzované jeho nákladmi.
Priestor parametrov, v ktorom sú signály a odpovede fixné (žltý), sa mení v závislosti od sily výberu a genetickej variácie alely respondenta. Napríklad, keď je počiatočná frekvencia alely respondenta 0.9 namiesto 0.99 zobrazenej na obrázku č. 2, zavedenie signálov vedie k efektívnejšej selekcii na respondentoch (počiatočná genetická odchýlka je vyššia) a čierna oblasť sa rozširuje doľava.
Signály samcov sa môžu vyskytnúť aj vtedy, ak sú spojené s nákladmi, ktoré znižujú príspevok samca k súčasnému znáške (parametrizované sfec), čím priamo ovplyvňuje fitness* samcov aj samíc, namiesto toho, aby sa znížila pravdepodobnosť prežitia samcov.
fitness* - schopnosť rozmnožovania jedincov s určitým genotypom.
Vzťah medzi nákladmi na plodnosť a signálmi (vľavo) a vzťah medzi nákladmi na životaschopnosť a signálmi.
Pokiaľ ide o plodnosť, keď sú mužské signály fixné (žltá oblasť), všetci muži investujú do potomstva menej ako pred signalizáciou. V tomto prípade bude príspevok žien väčší ako pred objavením sa mužských signálov.
Väčšia investícia samíc, keď sú náklady na samca regulované plodnosťou (a nie životaschopnosťou), zvyšuje priemerný počet potomkov na pár, ale nekompenzuje to úplne. Postupom času väčší príspevok samíc zvyšuje priemerný počet mláďat, ktoré sa vyliahnu, ale znižuje priemernú životaschopnosť samíc. To vedie k vytvoreniu novej rovnováhy medzi týmito dvoma silami, kde je priemerný počet potomkov nižší ako v prípade normálnej životaschopnosti alebo v počiatočných podmienkach (pred prejavom signálov).
Z matematického hľadiska to vyzerá takto: ak samčie signály zvýšia plodnosť o 1 % (ale nezvyšujú životaschopnosť), potom sa samiciam náklady na potomstvo zvýšia o 1.3 %, no zároveň sa zvýši aj ich úmrtnosť o 0.5 %. % a počet potomkov na pár klesá o 0.16 %.
Ak je priemerná hodnota ženského príspevku spočiatku nižšia ako optimálna úroveň (napríklad vplyvom prostredia), tak pri prejavení signálov stimulujúcich rast nákladov vzniká vyvážený systém, t.j. medzirodová spolupráca. V takejto situácii mužské signály nielen zvyšujú prínos žien pre potomstvo, ale aj ich kondíciu.
K takémuto správaniu samcov a samíc najčastejšie dochádza v dôsledku vonkajších zmien (klíma, biotop, množstvo dostupnej potravy a pod.). Vzhľadom na to vedci naznačujú, že vznik monogamie u niektorých moderných druhov, zatiaľ čo ich predkovia boli polygamní, je spôsobený migráciou, a teda zmenou prostredia.
Pre podrobnejšie oboznámenie sa s nuansami štúdie odporúčam pozrieť и jemu.
Epilóg
Táto štúdia demonštrovala vzťah medzi polygamiou a monogamiou z evolučnej perspektívy. Vo vtáčej ríši sa samci vždy snažili predbehnúť jeden druhého, aby upútali pozornosť samice: žiarivým perím, krásnym tancom alebo dokonca demonštráciou svojich staviteľských schopností. Toto správanie je spôsobené konkurenciou medzi samcami, ktorá je najčastejšie charakteristická pre polygamné druhy. Z pohľadu samíc všetky tieto signály umožňujú posúdiť vlastnosti samca, ktoré zdedí ich spoločné potomstvo. Postupom času sa však samce začali vyvíjať tak, že ich signály boli jasnejšie ako signály ich konkurentov. Samice sa zase vyvinuli tak, aby takýmto signálom odolávali. Vždy predsa musí existovať rovnováha. Ak sú náklady samíc na potomstvo neúmerné prínosom, potom nemá zmysel zvyšovať náklady. Je lepšie zniesť znášku 3 vajec a prežiť proces inkubácie a odchovu potomstva, ako zniesť päť a zomrieť pri ich ochrane.
Takýto intersexuálny konflikt záujmov by mohol viesť ku katastrofálnemu poklesu populácie, no evolúcia sa vybrala rozumnejšou cestou – cestou spolupráce. V monogamných pároch sa samce naďalej prejavujú v celej svojej kráse a samice na to reagujú optimálnym príspevkom k potomstvu.
Je zvláštne, že svet divokých zvierat nie je zaťažený morálnymi princípmi, zákonmi a normami a všetky činy sú determinované evolúciou, genetikou a túžbou po plodení.
Možno sa pre romantikov bude takéto vedecké vysvetlenie okrídlenej lásky zdať príliš prozaické, no vedci si myslia opak. Veď čo môže byť krajšie, ako sa vyvíjať tak, aby medzi ženou a mužom existovala rovnováha a skutočné partnerstvo s prihliadnutím na záujmy oboch strán a zamerané na prospech budúcich generácií.
Piatok mimo:
Aj keď tieto vtáky nemajú najkrajšie meno (Potápky), ich tanec pri stretnutí je jednoducho krásny.
Off-top 2.0:
Vtáky raje sú ukážkovým príkladom (doslova) rôznych signálov, ktoré samce vysielajú samiciam počas hniezdnej sezóny (BBC Earth, hlas Davida Attenborougha).
Ďakujeme za sledovanie, buďte zvedaví a prajeme všetkým pekný víkend! 🙂
Ďakujeme, že ste zostali s nami. Páčia sa vám naše články? Chcete vidieť viac zaujímavého obsahu? Podporte nás zadaním objednávky alebo odporučením priateľom, 30% zľava pre užívateľov Habr na unikátny analóg serverov základnej úrovne, ktorý sme pre vás vymysleli: (k dispozícii s RAID1 a RAID10, až 24 jadier a až 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 krát lacnejší? Len tu v Holandsku! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB – od 99 USD! Čítať o
Zdroj: hab.com