Fugle videnskab: En fælles opfattelse om en fugl sang opvokset i ny undersøgelse

Hvordan vælger enkeltpersoner deres kompis? Hvorfor er nogle mere succesrige til at tiltrække hjælpere end andre?

Disse aldersgamle spørgsmål er bredt relevante for alle dyr, herunder mennesker. Darwins teori om naturlig udvælgelse giver en måde at svare på. Sommetider formuleret som "overlevelsen af ​​de fitteste", kan teorien også gælde for parret valg, forudsigelse af, at det er gavnligt at vælge den kompis, der er bedst tilpasset til at overleve i sit miljø - den hurtigste løber, den bedste jæger, landmanden med de højeste udbytter.

Se også: Ekstremt Sad Birds Vis, hvordan en befolkning kan dø af ensomhed

Det er en smule simplistisk som et resumé af menneskelig seksualitet, selvfølgelig, da folk parrer sig i sammenhæng med komplekse sociale normer og kønsroller, der er entydigt menneskelige. Forskere som os tror dog, at det valgmulighed i andre dyr er påvirket af disse slags opfattede tilpasninger. Det passer til forskernes forståelse af evolutionen: Hvis kvinder vælger at parre sig med velindrettede mænd, kan deres afkom også have en bedre chance for at overleve. Fordelagtige træk vindes ned og bevares i kommende generationer.

Men i mange arter forsøger mænd at tiltrække hjælpere ved at vise egenskaber, som synes at være afgjort ikke-adaptive. Disse signaler - som en blændende hale på en påfugl eller en smuk melodi fra en sangfugl - var oprindeligt en stor skruenøgle, der blev kastet i Darwins teori om naturlig udvælgelse. Træk som disse synes at gøre det modsatte af at gøre et dyr mere tilbøjelige til at overleve i sit miljø. En prangende hale visning eller en prangende melodi er besværlig, og det annoncerer dig rovdyr samt kærlighed interesser. Darwin blev så ked af denne uoverensstemmelse, at han sagde: "Synet af en fjer i en påfuglens hale, når jeg ser på det, gør mig syg."

Tænk på dette overfald led Darwin til en anden større teori: seksuel udvælgelse. I stedet for direkte at vise tilpasninger kan mænd måske producere dyre, ikke-adaptive signaler, hvis kvinder foretrækker disse funktioner, når de vælger hjælpere. For kvinderne kan disse signaler indirekte kommunikere, at en mand ville være en god kompis, fordi han er i stand til at overleve og lykkes - på trods af ornamentet, ikke på grund af det. Under denne model er de mest kostbare træk de mest attraktive.

Men hvad nu hvis indsatsen hæves, som i polygynøse arter, med mænd, der forsøger at tiltrække og danne bindinger med flere kvinder? Et logisk næste skridt til denne teori kan forudsige, at trykket for at producere smukke signaler vil skyrocket, der forener belønningen for enkeltpersoner med detaljerede ornamenter. Hvis de mest succesfulde mænd har de mest ekstraordinære træk, kunne et efterfølgende våbenkamp over mange generationer skifte befolkningen mod mere ekstreme egenskaber. Dette er en intuitiv teori - øget konkurrence for hjælpere ville føre til stadig mere uddybende seksuelt udvalgte træk - men det er ikke blevet testet over livets træ.

Gør ikke-monogamiske parringssystemer virkelig seksuel udvælgelse i rigtige dyr? Når styrken af ​​seksuel udvælgelse stiger, bliver seksuelt udvalgte karakteristika mere ekstreme? Går haler længere? Sange smukkere? Som to biologer med ekspertise inden for beregningsmetoder, udviklingen af ​​adfærd og sangfugle besluttede vi at undersøge.

Opbygning af fugledatabasen

Evolution er lige så kompleks som livet selv. Nye beregningsmæssige evner gør det muligt for forskere som os at gå ud over at teste om visse træk simpelthen har tendens til at forekomme sammen. I stedet kan vi dykke ind i fortiden og forsøge at skelne den vej, som arter har rejst gennem historien for at ankomme hvor de er i dag.

For at teste teorien om, at mænd forsøger at tiltrække flere hjælpere ville forstærke seksuel udvælgelse og drive udviklingen af ​​stadig mere omfattende displays, havde vi brug for både et nyt datasæt og innovative metoder.

