Odnos med partnerjema, poln skrbi, znakov pozornosti in empatije, pesniki imenujejo ljubezen, biologi pa ga imenujejo medspolni odnosi, katerih cilj je preživetje in razmnoževanje. Nekatere vrste raje posegajo po številu – razmnožujejo se s čim več partnerji, da povečajo število potomcev in s tem povečajo možnosti preživetja celotne vrste. Drugi ustvarjajo monogamne pare, ki lahko prenehajo obstajati šele po smrti enega od partnerjev. Dolga leta so znanstveniki verjeli, da je prva možnost veliko bolj donosna, vendar to ni povsem res. Monogamni pari svoje potomce praviloma vzgajajo skupaj, tj. zaščititi pred plenilci, dobiti hrano in ga naučiti določenih veščin, medtem ko v poligamnih zvezah vse to največkrat pade na krhka pleča samic. Seveda obstajajo izjeme, a danes o njih ne govorimo. Biologe že dolgo zanima še ena zanimiva točka - samci še naprej kažejo znake pozornosti samicam, tudi če je njihov par že oblikovan in obstaja že več let. Kaj povzroča to vedenje, kakšne so koristi od njega in kateri evolucijski vidiki so povezani z njim? Odgovore na ta vprašanja bomo našli v poročilu raziskovalne skupine. pojdi
Raziskovalna osnova
Glede na tematiko raziskave se ne bomo osredotočali na poligamne vrste ptic, temveč na pernate romantike, ki se enkrat za vselej zaljubijo.
Ko govorimo o monogamiji, je treba omeniti, da je glede na trajanje več vrst: eno sezono, več let in vse življenje.
Med pticami je najpogostejša sezonska monogamija. Osupljiv primer bi bile divje gosi. Samice sodelujejo pri gnezdenju in valitvi jajčec, samec pa je odgovoren za varovanje ozemlja. Drugi dan po izvalitvi gre družina do najbližjega ribnika, kjer se goske naučijo iskati hrano zase. V primeru nevarnosti na vodi samica ognjevito ščiti potomce, samec pa, ki se očitno spomni pomembnih zadev, najpogosteje pobegne. Ne najbolj idealno razmerje, kakor koli gledate nanj.
Družina divjih gosi.
Če govorimo o odnosih, katerih osnova je konstantnost, potem so štorklje v tej zadevi najboljše. Ustvarijo si monogamen par za vse življenje in niti ne spremenijo kraja bivanja, razen če je to nujno potrebno. Eno gnezdo štorkelj, ki lahko tehta tudi do 250 kg in doseže 1.5 m premera, jim služi več let, če ga ne uničijo naravne katastrofe ali poseg človeka. Na Češkem je gnezdo, ki je bilo ustvarjeno leta 1864.
Gradbenih sposobnosti štorkelj ni treba ceniti, ko vidite takšne strukture.
Za razliko od divjih gosi imajo štorklje enake odgovornosti: oba partnerja izležeta jajca, iščeta hrano, učita potomce letenja in jih varujeta pred nevarnostmi. V odnosih s štorkljami igrajo pomembno vlogo različni rituali: petje, ples itd. Najbolj nenavadno je, da se ti rituali izvajajo ne samo med oblikovanjem para (na prvem zmenku), ampak tudi skozi celotno skupno življenje (tudi ko zamenja samico med inkubacijo, samec izvede majhen ples). Nam se to zdi zelo ljubko, romantično in popolnoma nelogično, saj z biološkega vidika takšno vedenje nima nobene koristi. Tako je? In tu lahko gladko začnemo razmišljati o sami študiji, ki naj bi odgovorila na to vprašanje.
Etologi* Menijo, da je nenehno izražanje čustev moških povezano z ohranjanjem reproduktivnega stanja pri ženskah.
Etologija* - veda, ki proučuje gensko pogojeno vedenje, t.j. nagoni.
Hkrati pa ostaja nejasno, zakaj to vedenje ne traja le v obdobju primarnega parjenja, ampak vse življenje, saj bi bilo bolj logično, da samci več moči in energije vlagajo v svoje potomce, kot pa v izkazovanje čustev do njih. ženska. Številni raziskovalci so doslej menili, da intenzivnost izražanja naklonjenosti do samice neposredno vpliva na kakovost parjenja in s tem potomcev (tj. na število odloženih jajčec).
