Так что интригует то, что многие птицы отказываются от размножения, чтобы помочь другим птицам в уходе и защите птенцов. Совместное размножение, как называется такое поведение, представляет собой очевидный эволюционный парадокс, поскольку помощники, похоже, действуют таким образом, чтобы повысить приспособленность других за их собственный счет.
Поскольку виды, которые являются совместными селекционерами, сосредоточены в географических горячих точках, ученые давно подозревали, что основные характеристики окружающей среды играют роль в ее эволюции.Но эти условия, как известно, выявить сложно. «Некоторые люди пришли к выводу, что изменчивость окружающей среды способствует кооперативному размножению, а другие пришли к выводу, что кооперативные селекционеры, как правило, встречаются в основном в более стабильной среде», — сказал Карлос Ботеро, биолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.«Это различие во мнениях трудно примирить, потому что люди пришли к противоположным выводам, основанным на очень схожих показателях изменения окружающей среды».
В выпуске журнала PLOS Biology от 21 июня 2017 года Ботеро и международное сотрудничество ученых во главе с Майклом Гриссером из Цюрихского университета в Швейцарии публикуют филогенетическое исследование 3005 видов птиц, которое, по-видимому, устраняет несоответствие.Их анализ показывает, что птицы образуют семейные группы еще до того, как начинают помогать в гнезде. Эта двухэтапная структура разрешает разногласия по поводу роли окружающей среды в эволюции кооперативного разведения.
Это также дает проблеск надежды на суровое будущее, поскольку предполагает, что некоторые виды, уже живущие в виде семей, могут избежать исчезновения, завершив переход к кооперативному размножению по мере того, как климат станет более непредсказуемым.ГоловоломкаПо словам Ботеро, кооперативное разведение птиц широко распространено и хорошо изучено, но исследования, в которых пытались выделить факторы отбора, ведущие к его эволюции, дали запутанные и противоречивые результаты.Некоторые ученые отметили, что многие кооперативные селекционеры населяют районы, где условия окружающей среды, такие как осадки или продуктивность, стабильны и предсказуемы.
Таким образом, популяции птиц увеличиваются, иногда до такой степени, что они насыщают среду обитания. Молодые птицы могут решить стать помощниками, потому что они не могут удерживать территорию.
Классический пример этого узора — птицы-носороги. Около 40 процентов из них являются кооперативными селекционерами, и чем более стабильный климат обитает птицы-носороги, тем более вероятно, что они будут кооперативными селекционерами.Другие ученые были впечатлены тем фактом, что многие совместно размножающиеся виды живут в тех частях мира, где климат суров, колеблется и непредсказуем. Они предположили, что в этих условиях совместное разведение может быть преимуществом, поскольку оно позволяет популяциям птиц быстро увеличиваться в благоприятные годы, но предохраняет их от сокращения в периоды суровости.
Известный пример, который соответствует этой схеме, — африканский скворец. Полевые исследования, сравнивающие совместное разведение скворцов, таких как превосходный скворец, и не сотрудничающих заводчиков, таких как большой голубоухий скворец, показали, что кооперативные птицы способны размножаться в годы, когда условия были настолько плохими, что менее социальные птицы не могли выращивать молодой.РешениеБотеро и его коллеги намеревались примирить эти несоответствия, проверяя свои гипотезы против естественной истории птиц в Глобальной филогении птиц.
«Первое, что мы сделали, — это спросили, есть ли доказательства того, что развитие сотрудничества — это двухэтапный процесс», — сказал Ботеро. «Мы обнаружили, что наиболее вероятные предковые птицы размножались и жили парами, поэтому мы задались вопросом, не развили ли птицы сначала способность поддерживать семейные группы, а только потом эволюционировали, помогая в гнезде."Предпосылка заключалась в том, что, если бы действительно было два шага, игнорируя промежуточный шаг, мы могли бы прийти к неправильному выводу о параметрах окружающей среды, которые способствуют эволюции социальности. В частности, факторы, способствующие семейной жизни, могли быть непреднамеренно перепутаны с теми, кто продвигает помощь в гнезде ", — сказал он.
Их анализ показал, что прямой переход от несемейного образа жизни к кооперативному размножению действительно чрезвычайно редок, и что эволюция семейного образа жизни, скорее всего, является предпосылкой для развития кооперативного размножения у большинства птиц.Установив, что существует два перехода вместо одного, они внимательно изучили условия окружающей среды, благоприятствующие каждому переходу. Как они и предполагали, они обнаружили, что многие из условий, которые в настоящее время считаются способствующими переходу к кооперативному разведению, вероятно, привели к первоначальному переходу к семейной жизни.«Суть в том, — сказал Ботеро, — что зачастую более продуктивная среда — хорошая среда — способствует эволюции семейного образа жизни, и что, когда птицы живут группами, подверженность изменчивости окружающей среды может способствовать эволюции оказания помощи птицам. гнездо."
Модель с двумя переходами лучше объясняет географическое распространение кооперативного разведения. По словам Ботеро, многие из горячих точек этой черты, такие как южная часть Африки, Австралия и север Южной Америки, — это места, которые претерпели резкие изменения климата. Оседлые виды, изначально находившиеся в условиях, благоприятствовавших семейной жизни, возможно, оказались подвержены отбору для совместного размножения по мере того, как со временем менялись климатические условия.Он говорит, что немного удивлен, что на основе данных возникло такое чистое повествование, «потому что все различные компоненты, входящие в этот вид анализа, могут взаимодействовать очень сложным образом».
С другой стороны, он рад, что появившаяся история не только помогает улучшить наше понимание эволюции кооперативного разведения, но также проливает свет на то, почему ученые, изучавшие одно и то же явление, используя очень похожие данные, пришли к таким разным выводам в прошлое.«Хотел бы я подумать, что это окончательный ответ на вопрос о том, как возникает социальность», — сказал Ботеро. «Но это шаг в нашей попытке понять действительно сложный процесс».