Sangfugle er et fremragende system til at studere dette spørgsmål. For det første er mange arter socialt (men ikke nødvendigvis seksuelt) monogamiske, som ellers er meget sjældne i dyreriget, men der har været mange uafhængige overgange til polygyni i løbet af deres historie. Det gør det let for os at sammenligne sangene fra fugle, der søger en enkelt partner til sangene hos dem, der søger flere hjælpere. Sangfugle har også en utrolig mangfoldighed af sang, fra de enkle tweets af huset sparrow til de uddybte cadenzas af mockingbird.

Ved at søge offentliggjorte litteratur- og feltguider samlet vi parringssystemdata på næsten 700 arter og sangdata for over 350 arter, den største database i sin art til dato. Vi har opnået en nyligt offentliggjort fylogeni - i det væsentlige et "stamtræ", der strækker sig helt tilbage til forfædren for alle fugle - der dækkede hele fugle evolutionær historie. Dette ville tjene som vores kort gennem sangfugl lineages.

Vi fusionerede vores egenskabsdata med fylogenien for at spore tilbage i tiden og estimerede hvordan forældrene af hver gruppe sangfugle kunne have lød og opført sig.

Denne tilgang er ligesom om vi faldt ind på en menneskelig familiesammenføring og bemærkede, at langt de fleste familiemedlemmer har blondt hår og talte svensk - vi ville gætte på, at en langvarig matriark i familien sandsynligvis også havde blondt hår og sandsynligvis talte svensk. Derefter kunne vi besøge en anden familiesammenføring, fjernt slægtninge fra den første, for at finde blonde mennesker, der taler mest norsk. På endnu en samling vil vi måske se brunehårede folk, der taler spansk. Ved at gøre dette hundredvis af gange kunne forskere finde ud af, om der var nogen sammenhæng mellem hårfarve og sprog i disse families historier.

Ved hjælp af lignende metoder med fuglefamilietræet kunne vi ikke kun teste, hvordan parringsadfærd korrelerer med sangen af ​​levende arter, men også hvordan disse adfærd påvirker hinanden i tusinder og endda millioner af år med sangfuglens evolutionære historie. Ved at estimere de sandsynlige opførelser af de moderne sangfugles forfædre kunne vi beregne udviklingen af ​​disse egenskaber, herunder hvordan sangudviklingshastigheder kan påvirkes af parringsadfærd eller omvendt.

Seksuel udvælgelse, men ikke i én retning

Da vi udførte denne dybe analyse, overraskede resultaterne os. Vi fandt ikke det forventede forhold, at sange blev mere udførlige i arter, hvor mænd søgte flere hjælpere. I stedet fandt vi et interessant evolutionsmønster: Sange syntes at udvikle hurtigere polygynøse linjer, men ikke i nogen bestemt retning.

I stedet for at disse forfædre mænd forsøgte at udkonkurrere hinanden med mere udførlige sange, syntes sange at svinge mellem simpelt og komplekst som et svingende pendulum gennem generationerne - skiftende hurtigt i øjeblikket men ikke i en sammenhængende retning på lang sigt. Hvis disse polygynøse artes sange blev for enkle eller for omfattende, begyndte de at flytte tilbage mod midten.

Se også: Ny Record Holder til verdens største fugl nogensinde var en 1.700-pund Giant

Disse resultater udfordrer vores første brede intuitioner om reproduktiv succes og evolutionære pres. Ved at studere sange fra mange monogamiske og polygynøse fuglearter over det evolutionære træ, fandt vi resultater, der stod i kontrast til den hidtidige visdom: Arter der tiltrækker flere hjælpere havde ikke mere komplekse sange samlet, men deres sange udviklede sig hurtigere. Dette er et nyt bevismateriale, der kan ændre klassiske hypoteser om ikke-monogami og seksuel udvælgelse i evolutionen.

Vores arbejde viser, at når forskere studerer seksuel udvælgelse i fremtiden, skal vi ikke bare tænke på størrelsen af ​​de karakteristika, der studeres, men også hvor hurtigt de ændrer sig.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af Nicole Creanza og Kate Snyder. Læs den oprindelige artikel her.