Samec rajske ptice pleše pred samico. Kot lahko vidimo, je moški videti veliko svetlejši od samice.
To teorijo potrjujejo opazovanja. Samica, katere partner je nepisani lepotec in prvi letalec v vasi, se bolj potrudi za svoje potomce, kot če samec ni ne riba ne perutnina. Sliši se zabavno in smešno, a obredi, ki jih samci izvajajo pred samicami, niso namenjeni prikazu le lepote, ampak tudi moči. Tako se zgodi, da so svetlo perje, lepo petje in druge manifestacije pozornosti samcev samo kognitivni signali za samice, ki jih dekodira v informacije o samcu.
Znanstveniki z univerz v Severni Karolini in Chicagu, katerih delo obravnavamo danes, verjamejo, da je to vedenje samcev namenjeno optimizaciji vedenja samic v zvezi s procesom razmnoževanja potomcev.
Model, ki so ga predlagali znanstveniki, temelji na številnih poskusih, ki so pokazali, da krepitev teh signalov samcev poveča prispevek samic k procesu razmnoževanja. Domneva se, da so vir takih stimulativnih učinkov zaznavni odzivi, ki izhajajo iz lastnosti okolja, signalov in samega živčnega sistema. Trenutno je znanih približno 100 primerov takšnih "odklonov" od običajnih senzoričnih sistemov (sluha, vida in vonja).
Ko samec ponovno pokaže svoje prednosti pred drugimi samci, lahko to pozitivno vpliva na samca (samica ga bo zagotovo izbrala). Toda za samico je to lahko slabost, saj bo zmanjšalo prihodnji reproduktivni učinek. Z drugimi besedami, imamo situacijo, ki »presega pričakovanja«. Samec, ki je bistveno boljši od drugih samcev in nenehno kaže znake zanimanja za samico, bo dobil, kar si želi – parjenje in razmnoževanje oziroma svojo vrsto. Samica, ki od drugih samcev pričakuje podobno vedenje, a ga ne dobi, se lahko znajde v hudi situaciji. Znanstveniki tak primer označujejo kot medspolni konflikt: moški se med populacijo vse bolj izkazujejo kot lepi, med ženskami pa raste odpor do te taktike.
Ta konflikt je bil modeliran z računalniškim pristopom (nevronske mreže). V nastalih modelih signalizator (vir signala - moški) uporablja zaznavno zaznavo sprejemnika (sprejemnik signala - ženska), ki stimulira same signale v škodo zaznave. Na določeni točki pride do spremembe v zaznavanju signalov v populaciji samic (neke vrste mutacija), zaradi česar se jakost signalov iz vira (moškega) močno zmanjša. Postopno povečanje takšnih sprememb bo pripeljalo do dejstva, da bo ena ali druga vrsta signala popolnoma neučinkovita. Ko pride do takšnih sprememb, nekateri signali izginejo in izgubijo svojo moč, vendar se pojavijo novi in proces se začne znova.
Ta zelo zvit sistem je v praksi precej preprost. Predstavljajte si, da se moški pojavi s svetlim perjem (samo enim), izstopa od drugih in samice mu dajejo prednost. Nato se pojavi samec z dvema svetlima perjema, nato s tremi itd. Toda moč takšnega signala zaradi njegove rasti in širjenja začne sorazmerno padati. In potem se nenadoma pojavi samec, ki zna lepo peti in graditi gnezda. Posledično lepo perje kot signal preneha biti učinkovito in začne propadati.
Vendar vedno obstaja izjema od pravila - nekateri medspolni konflikti se lahko razvijejo v polno in zelo učinkovito medspolno sodelovanje.
Shema nastanka medspolnega konflikta in medspolnega sodelovanja.
Bistvo je, da samec z izrazitejšim signalom prisili samico, da odloži ne tri jajca, ampak štiri. To je dobro za samca - s svojim genom bo imel več potomcev. Za samico ne toliko, saj bo morala vložiti več truda, da zagotovi, da vsi potomci preživijo in dosežejo samostojno starost. Posledično se samice začnejo razvijati vzporedno s samci, da bi bile bolj odporne na njihove signale. Rezultat je lahko na dva načina: konflikt ali sodelovanje.
