Эволюция настраивает птиц под клюв
От туканов до колибри разнообразие форм и размеров птичьих клювов демонстрирует эволюцию в действии.
Клювы многофункциональны: они служат для питания, терморегуляции и пения. Эти функции выживания влияют на длину и размер клюва. Несмотря на сложность, большинство эволюционных исследований фокусировалось на одной функции (например, терморегуляции), а не на совокупном влиянии нескольких функций на форму клюва.
Используя поведенческие наблюдения, морфологические измерения и математический анализ, исследователи из подразделения «Биоразнообразие и биосложность» Окинавского института науки и технологий (OIST) в сотрудничестве с лабораторией из Чехии обнаружили, что форма клюва — это компромисс между его многочисленными функциями. Это важное понимание тонких процессов, движущих эволюцией.
Кроме того, морфология клюва влияет на издаваемые птицами песни, что сказывается на их спаривании и коммуникации. Результаты учёных, опубликованные в Proceedings of the Royal Society B, также могут пролить свет на то, как птицы эволюционируют сегодня в ответ на урбанизацию и изменение климата.
Адаптация к окружающей среде
«В биологии широко известно правило Аллена: у животных в более жарких регионах, как правило, длиннее конечности, а в холодных — короче, — пояснил доктор Николас Фридман, постдок из подразделения «Биоразнообразие и биосложность». — Птицы с очень большими клювами обычно живут в тропиках, а с маленькими — в холодных регионах».
Чтобы увидеть правило Аллена в действии, исследователи измерили средние зимние минимумы и летние максимумы температур, которые выдерживают разные виды австралийских медососов. Учёные выбрали медососов из-за их морфологического и географического разнообразия и обилия по всей Австралии.
Также учёные изучили эволюцию клюва в связи с пищевым поведением. Фридман и его коллеги использовали около 10 000 полевых наблюдений за кормлением 74 видов австралийских медососов, собранных соавтором Элиотом Миллером.
Фридман также сфотографировал 525 музейных образцов птиц из Лондона. В OIST он оцифровал изображения для детального изучения морфологии клюва.
Кроме того, учёные проанализировали сотни птичьих песен, измерив их частоты и скорости.
После сбора данных исследователи сопоставили различные функции с кривизной и глубиной клюва, включая потребление нектара, а также летние и зимние температуры, которые птицы переносят.
Формируя лучшее понимание эволюции
Дальнейший анализ показал, что пищевая экология сильнее влияет на форму клюва (изогнутый против прямого), в то время как климат в равной степени влияет на его размер. Форма и размер клюва также влияют на издаваемую песню: более крупный клюв означает более медленную и низкую песню.
«Таким образом, эта работа связывает три вещи: терморегуляцию / правило Аллена, пищевое поведение и песенное поведение — через клюв. Это позволяет лучше понять, как это влияет на спаривание и коммуникацию», — сказал Фридман.
Выводы Фридмана также важны для будущего. Люди оказали огромное влияние на окружающую среду в последние годы, и Фридман заинтересован в изучении того, как животные будут эволюционировать в ответ на изменение климата и урбанизацию.
«Мы уже видели, как птицы меняют свою песню в ответ на шумовое загрязнение, и наблюдали изменения в размере клюва и тела из-за климата, — отметил Фридман. — Эти птицы эволюционируют в реальном времени в ответ на изменение климата».