У світі тварин, до яких варто відносити і людей, є безліч способів передачі один одному. Це може бути енергійний танець, як у райських птахів, що говорить про готовність самця до продовження роду; це може бути яскраве забарвлення, як у деревних жаб Амазонки, що говорить про їхню отруйність; це може бути запах, як у собачих, що відзначає межі території. Але найзвичнішим більшість розвинених тварин є акустична комунікація, тобто використання звуків. Ми навіть діток своїх із пелюшок вчимо тому, хто і як каже: корівка — му-му-му, собачка — гав-гав тощо. Для нас вербальне, тобто акустичне спілкування, є невід'ємним аспектом соціалізації. Те саме можна сказати і про інших представників фауни. Вчені з університету Хайнань (Китай) вирішили заглянути в минуле, щоб зрозуміти еволюцію акустичної комунікації. Наскільки акустичне спілкування поширене серед тварин, коли воно зародилося і чому стало домінуючим методом передачі? Про це дізнаємося з доповіді дослідників. Поїхали.
Основа дослідження
На даному етапі еволюційного розвитку багато представників фауни повністю впровадили акустичні сигнали у свій ритм життя. Звуки, що видаються тваринами, використовуються для залучення партнера (спів птахів, кумкання жаб і т.д.), для виявлення або дезорієнтації ворога (крик сойки, що повідомляють хижакові про те, що він виявлений і засідка не спрацює, тому йому краще відступити), для передачі інформації про наявність їжі (квартири, знайшовши їжу, видають характерний звук для привернення уваги свого потомства) і т.д.
Цікавий факт:
Самець одновусого дзвонаря (Procnias albus) видає шлюбний крик в 125 дБ (реактивний двигун - 120-140 дБ), будучи при цьому найгучнішим птахом на планеті.
Вивчення акустичних сигналів та його еволюції проводиться вже досить давно. Отримані в ході таких праць дані сприяють кращому розумінню того, як використовують звуки і, отже, формувалися різні мови у різних регіонах планети. Однак такі дослідження не торкалися самого зародження акустичної комунікації як явища. Одним із фундаментальних питань, на яке поки що ніхто не відповів, є — чому виникла акустична комунікація?
Є багато питань, які потребують відповідей. По-перше, які саме екологічні чинники вплинули виникнення і формування такого типу передачі? По-друге, була пов'язана акустична комунікація з видоутворенням, тобто. чи допомагає вона поширення виду й у запобіганні його вимирання? По-третє, чи є наявність акустичного зв'язку еволюційно стабільним після її розвитку? І, нарешті, розвивався акустичний зв'язок у різних групах тварин паралельно чи він має спільного прабатька всім істот?
Відповіді на ці питання, на думку самих учених, важливі не тільки для розуміння акустичного зв'язку як такого, але й для розуміння еволюції та поведінкових змін у тварин. Наприклад, є теорія, що місце існування сильно впливає на статевий відбір і спілкування у деяких видів тварин. Чи застосовна ця теорія до формування сигналів, поки що важко сказати, але це цілком реально. Також вчені нагадують, що ще Дарвін говорив про те, що у формуванні пар деяких видів важливу роль відіграють саме звукові сигнали. Отже, акустичні сигнали впливають видоутворення.
У цій праці дослідники вирішили розглянути еволюцію звукових сигналів у чотирилапих, використовуючи філогенетичний підхід (виявлення взаємозв'язку між різними видами). Основний акцент поставлено з походження акустичного зв'язку, а чи не з його формі чи функціях. У дослідженні були використані дані 1799 різних видів, також враховувався і фактор добової поведінки (види з денною та нічною активністю). Крім цього, було проведено вивчення зв'язку між акустичною комунікацією та ступенем диверсифікації видів, тобто. їх поширеності, за допомогою моделі видоутворення-вимирання. Також було перевірено філогенетичний консерватизм за наявності акустичного зв'язку між видами.
Результати дослідження
Серед чотирилапих більшість амфібій, ссавців, птахів і крокодилячих мають акустичну комунікацію, тоді як більшість лускатих і черепах — ні. У рядах земноводних такого типу передачі немає у цецилій (Caecilian), але є в деяких видів саламандр і у більшості жаб (у 39 з 41 видів, що розглядаються). Також акустичний зв'язок відсутній у змій та у всіх сімейств ящірок, крім двох Gekkonidae (геконові), Phyllodactylidae. У загоні черепах лише 2 з 14 сімейств мають акустичний зв'язок. Цілком очікувано, що серед цих 173 видів птахів акустичний зв'язок був у всіх. 120 із 125 сімейств ссавців також продемонстрували наявність цієї особливості.
Цікавий факт:
Саламандри мають дивовижну регенерацію і здатні заново відростити не тільки хвіст, а й лапку; саламандри, на відміну багатьох своїх родичів, не відкладають яйця, а є живородящими; одна з найбільших саламандр - японська велетенський - важить 35 кг.
Підсумовуючи ці дані, можна сказати, що акустична передача інформації присутня у 69% представників чотирилапих.
Таблиця №1: відсоток власників акустичної передачі інформації серед видів чотириногих, що розглядаються.
Встановивши зразкове поширення акустичної комунікації серед видів, необхідно було зрозуміти зв'язок між цим умінням та поведінкою тварин (нічні або денні).
Серед кількох моделей, що описують це відношення для кожного виду, була обрана модель, що підходить для усередненого опису відношення акустики та поведінки для всіх видів. Дана модель (таблиця №2) показує всі можливі плюси та мінуси від подібного навички для обох варіантів поведінки тварини.