V primeru sodelovanja se samice razvijejo tako, da odložijo 3 jajčeca, kot pred pojavom močnejšega signala samcev, vendar se še naprej odzivajo na te signale. Toliko o ženskih trikih v naravnem svetu. Na ta način ne nastane samo par, temveč par, ki se podpira na optimalni ravni za razmnoževanje z vidika interakcije signal-odziv.
Moški se v grobem ne morejo razviti nazaj. Njihovi okrepljeni signali samicam proizvedejo sklopko treh jajčec, tj. ne po pričakovanjih. Vendar pa bo tudi zmanjšanje signala na prejšnjo raven neučinkovito, saj bo povzročilo zmanjšanje števila jajc v sklopki na dve. Izkaže se začaran krog - samci ne morejo zmanjšati moči signala in ga ne morejo povečati, saj bodo samice v prvem primeru rodile manj potomcev, v drugem primeru pa se ne bodo odzvale.
Seveda niti samci niti ženske nimajo zlonamernih namenov ali želje po zasužnjevanju drug drugega. Celoten proces poteka na genetski ravni in je usmerjen izključno v dobrobit potomcev posameznega para in dobrobit vrste kot celote.
Rezultati raziskav
S pomočjo matematičnega modeliranja so znanstveniki ocenili pogoje, pod katerimi bi lahko prišlo do medspolnega sodelovanja. Kvantitativna značilnost s povprečno vrednostjo zf opisuje velik prispevek samice k njenemu potomstvu. Na začetku se povprečna vrednost razvije do optimalne vrednosti zopt, ki je odvisna od dveh spremenljivk: koristi od naložbe (število preživelih potomcev) in stroškov naložbe za samice (cf). Slednja spremenljivka se oceni po vzreji, kar pomeni, da nekatere samice preživijo in lahko naslednje leto spet proizvedejo potomce, kar ima za posledico povečanje števila generacij.
Obstaja več izrazov, ki se bodo pogosto uporabljali v tej študiji in jih je vredno nekoliko pojasniti:
- signali - manifestacija pozornosti moških do partnerk (petje, ples in drugi obredi), ki potekajo v oblikovanih parih;
- prispevek / naložbe - odziv samic na te signale, ki se kaže v obliki večjega števila jajčec v leglu, več časa za skrb za bodoče potomce itd.;
- respondent - samica se odziva na signale samca;
- stroške — stroški prispevka samice k potomstvu (čas v gnezdu, čas iskanja hrane, zdravstveno stanje zaradi večjega/manjšega števila jajčec v leglu ipd.).
Novi moški signali in ženski odzivi nanje so bili modelirani z uporabo prosto rekombinantnih dialelnih enolokusnih modifikatorjev, s čimer so združili kvantitativne in populacijsko genetske pristope. IN mesto*, ki nadzoruje odziv samice (A), se na začetku opazi visoka frekvenca alela -odzivnik* (A2), ki ustreza že obstoječemu zaznavnemu zaznavanju
Lokus* - lokacijo določenega gena na genetskem zemljevidu kromosoma.
aleli* - različne oblike istega gena, ki se nahajajo v istih lokusih homolognih kromosomov. Aleli določajo pot razvoja določene lastnosti.
Odzivni gen* (Rsp) je gen, funkcionalno povezan s faktorjem segregacijske motnje (SD gen), katerega aktivni alel (Rsp+) je sposoben zavirati izražanje SD.
Signalni lokus (B) je na začetku fiksiran na nesignalni alel (B1). Nato se uvede alel B2, ki povzroči pojav moških signalov.
Prikazovanje signalov za samce ima tudi svojo ceno (sm), vendar poveča prispevek partnerice (A2) za vrednost α. Na primer, α lahko izrazimo kot dodatno jajce v sklopki. Hkrati se lahko povečanje prispevka samice kaže tudi v obliki pozitivnih učinkov, ki jih ima na svoje potomce.
Zato ima par, v katerem samec nosi signalni alel in samica nosi odzivni alel (tj. pari A2B2), samica dodatno prispeva in ima zato večjo plodnost kot druge 3 kombinacije.
Variante kombinacij samcev in samic glede na razmerje med signali in odzivi nanje.
Na število potomcev, ki preživijo za razmnoževanje naslednje leto, vpliva odvisnost od gostote* znotraj zalege in odvisnost od gostote zalege po perjenju.
Odvisnost od gostote* Od gostote odvisni procesi se pojavijo, ko je stopnja rasti populacije regulirana z gostoto te populacije.
