Исследование, опубликованное сегодня в журнале Proceedings of the Royal Society B, предполагает, что даже сложные стратегии кооперативного разведения могут принести прямую эволюционную пользу на протяжении всей жизни животного, и, возможно, предлагает ключи к разгадке того, как социальное поведение впервые развилось у людей и других животных.
Личная жизнь типичного желудевого дятла – дело сложное, полигамное.
Обычное устройство для самца этого вида, который населяет дубовые саванны от Орегона до Колумбии, может править участком леса вместе с двумя своими братьями и парой сестер из другой семьи, с которыми все братья спариваются и выращивают птенцов. Некоторые из потомков группы могут даже годами болтаться на территории своего детства, не для того, чтобы спариваться со своими родителями, тетями и дядями, а для того, чтобы помочь вырастить следующее поколение, прежде чем броситься в бой и стать заводчиками в других группах.
Исследователи долгое время предполагали, что дятлы, выбравшие эту редкую форму полигамии, при которой братья и сестры вынуждены конкурировать за спаривание, идут на эволюционный компромисс. Исследователям казалось, что это соперничество между братьями и сестрами может приводить к тому, что отдельные дятлы оставляют после себя меньше потомства каждый год, чем если бы они выбрали более традиционную парную пару с гарантированной возможностью спаривания.
Чтобы уравновесить эту краткосрочную потерю эволюционной приспособленности, исследователи выдвинули гипотезу, что полигамия дятлов должна давать некоторые косвенные или долгосрочные преимущества, но количественная оценка этих преимуществ в диких популяциях до этого исследования оказалась чрезвычайно сложной задачей.
«Долгое время мы считали полигамное разведение компромиссом, а разведение пар считалось золотым стандартом для того, чтобы оставить после себя наибольшее количество птенцов», – сказал Барве. "Но вы не можете проверить это без сверхдетальных, долгосрочных данных. К счастью, это именно то, что у нас было для этого исследования."
Данные, лежащие в основе этого исследования, охватывают более 40 лет и отслеживают 499 отдельных птиц на протяжении всей их жизни в заповеднике естественной истории Гастингс площадью 2500 акров в долине Кармел на центральном побережье Калифорнии, где постоянно наблюдают около 150 ученых и стажеров. Желудевые дятлы с 1968 года. Исследователи, работающие в заповеднике Гастингс, записали репродуктивную продукцию каждой птицы от их первой попытки до последней, а также информацию, включая качество территории, состав группы, социальное положение и генетические данные, связывающие родителей с их потомством для птиц, вылупившихся в период с 1984 по 2006 год.
Исследователи традиционно объясняли эволюцию полигамного скрещивания дятлов с помощью концепции, известной как родственный отбор. С этой точки зрения, кооперативное размножение могло возникнуть и закрепиться среди дятлов, несмотря на сокращение количества потомства у отдельной птицы, являющейся родителем, потому что даже если самец проиграет возможность размножения одному из своих братьев, полученные птенцы все равно будут нести порцию. общей ДНК этого одинокого мужчины. Кроме того, если несвязанный самец помогает воспитывать и поддерживать своих племянников и племянников, он также увеличивает шансы на то, что они выживают и воспроизводятся, передавая часть своей ДНК следующему поколению.
Другая идея заключалась в том, что полигамные птицы обменивали относительную уверенность в рождении потомства в паре на повышенные шансы контролировать территорию, полную желудей, предоставляемую им, объединяясь со своими братьями или сестрами. Сила в количестве важна для этих дятлов из-за жестоких, кровопролитных сражений, в которых они должны сражаться, чтобы завоевать территории с лучшими зернохранилищами. Эти зернохранилища представляют собой деревья, обычно мертвые, которые за многие годы были забиты тысячами желудей живущими поблизости дятлами. Управление хорошо укомплектованным зернохранилищем может повлиять на способность группы к воспроизводству в неурожайные годы, когда желудей меньше.
Набор данных за несколько десятилетий из заповедника Гастингс позволил Барве и его сотрудникам, наконец, оценить, было ли совместное разведение так дорого, как давно предполагали исследователи. Для этого команда сравнила количество потомков дятлов, которые размножались парами, с количеством потомков, рожденных птицами, участвующими в той или иной форме совместной полигамии.
Анализ, проведенный исследовательской группой, показал, что отдельные самцы, которые разводились как дуэты и трио, оставили после себя 1.В 5 раз больше прямого потомства, чем у монопородных самцов. Исследование также показало, что эти самцы совместного размножения, как правило, проводят два-три дополнительных года в качестве заводчиков по сравнению со своими парными собратьями, что может быть ответственным за увеличение репродуктивного успеха в течение жизни птиц совместного размножения.
Дуэты дятлов-самок и самки-одиночки оставили после себя примерно одинаковое количество детенышей за свою жизнь, но те, которые размножались как трио, дали 2.На 5 цыплят меньше. Барв сказал, что, хотя эти цифры для самок птиц могут показаться не столь убедительными, дуэты совместного разведения могут по-прежнему оставлять после себя более существенное генетическое наследие, чем их одноклеточные коллеги, помогая выживать птенцам своих близкородственных собратьев. То же самое можно сказать и о самцах, которые наделят кооперативное разведение еще более существенными преимуществами.
«Мы думали, что желудевые дятлы теряют приспособленность из-за совместного размножения, но мы показываем, что размножение в этих более крупных кооперативных группах на самом деле лучше, чем разведение в парах», – сказал Барв. "Это то, что раньше не демонстрировалось, потому что очень трудно получить достаточно надежные долгосрочные данные, чтобы их по-настоящему изучить.
В этом смысле наши результаты также подчеркивают ценность долгосрочных исследований поведения животных."
Барв добавил, что исследователям, возможно, больше не нужно использовать родственный отбор как механизм того, как эта кооперативная черта развивалась и сохранялась у желудевых дятлов.
«Желудевые дятлы обладают одними из самых сложных социальных систем среди всех организмов», – сказал Барве. "И эти результаты помогают нам понять, как могла развиваться эта социальная система, открывая возможность того, что совместное размножение может быть более полезным, чем считалось ранее, и у других видов. Это могло бы даже помочь объяснить, почему социальность так часто развивается на всем древе жизни."
Финансирование и поддержка этого исследования были предоставлены Смитсоновским институтом и Национальным научным фондом.