Relationen mellan partners, fylld av omsorg, tecken på uppmärksamhet och empati, kallas kärlek av poeter, men biologer kallar det interkönsrelationer som syftar till överlevnad och fortplantning. Vissa arter föredrar att ta in antal - att föröka sig med så många partners som möjligt för att öka antalet avkommor och därigenom öka chanserna att överleva för hela arten. Andra skapar monogama par, som kan upphöra att existera först efter en av partnernas död. Under många år trodde forskare att det första alternativet var mycket mer lönsamt, men det är inte helt sant. Monogama par uppfostrar som regel sina avkommor tillsammans, d.v.s. skydda honom från rovdjur, få mat och lär honom vissa färdigheter, medan i polygama förhållanden allt detta oftast faller på kvinnors ömtåliga axlar. Visst finns det undantag, men idag pratar vi inte om dem. Biologer har länge varit intresserade av en annan intressant punkt - män fortsätter att visa tecken på uppmärksamhet mot kvinnor, även när deras par redan har bildats och har funnits i flera år. Vad orsakar detta beteende, vad är fördelen med det och vilka evolutionära aspekter är förknippade med det? Vi hittar svar på dessa frågor i forskargruppens rapport. Gå.
Forskningsunderlag
Med tanke på ämnet för studien kommer vi inte att fokusera på polygama fågelarter, utan fokusera på fjäderromantiker som blir kära en gång för alla.
På tal om monogami är det värt att notera att det finns flera typer av det beroende på varaktigheten: en säsong, flera år och för livet.
Bland fåglar är säsongsbetonad monogami den vanligaste. Ett slående exempel skulle vara vildgäss. Honorna är involverade i att häcka och ruva ägg, och hanen är ansvarig för att skydda territoriet. Andra dagen efter kläckningen går familjen till närmaste damm, där gässungarna lär sig att leta efter mat själva. I händelse av fara på vattnet skyddar honan våldsamt avkomman, men hanen, som tydligen kommer ihåg viktiga saker, flyr oftast. Inte det mest ideala förhållandet, hur man än ser på det.
En familj av vildgäss.
Om vi pratar om relationer, vars grund är beständighet, är storkar bäst i denna fråga. De skapar ett monogamt par för livet och byter inte ens bostadsort om det inte är absolut nödvändigt. Ett bo av storkar, som kan väga upp till 250 kg och nå 1.5 m i diameter, tjänar dem i många år om naturkatastrofer eller mänskligt ingripande inte förstör det. Det finns ett bo i Tjeckien som skapades redan 1864.
Storkarnas byggkunskaper behöver inte uppskattas när man ser sådana strukturer.
Till skillnad från vildgäss har storkar samma ansvar: båda parter kläcker ägg, letar efter mat, lär avkommor att flyga och skyddar dem från faror. Olika typer av ritualer spelar en viktig roll i storkrelationer: sång, dans, etc. Det mest märkliga är att dessa ritualer utförs inte bara under bildandet av ett par (på den första dejten), utan också under hela deras liv tillsammans (även när man ersätter honan under inkubationen, utför hanen en liten dans). För oss ser detta väldigt sött, romantiskt och helt ologiskt ut, eftersom det ur biologisk synvinkel inte finns någon fördel med sådant beteende. Det är så? Och här kan vi smidigt börja överväga själva studien, som var tänkt att svara på denna fråga.
Etologer* De tror att den konstanta manifestationen av sina känslor av män är förknippad med bevarandet av det reproduktiva tillståndet hos kvinnor.
Etologi* - en vetenskap som studerar genetiskt betingat beteende, d.v.s. instinkter.
Samtidigt är det fortfarande oklart varför detta beteende varar inte bara under den primära parningsperioden, utan under hela livet, eftersom det skulle vara mer logiskt för män att investera mer styrka och energi i sin avkomma, snarare än att visa känslor för kvinna. Vid det här laget trodde många forskare att intensiteten i uttrycket av tillgivenhet mot honan direkt påverkar kvaliteten på parningen och därför avkomman (dvs antalet ägg som läggs).
En paradisfågelhane dansar framför en hona. Som vi kan se ser hanen mycket ljusare ut än honan.