Druga skupina spremenljivk je povezana s smrtnostjo samic in samcev po rojstvu potomcev. Te spremenljivke določa prispevek k zarodu (cm - prispevek samcev, cf - prispevek samic), stroški signalov za samce (sm) in neselektivna smrtnost (dm - samci in df - samice).
Vdove, vdovci, mladoletniki in vsi prej samski posamezniki se združijo v nove pare in letni cikel je sklenjen. V proučevanem modelu je poudarek na genetski monogamiji, zato so iz izračunov izključene vse vrste spolne selekcije (torej tekmovanje med posamezniki za partnerja).
Razmerje med razvojem signalov, anketirancev in prispevkov.
Modeliranje je pokazalo, da je stabilno ravnovesje doseženo, ko samci dajejo signale in se samice nanje odzivajo. V ravnovesju se ves prispevek k potomstvu povrne na raven, kot je bila pred pojavom dodatnih signalov samcev.
Na grafikonu А Zgoraj je prikazan primer evolucijske dinamike, kjer se prispevek samice k potomstvu vrne na optimalno raven, kar je posledica evolucije kvantitativne lastnosti prispevka (pikčasta zelena črta je dejanski prispevek, neprekinjena zelena črta pa je prispevek, ki ni bil realiziran zaradi pomanjkanja ženskega odziva na dodatne moške signale). Na grafikonu В Prikazan je alternativni primer, ko konflikt med spoloma povzroči izgubo anketiranca.
In na grafu С Ugotovljena sta dva parametra, ki vplivata na ta rezultat: povečanje prispevka, ki ga povzročijo dodatni signali (α) in stroški samic za to naložbo (cf). V rdečem območju na grafikonu se signali nikoli ne povečajo, saj bodo njihovi stroški presegli korist. V rumenih in črnih območjih se poveča frekvenca signalov, kar vodi do povečanja dragih naložb s strani samic. V rumenem območju se odziv na to zgodi z zmanjšanjem kvantitativne naložbene lastnosti, kar vodi do trajne fiksacije alelov obeh signalov in respondentov. V črni regiji, kjer imajo odzivne samice več inducirane investicije, se odzivni alel hitro izgubi, čemur sledijo signali, kot v tradicionalnih modelih medspolnih konfliktov (graf В).
Navpična meja med rdečim in rumenim območjem predstavlja točko, na kateri samci pridobijo dodatno naložbo v potomce zaradi samic, ki uravnavajo stroške njihove signalizacije. Vodoravna meja, ki ločuje rumeno in črno območje od rdečega, se pojavi na podoben način, vendar zaradi manj očitnega razloga. Ko stane naložba žensk (cf) so nizke, potem je optimalna vrednost prispevka (zopt) bo razmeroma visoka, zato bo prispevek žensk v začetnih pogojih bistveno večji. Posledica tega je, da signali moškim zagotovijo sorazmerno manj koristi od naložbe, ki jo izzovejo, kar je spet izravnano s stroški.
Prostor parametrov, v katerem so fiksirani signali in odzivi (rumeno), se spreminja glede na moč selekcije in genetsko varianco alela anketiranca. Na primer, ko je začetna frekvenca alelov odzivnika 0.9 namesto 0.99, kot je prikazano na sliki št. 2, povzroči uvedba signalov učinkovitejšo selekcijo odzivnikov (začetna genetska varianca je večja) in črno območje se razširi v levo.
Signali samcev se lahko pojavijo, tudi če so povezani s ceno, ki zmanjša prispevek samca k trenutnemu zarodu (parametrirano sfec), s čimer neposredno vpliva fitnes* tako samca kot samice, namesto da bi zmanjšal možnost preživetja samca.
fitnes* - sposobnost razmnoževanja posameznikov z določenim genotipom.
Razmerje med stroški plodnosti in signali (levo) ter razmerje med stroški preživetja in signali.
Kar zadeva plodnost, ko so signali samcev fiksirani (rumeno območje), vsi samci vlagajo manj v potomce kot pred signalizacijo. V tem primeru bo prispevek samic večji, kot je bil pred pojavom samcev.
Večje vlaganje samic, ko stroške samcev ureja plodnost (in ne sposobnost preživetja), poveča povprečno število potomcev na par, vendar ne nadomesti v celoti. Sčasoma večji prispevek samic poveča povprečno število potomcev, ki pridejo do perenja, vendar zmanjša povprečno sposobnost preživetja samic. To vodi do oblikovanja novega ravnovesja med tema dvema silama, kjer je povprečno število potomcev nižje kot v primeru normalne sposobnosti preživetja ali v začetnih pogojih (pred manifestacijo signalov).
