Птицы, которые поют одну и ту же песню сотни тысяч лет
Многие птицы учат свои песни, как люди диалекты, — через имитацию родителей и соседей. Большинство биологов считает, что такое обучение — процесс неточный, ведущий к медленному, но неизбежному изменению песни со временем.
Однако новое исследование биологов из Калифорнийского университета в Беркли и Университета штата Миссури в Спрингфилде показало, что песни восточноафриканских нектарниц оставались практически неизменными более 500 000 лет, а возможно, и до 1 миллиона лет. Эти песни почти неотличимы от песен родственных видов, от которых они были отделены долгое время.
Удивительная статичность их песен может быть связана со стабильностью среды обитания — горных лесов на так называемых «небесных островах». Эти популяции были изолированы друг от друга десятки тысяч или миллионы лет. Оперение птиц также изменилось мало, делая их почти неотличимыми друг от друга, даже если это отдельные, но близкородственные виды.
«Если изолировать людей, их диалекты часто меняются; со временем можно понять, откуда человек. Песню птиц интерпретировали так же, — говорит старший автор Руари Боуи, профессор интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли. — Наша работа показывает, что для птиц это не обязательно так. Даже в таких, казалось бы, изменчивых признаках, как песня или оперение, могут быть длительные периоды стазиса».
Боуи отмечает, что идея о быстрой изменчивости птичьей песни, вероятно, возникла из исследований птиц Северного полушария, которые неоднократно сталкивались с изменяющимися условиями среды из-за наступлений и отступлений ледников за последние десятки тысяч лет. Однако условия на горных вершинах в тропиках, особенно в Восточной Африке, за тот же период почти не менялись. Поэтому у изученных птиц — линий восточных двухцветных нектарниц рода Cinnyris — не было стимула менять ни яркое оперение, ни зачастую сложные песни.
«Для социальных сигналов, таких как песня или яркая окраска, эволюционные биологи много внимания уделяли тому, как эти сигналы, казалось бы, могут быстро эволюционировать в довольно случайных направлениях, — говорит первый автор Джей МакЭнти, доцент биологии Университета штата Миссури. — Наш результат — что выученная песня может долго не меняться — предполагает, что нам следует спрашивать, какие силы могут ограничивать эти социальные сигналы с течением времени, в дополнение к вопросу о том, какие силы вызывают изменения».
По словам Боуи, песня считается одним из важнейших добрачных изолирующих барьеров, ключевым способом, которым птицы отличают друг друга. «То, что выученный признак может оставаться статичным в течение сотен и тысяч лет, просто удивительно», — отмечает он.
МакЭнти, Боуи и их коллеги опубликовали свои выводы в ноябре в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Нектарницы «небесных островов»
Нектарницы — самая разнообразная и одна из самых красочных групп птиц Африки и Азии, занимающая экологическую нишу (питание нектаром), которую в Америках занимают колибри, хотя они и не родственны им.
Среди этих широко распространенных птиц есть виды, изолированные на вершинах высоких гор — отсюда термин «нектарницы небесных островов». Боуи давно интересуется этими птицами: в своей докторской диссертации он показал, что то, что когда-то считалось двумя видами восточных двухцветных нектарниц, распространенных на многочисленных горных вершинах Восточной Африки, на самом деле является как минимум пятью, а возможно, и шестью видами. Хотя они выглядят очень похоже, они сильно различаются генетически, что говорит о длительном периоде изоляции на разных горных вершинах, где они теперь признаны разными видами.
Он задался вопросом, остались ли их песни такими же неизменными, как оперение. МакЭнти исследовал этот вопрос как аспирант Боуи, посетив 15 (почти все) «небесные острова» в Восточной Африке в период с 2007 по 2011 год и записав песни 123 особей из шести различных линий восточных двухцветных нектарниц. Изолированные популяции этих птиц идеально подходят для изучения эволюции песни, поскольку позволяют сравнивать песни внутри одного вида, между двумя близкородственными видами и среди всех пяти видов.
Исследователи разработали статистический метод для различения постепенных изменений и резких скачков в таком признаке, как птичья песня. Они обнаружили, что различия в песнях, по-видимому, не коррелируют с тем, как долго популяции были разделены (по оценкам на основе генетических различий). Две популяции давно разделенных видов имели почти идентичные песни, в то время как два других похожих вида, разделенных меньшее время, имели сильно различающиеся песни.
«Больше всего меня удивило в этом исследовании то, насколько похожи были эти выученные песни изолированных популяций внутри видов и насколько очевидны были различия в песнях там, где они возникали», — говорит МакЭнти.
Например, песни Cinnyris fuelleborni (нектарницы Фюллеборна) из популяций в Икокото (Танзания) и Намули (Мозамбик) почти идентичны, несмотря на разделение сотнями километров и сотнями тысяч лет.
На основе этого исследования биологи утверждают, что такие признаки, как выученная песня и оперение, не обязательно дрейфуют в изолированных популяциях. Они эволюционируют скачкообразно, прерываясь длительными периодами, возможно, в сотни тысяч лет, без существенных изменений.
«Мы показываем, что не видим этого постепенного изменения через культурный или генетический дрейф. Мы видим резкие всплески изменений в признаке, таком как птичья песня, и множество свидетельств стазиса, даже когда этот признак должен быть очень пластичным», — говорит Боуи.
Исследователи продолжают работу в Восточной Африке, чтобы выяснить, что заставляет одних птиц менять свои песни, а других — нет.