Барабанная дробь дятлов: Сохранение смысла при изменении структуры за миллионы лет

Исследователи из Цюрихского университета и Университета Сент-Этьена с коллегами из Франции, США и Нидерландов изучили эволюцию акустических сигналов животных, используя «Математическую теорию связи» Шеннона и Уивера (1949 г.). Эта теория позволяет количественно оценить количество информации в сигнале. Учёные впервые применили этот подход в эволюционной перспективе для изучения биологической информации, закодированной в сигналах животных.

Эволюция структуры барабанной дроби

В качестве модели исследователи выбрали барабанную дробь дятлов — быстрые удары клювом по стволам деревьев для коммуникации. Команда провела акустический анализ дроби 92 видов дятлов, теоретические расчёты, эволюционные реконструкции, исследования на уровне экологических сообществ и полевые эксперименты с воспроизведением записей.

Целью было проверить, эволюционировала ли дробь для усиления видоспецифичной биологической информации и улучшения распознавания видов.

Постоянство информации на протяжении 22 миллионов лет

Результаты показали, что в ходе эволюции дятлов появлялись новые типы барабанной дроби. Однако, несмотря на изменения в структуре сигнала, количество биологической информации о видовой принадлежности оставалось относительно постоянным на протяжении 22 миллионов лет. Таким образом, отбор в сторону увеличения биологической информации, по-видимому, не является основным драйвером эволюции этой системы коммуникации.

Анализ существующих сообществ по всему миру показал, что экологические механизмы способствуют эффективности сигналов: сообщества состоят из небольшого числа видов, которые распределяют свои стратегии барабанной дроби, чтобы избежать акустического перекрытия.

Эксперименты подтвердили способность особей распознавать свой вид на основе акустических сигналов в барабанной дроби. Следовательно, биологическая информация о видовой идентичности может сохраняться без сильного эволюционного давления на сами сигналы.

Исследование демонстрирует, что случайные и непредсказуемые изменения в структуре коммуникационных сигналов со временем могут происходить при сохранении их общего информационного потенциала как внутри вида, так и между видами.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.