Z matematičnega vidika je videti takole: če signali samcev povečajo plodnost za 1 % (vendar ne povečajo sposobnosti preživetja), potem se stroški samic za potomce povečajo za 1.3 %, hkrati pa se poveča tudi njihova smrtnost za 0.5 %. %, število potomcev na par pa se zmanjša za 0.16 %.
Če je povprečna vrednost ženskega prispevka na začetku nižja od optimalne ravni (na primer zaradi vplivov okolja), potem, ko se pojavijo signali, ki spodbujajo rast stroškov, nastane uravnotežen sistem, tj. medspolno sodelovanje. V takšnih razmerah signali samcev ne povečajo le prispevka samic k potomstvu, ampak tudi njihovo telesno pripravljenost.
Takšno vedenje samcev in samic se najpogosteje zgodi zaradi zunanjih sprememb (podnebje, življenjski prostor, količina razpoložljive hrane itd.). Glede na to znanstveniki menijo, da je nastanek monogamije pri nekaterih sodobnih vrstah, medtem ko so bili njihovi predniki poligamni, posledica migracije in s tem spremembe okolja.
Za podrobnejšo seznanitev z odtenki študije priporočam ogled и njemu.
Epilog
Ta študija je pokazala razmerje med poligamijo in monogamijo z evolucijskega vidika. V ptičjem kraljestvu so samci vedno poskušali preseči drug drugega, da bi pritegnili pozornost samice: s svetlim perjem, čudovitim plesom ali celo z demonstracijo svojih gradbenih sposobnosti. To vedenje je posledica tekmovalnosti med samci, ki je najpogosteje značilna za poligamne vrste. Z vidika samic vsi ti signali omogočajo oceno lastnosti samca, ki jih bo podedoval njihov skupni potomec. Sčasoma pa so se samci začeli razvijati tako, da so bili njihovi signali svetlejši od signalov njihovih konkurentov. Samice pa so se razvile tako, da se upirajo takim signalom. Navsezadnje mora vedno obstajati ravnotežje. Če so stroški samice za potomce nesorazmerni s koristmi, potem nima smisla povečevati stroškov. Bolje je znesti 3 jajca in preživeti proces inkubacije in vzgoje potomcev, kot pa jih znesti pet in umreti, ko jih poskuša zaščititi.
Takšno medspolno nasprotje interesov bi lahko povzročilo katastrofalen upad populacije, a je evolucija ubrala bolj razumno pot – po poti sodelovanja. V monogamnih parih se samci še naprej izražajo v vsej svoji veličini, samice pa na to odgovarjajo z optimalnim prispevkom k potomstvu.
Zanimivo je, da svet divjih živali ni obremenjen z moralnimi načeli, zakoni in normami, vsa dejanja pa določajo evolucija, genetika in želja po razmnoževanju.
Morda se bo za romantike takšna znanstvena razlaga krilate ljubezni zdela preveč prozaična, vendar znanstveniki menijo drugače. Konec koncev, kaj je lahko lepšega kot razvijati se tako, da med žensko in moškim obstaja ravnotežje in pravo partnerstvo, ki upošteva interese obeh strani in je usmerjeno v dobro prihodnjih generacij.
petek off-top:
Čeprav ti ptiči nimajo najlepšega imena (Ponirki), je njihov ples ponovnega srečanja preprosto čudovit.
Off-top 2.0:
Rajske ptice so odličen primer (dobesedno) različnih signalov, ki jih samci med sezono gnezdenja pošiljajo samicam (BBC Earth, glas David Attenborough).
Hvala za branje, ostanite radovedni in lep vikend fantje! 🙂
Hvala, ker ste ostali z nami. So vam všeč naši članki? Želite videti več zanimivih vsebin? Podprite nas tako, da oddate naročilo ali priporočite prijateljem, 30% popust za uporabnike Habr na edinstvenem analogu začetnih strežnikov, ki smo ga izumili za vas: (na voljo z RAID1 in RAID10, do 24 jeder in do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2-krat cenejši? Samo tukaj na Nizozemskem! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - od 99 $! Preberite o
Vir: www.habr.com