Denna teori bekräftas av observationer. En hona vars partner är en oskriven stilig man och den första flygaren i byn lägger mer kraft på sin avkomma än om hanen varken är fisk eller fågel. Det låter roligt och roligt, men ritualerna som män utför framför kvinnor syftar till att visa inte bara skönhet utan också styrka. Det råkar vara så att ljus fjäderdräkt, vacker sång och andra manifestationer av uppmärksamhet från män bara är kognitiva signaler för kvinnor, som hon avkodar till information om hanen.
Forskare från universiteten i North Carolina och Chicago, vars arbete vi överväger idag, tror att detta beteende hos hanar syftar till att optimera beteendet hos honor i förhållande till processen att avla avkommor.
Modellen som föreslagits av forskare är baserad på många experiment som har visat att förstärkning av dessa signaler från män ökar honornas bidrag till fortplantningsprocessen. Det har föreslagits att källan till sådana stimulerande effekter är perceptuella svar som härrör från egenskaperna hos miljön, signaler och själva nervsystemet. För närvarande är cirka 100 exempel på sådana "avvikelser" från vanliga sensoriska system (hörsel, syn och lukt) kända.
När en hane återigen visar sina fördelar gentemot andra hanar kan detta ha en positiv effekt på hanen själv (honan kommer definitivt att välja honom). Men för honan kan detta vara en nackdel, eftersom det kommer att minska den framtida reproduktiva produktionen. Med andra ord har vi en situation som "överträffar förväntningarna". En hane som är betydligt bättre än andra hanar och ständigt visar tecken på intresse för honan kommer att få vad han vill - parning och fortplantning, eller snarare sin egen sort. En kvinna som förväntar sig liknande beteende från andra män, men inte får det, kan hamna i en svår situation. Forskare hänvisar till ett sådant fall som intersexuell konflikt: mäns demonstration av sig själva som vackra ökar bland befolkningen, och motståndet mot denna taktik växer bland kvinnor.
Denna konflikt modellerades med hjälp av en beräkningsmetod (neurala nätverk). I de resulterande modellerna använder signaleraren (signalkälla - hane) den perceptuella perceptionen av mottagaren (signalmottagare - hona), vilket stimulerar själva signalerna till förfång för uppfattningen. Vid en viss tidpunkt inträffar en förändring i uppfattningen av signaler i populationen av kvinnor (en sorts mutation), som ett resultat av vilket styrkan på signalerna från källan (hanen) kommer att minska kraftigt. En gradvis ökning av sådana förändringar kommer att leda till att en eller annan typ av signal kommer att vara helt ineffektiv. När sådana förändringar inträffar försvinner vissa signaler och tappar sin styrka, men nya uppstår och processen börjar på nytt.
Detta mycket vridna system är ganska enkelt i praktiken. Föreställ dig att en hane visas med en ljus fjäder (endast en), han sticker ut från de andra, och honorna föredrar honom. Sedan dyker en hane upp med två ljusa fjädrar, sedan med tre osv. Men styrkan hos en sådan signal, på grund av dess tillväxt och spridning, börjar falla proportionellt. Och så plötsligt dyker det upp en hane som kan sjunga vackert och bygga bon. Som ett resultat upphör vacker fjäderdräkt som en signal att vara effektiv och börjar degenerera.
Det finns dock alltid ett undantag från regeln – en del konflikter mellan könen kan utvecklas till ett fullvärdigt och mycket effektivt samarbete mellan könen.
Schema för uppkomsten av konflikter mellan könen och samarbete mellan könen.
Summan av kardemumman är att hanen med en mer uttalad signal tvingar honan att lägga inte tre ägg, utan fyra. Detta är bra för hanen - han kommer att få fler avkommor med sin genpool. För honan, inte så mycket, eftersom hon kommer att behöva lägga mer kraft på att se till att alla avkommor överlever och når oberoende ålder. Följaktligen börjar honorna utvecklas parallellt med hanarna för att bli mer motståndskraftiga mot deras signaler. Resultatet kan bli två sätt: konflikt eller samarbete.
I fallet med samarbete utvecklas honorna för att lägga 3 ägg, som innan uppkomsten av en starkare signal från hanarna, men fortsätter att svara på dessa signaler. Så mycket för kvinnors trick i naturen. På så sätt bildas inte bara ett par, utan ett par som stödjer varandra på optimal nivå för fortplantning ur synvinkel signal-svarsinteraktion.