Таблиця №2: аналіз зв'язку між акустичною комунікацією та поведінкою тварини (денна/нічна).
Було встановлено явну залежність акустичної комунікації від поведінки, і навіть збалансована взаємозалежність. Однак, що цікаво, не було виявлено зворотної залежності поведінки від акустичного зв'язку.
Філогенетичний аналіз показав тісне поєднання акустики та нічного способу життя (таблиця №3).
Таблиця №3: філогенетичний аналіз зв'язку акустичної комунікації та денного/нічного способу життя.
Аналіз даних також показав, що наявність акустичного зв'язку ніяк не впливало на швидкість диверсифікації у філогенії чотирилапих. Так, середні показники диверсифікації (видоутворення - вимирання; r = 0.08 подій на мільйон років) були однакові як для ліній видів з акустичним зв'язком, так і для ліній без цієї навички. Отже, можна припустити, що наявність/відсутність акустичної комунікації не мало ніякого впливу на поширеність того чи іншого виду або на події, пов'язані з його утворенням або вимиранням.
Зображення №1: графік еволюції акустичної комунікації серед різних чотирилапих.
Вчені припускають, що акустичний зв'язок, швидше за все, розвивався незалежно в кожній основній групі чотирилапих, але її походження було давнім у багатьох основних скарбах (100-200 млн років тому).
Наприклад, акустична комунікація розвивалася досить рано у філогенії загону безхвостих земноводних (Анура), але повністю відсутня в сестринській групі для всіх інших жаб, що нині живуть, з скарбів, що містить сімейства Ascaphidae (хвостаті жаби) та Leiopelmatidae (ліопельми).
Цікавий факт:
Ліопельми є ендеміками Нової Зеландії і вважаються довгожителями серед жаб - самці живуть до 37 років, а самки - до 35 років.
У ссавців, як і в жаб, акустичний зв'язок виник приблизно 200 мільйонів років тому. Деякі види втратили в ході еволюції цю навичку, проте переважна більшість донесли її до наших днів. Винятком можна вважати птахів, які, зважаючи на все, єдині, хто не розлучався з акустичним зв'язком протягом усього періоду еволюції.
Було встановлено, що акустична комунікація була присутня як у самого недавнього предка птахів, що нині живуть, так і у найдавнішого предка нині живих крокодилів. Кожному з цих предків близько 100 мільйонів років. Можна припустити, що акустичний зв'язок був і у спільного предка цих двох скарбів, тобто ще 250 мільйонів років тому.
Цікавий факт:
деякі види геконоподібних здатні видавати найнесподіваніші для ящірки звуки - гавкання, клацання, цвірінькання і т.д.
У лускатих акустичний зв'язок присутній досить рідко, що може бути пов'язано з більш вузько спрямованим виникненням виключно у істот з нічним способом життя, таких як геккоподібні (Gekkota). Щодо недавніх еволюційних змін призвели до появи акустичної комунікації у деяких філогенетично ізольованих видів саламандр та черепах.
Для більш детального ознайомлення з нюансами дослідження рекомендую заглянути в и до нього.
Епілог
Підсумовуючи всі вищеописані результати, можна практично з повною впевненістю заявити, що розвиток акустичної комунікації тим чи іншим чином пов'язаний із нічним способом життя. Це підтверджує теорію про вплив екології (довкілля проживання) на еволюційні особливості виду. Проте наявність акустичної комунікації фактично не має впливу на диверсифікацію виду у великому часовому масштабі.
Також дослідники встановили, що звукове спілкування з'явилося близько 100-200 мільйонів років тому, а деякі види чотирилапих пронесли цю здатність протягом усього цього часу практично без будь-яких змін.
Варто відзначити, що наявність акустичного спілкування для нічних істот хоч і є очевидним плюсом, він не має негативного впливу при переході в денний спосіб життя. Цей простий факт підтверджується тим, що багато раніше нічні види, перейшовши до денного способу життя, не втратили цю здатність.
Спілкування з допомогою звуків за даними дослідження можна назвати найстійкішим еволюційним ознакою. Коли ця здатність виявлялася, вона практично ніколи не зникала в ході еволюції, чого не можна сказати про інші типи передачі сигналів, таких як яскраве забарвлення або незвичайна форма тіла, оперення або вовни.
За словами дослідників, їх аналіз зв'язку акустичної комунікації та навколишнього середовища може бути застосовним і до інших еволюційних ознак. Раніше вважалося, що вплив екології на методи передачі сигналів обмежується різницею між близькими спорідненими видами. Однак, ґрунтуючись на вищеописаній праці, можна впевнено заявити, що фундаментальні типи передачі сигналів також змінюються відповідно до змін у навколишньому середовищі проживання тварини.
П'ятничний офф-топ:
Відмінна демонстрація неймовірної різноманітності звуків, які видають різні види птахів.
Офф-топ 2.0:
Іноді тварини видають дуже незвичайні та кумедні звуки.
Дякую за увагу, залишайтесь цікавими та відмінними всім вихідними, хлопці! 🙂
Небагато реклами 🙂
Дякую, що залишаєтеся з нами. Вам подобаються наші статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів? Підтримайте нас, оформивши замовлення або порекомендувавши знайомим, , унікальний аналог entry-level серверів, який був винайдений нами для Вас: (Доступні варіанти з RAID1 і RAID10, до 24 ядер і до 40GB DDR4).
Dell R730xd вдвічі дешевше в дата-центрі Equinix Tier IV в Амстердамі? Тільки в нас у Нідерландах! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB – від $99! Читайте про те
Джерело: habr.com