Hanar kan grovt sett inte utvecklas tillbaka. Deras förbättrade signaler till honor producerar en koppling av tre ägg, dvs. inte som förväntat. Men att minska signalen till den tidigare nivån kommer också att vara ineffektiv, eftersom det kommer att leda till en minskning av antalet ägg i kopplingen till två. Det visar sig vara en ond cirkel - män kan inte minska styrkan på signalen och kan inte öka den, eftersom honor i det första fallet kommer att föda färre avkommor, och i det andra fallet kommer de inte att svara.
Naturligtvis har varken män eller kvinnor några illvilliga avsikter eller önskan att förslava varandra. Hela denna process äger rum på genetisk nivå och är enbart inriktad på att gynna avkomman till ett enskilt par och artens välbefinnande som helhet.
Forskningsresultat
Med hjälp av matematisk modellering bedömde forskare de förhållanden under vilka intersexuellt samarbete kan uppstå. Kvantitativ egenskap med medelvärde zf beskriver en honas stora bidrag till sin avkomma. Inledningsvis tillåts medelvärdet utvecklas till sitt optimala värde zopt, vilket beror på två variabler: nyttan av investeringen (antalet överlevande avkommor) och kostnaden för investeringen för honor (cf). Den senare variabeln bedöms efter avel, vilket innebär att vissa honor överlever och kan få avkomma igen följande år, vilket resulterar i en ökning av antalet generationer.
Det finns flera termer som kommer att användas ofta i denna studie som är värda att förklara lite:
- signaler - manifestation av uppmärksamhet från mäns sida till kvinnliga partners (sång, dans och andra ritualer) som äger rum i bildade par;
- bidrag / investering - honornas svar på dessa signaler, manifesterat i form av ett större antal ägg i kopplingen, mer tid att ta hand om framtida avkommor, etc.;
- svarande - honan svarar på signaler från hanen;
- kostnader — Kostnaden för honornas bidrag till avkomman (tid i boet, tid att söka efter föda, hälsotillstånd på grund av ett större/mindre antal ägg i säcken, etc.).
Nya manliga signaler och kvinnliga svar på dem modellerades med hjälp av fritt rekombinerande dialleliska enkellokusmodifierare, och därigenom kombinerade kvantitativa och populationsgenetiska tillvägagångssätt. I ställe*, som kontrollerar honans svar (A), observeras initialt en hög frekvens av allelen -svarare* (A2), motsvarande en redan existerande perceptuell perception
Ställe* - platsen för en specifik gen på den genetiska kartan av en kromosom.
Alleler* - olika former av samma gen som finns i samma loci av homologa kromosomer. Alleler bestämmer utvecklingsvägen för en viss egenskap.
Svarsgen* (Rsp) är en gen funktionellt associerad med segregationsstörningsfaktorn (SD-genen), vars aktiva allel (Rsp+) har förmåga att undertrycka SD-uttryck.
Signallokuset (B) är initialt fixerat till icke-signalallelen (B1). Sedan introduceras B2-allelen, vilket gör att manliga signaler dyker upp.
Att visa signaler för män har också sitt pris (sm), men ökar bidraget från den kvinnliga partnern (A2) med värdet α. Till exempel kan α uttryckas som ett extra ägg i en koppling. Samtidigt kan en ökning av honans bidrag också visa sig i form av de positiva effekter som hon har på sin avkomma.
Därför har ett par där hanen bär signalallelen och honan bär responderallelen (dvs. A2B2-par) ett ytterligare bidrag från honan och därför högre fruktbarhet än de andra 3 kombinationerna.
Varianter av kombinationer av hanar och honor beroende på förhållandet mellan signaler och svar på dem.
Antalet avkommor som överlever för att fortplanta sig följande år påverkas av densitetsberoende* inom yngeln och beroende av yngeltäthet efter flygning.
Densitetsberoende* Densitetsberoende processer uppstår när tillväxthastigheten för en befolkning regleras av densiteten hos den populationen.
En annan grupp av variabler är associerad med dödligheten hos honor och män efter födseln av avkommor. Dessa variabler bestäms av bidraget till yngeln (cm - bidrag från män, cf - bidrag från kvinnor), kostnader för signaler för män (sm) och icke-selektiv dödlighet (dm - män och df - honor).
Änkor, änklingar, minderåriga och alla tidigare ensamstående individer förenas för att bilda nya par och den årliga cykeln är avslutad. I modellen som studeras ligger tonvikten på genetisk monogami, därför är alla typer av sexuell selektion (d.v.s. konkurrens mellan individer om en partner) uteslutna från beräkningarna.
Sambandet mellan utvecklingen av signaler, respondenter och bidrag.
Modellering visade att en stabil balans uppnås när män ger signaler och honor svarar på dem. Vid jämvikt återställs allt bidrag till avkomman till den nivå som var före uppkomsten av ytterligare manliga signaler.
På diagrammet А Ovanstående visar ett exempel på evolutionär dynamik där det kvinnliga bidraget till avkomman återgår till den optimala nivån, vilket är resultatet av utvecklingen av bidragets kvantitativa egenskap (den prickade gröna linjen är det verkliga bidraget och den heldragna gröna linjen är bidraget som inte realiserades på grund av bristen på kvinnlig respons på ytterligare manliga signaler). På diagrammet В Ett alternativt exempel visas när konflikt mellan könen leder till förlust av en respondent.
Och på grafen С Två parametrar identifieras som påverkar detta resultat: en ökning av bidraget orsakat av ytterligare signaler (α), och kostnaden för kvinnor för denna investering (cf). I det röda området på diagrammet ökar aldrig signalerna, eftersom deras kostnad kommer att överstiga nyttan. I de gula och svarta områdena ökar signalfrekvensen, vilket leder till en ökning av kostsamma investeringar från honornas sida. I det gula området sker svaret på detta genom att minska den kvantitativa investeringsegenskapen, vilket leder till permanent fixering av alleler av både signaler och respondenter. I den svarta regionen, där svarande kvinnor har mer inducerade investeringar, förloras den svarande allelen snabbt, följt av signaler, som i traditionella modeller av intersexuell konflikt (grafik) В).
Den vertikala gränsen mellan de röda och gula områdena representerar den punkt där hanarna får ytterligare investeringar i avkommor på grund av att honorna balanserar kostnaden för sin signalering. Den horisontella gränsen som skiljer de gula och svarta områdena från de röda sker på liknande sätt, men av en mindre uppenbar anledning. När kvinnors investeringskostnader (cf) är låga, då det optimala värdet av bidraget (zopt) kommer att vara relativt hög, och följaktligen kommer det kvinnliga bidraget att vara betydligt större under de initiala förhållandena. Konsekvensen av detta är att signaler ger mannen proportionellt mindre nytta av den investering som den framkallar, vilket återigen kompenseras av dess kostnader.
Parameterutrymmet, i vilket signaler och svar är fixerade (gul), varierar beroende på styrkan i urvalet och den genetiska variansen hos respondentens allel. Till exempel, när en responders initiala allelfrekvens är 0.9 istället för 0.99 som visas i bild #2, resulterar införandet av signaler i effektivare selektion på responders (initial genetisk varians är högre) och den svarta regionen expanderar till vänster.
Hansignaler kan uppstå även om de kommer med en kostnad som minskar hanens bidrag till den aktuella yngeln (parameteriserad sfec), vilket direkt påverkar kondition* både manliga och kvinnliga, snarare än att minska hanens sannolikhet att överleva.
Kondition* - förmågan att reproducera individer med en viss genotyp.
Förhållandet mellan fruktbarhetskostnader och signaler (till vänster) och förhållandet mellan lönsamhetskostnader och signaler.
När det gäller fertilitet, när manliga signaler är fixerade (gult område), investerar alla hanar mindre i avkommor än innan signalering. I det här fallet kommer honornas bidrag att vara större än det var före uppkomsten av manliga signaler.
Större kvinnliga investeringar, när manliga kostnader regleras av fruktsamhet (snarare än livskraft), ökar det genomsnittliga antalet avkommor per par, men kompenserar inte helt. Med tiden ökar ett större kvinnligt bidrag det genomsnittliga antalet avkommor som når flygande men minskar den genomsnittliga kvinnliga livsdugligheten. Detta leder till bildandet av en ny balans mellan dessa två krafter, där det genomsnittliga antalet avkommor är lägre än i fallet med normal livskraft eller under de initiala förhållandena (före manifestationen av signaler).
Ur matematisk synvinkel ser det ut så här: om manliga signaler ökar fertiliteten med 1 % (men inte ökar livskraften) så ökar honornas kostnader för avkommor med 1.3 %, men samtidigt ökar även deras dödlighet med 0.5 %, och antalet avkommor per par minskar med 0.16 %.
Om det genomsnittliga värdet av det kvinnliga bidraget initialt är lägre än den optimala nivån (till exempel på grund av miljöpåverkan), så uppstår ett balanserat system när signaler som stimulerar kostnadsökningen manifesteras, d.v.s. samarbete mellan könen. I en sådan situation ökar manliga signaler inte bara honornas bidrag till avkomman, utan också deras kondition.
Sådant beteende hos män och kvinnor uppstår oftast på grund av yttre förändringar (klimat, livsmiljö, mängd tillgänglig mat, etc.). Med tanke på detta föreslår forskare att bildandet av monogami hos vissa moderna arter, medan deras förfäder var polygama, beror på migration och följaktligen en förändring i miljön.
För en mer detaljerad bekantskap med studiens nyanser rekommenderar jag att titta på и till honom.
Epilog
Denna studie visade på sambandet mellan polygami och monogami ur ett evolutionärt perspektiv. I fågelriket har hanar alltid försökt överträffa varandra för att få uppmärksamhet från en hona: med ljus fjäderdräkt, en vacker dans eller till och med en demonstration av deras byggförmåga. Detta beteende beror på konkurrens mellan män, vilket oftast är karakteristiskt för polygama arter. Ur honornas perspektiv gör alla dessa signaler det möjligt att bedöma egenskaperna hos hanen som deras gemensamma avkomma kommer att ärva. Men med tiden började män att utvecklas på ett sådant sätt att deras signaler var ljusare än deras konkurrenters. Kvinnor har i sin tur utvecklats för att motstå sådana signaler. Det måste trots allt alltid finnas en balans. Om honornas kostnader för avkommor är oproportionerliga i förhållande till nyttan, så är det ingen idé att öka kostnaderna. Det är bättre att lägga en koppling av 3 ägg och överleva processen att ruva och fostra avkommor än att lägga fem och dö för att försöka skydda dem.
En sådan intersexuell intressekonflikt kunde leda till en katastrofal nedgång i befolkningen, men evolutionen tog en mer förnuftig väg - längs vägen för samarbete. I monogama par fortsätter hanarna att uttrycka sig i all sin glans, och honorna svarar på detta med ett optimalt bidrag till avkomman.
Det är konstigt att världen av vilda djur inte är belastad med moraliska principer, lagar och normer, och alla handlingar bestäms av evolution, genetik och törst efter fortplantning.
Kanske för romantiker kommer en sådan vetenskaplig förklaring av bevingad kärlek att verka för prosaisk, men vetenskapsmän tycker annorlunda. När allt kommer omkring, vad kan vara vackrare än att utvecklas på ett sådant sätt att det finns en balans och ett sant partnerskap mellan honan och den manliga, med hänsyn till båda parters intressen och riktade till framtida generationer.
Fredag off-top:
Även om dessa fåglar inte har det vackraste namnet (Grebes), är deras återföreningsdans helt enkelt vacker.
Off-top 2.0:
Paradisfåglar är ett utmärkt exempel (bokstavligen) på de olika signaler som hanar skickar till honor under häckningssäsongen (BBC Earth, voice-over av David Attenborough).
Tack för att du läser, håll dig nyfiken och ha en trevlig helg grabbar! 🙂
Tack för att du stannar hos oss. Gillar du våra artiklar? Vill du se mer intressant innehåll? Stöd oss genom att lägga en beställning eller rekommendera till vänner, 30 % rabatt för Habr-användare på en unik analog av nybörjarservrar, som uppfanns av oss för dig: (tillgänglig med RAID1 och RAID10, upp till 24 kärnor och upp till 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 gånger billigare? Bara här i Nederländerna! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - från $99! Läs om
Källa: will.com