Биологи выяснили, когда мог возникнуть универсальный ритм общения животных

Изучение различных звуковых сообщений животных является увлекательной областью науки, которая позволяет понять многое о их поведении и взаимодействии.

Например, мяуканье, гавканье, ржание и мычание домашних животных представляют собой простые формы коммуникации, но они также могут нести важные сигналы о состоянии животного или его потребностях.

Акустические сигналы, используемые птицами, имеют высокую сложность и разнообразие. Они могут передавать информацию о территории, предупреждать об опасности, привлекать партнеров для спаривания или просто выражать радость. Интересно, что исследования показывают, что некоторые звуковые образы передаются птицам как наследственно, так и через обучение.

Не только содержание звуковых сообщений животных важно для исследователей, но и их физические характеристики. Например, частота, интонация, длительность и громкость звуков могут содержать дополнительную информацию о контексте и эмоциональном состоянии животного. Таким образом, изучение звуковой коммуникации животных дает нам возможность лучше понять их мир и способы общения.

Коммуникация животных через звуковой спектр, темп и ритм сигналов - это удивительный механизм, который до сих пор не полностью понят. Высокий голос может вызвать быструю реакцию, а частые возгласы могут ассоциироваться с возбуждением. Однако, ритм остается малоизученным аспектом коммуникации, особенно его происхождение и эволюция.

Исследователи из Швейцарии, Италии и Франции принялись за изучение ритма в сигналах различных животных - от птиц и млекопитающих до насекомых и рыб. Они проверили несколько гипотез и попытались построить сценарии эволюции ритма у разных видов животных. Результаты исследования были опубликованы в препринте научной работы на сайте bioRxiv.

Это исследование открывает новые горизонты в понимании того, как животные используют ритм в своей коммуникации и как он может быть связан с их поведением и эволюцией. Возможно, в будущем эти знания помогут лучше понять и взаимодействовать с животным миром.

Изучение воздействия различных факторов на ритмы акустических коммуникаций у животных требует комплексного подхода. На примере 98 видов, включая птиц, млекопитающих, земноводных, насекомых, рыб и рептилий, биологи провели исследование, оценивая влияние уровня социальности вида, строения жевательных мышц, веса животного, характеристик метаболизма, частоты сердечных сокращений и дыхания, а также генетических особенностей на эти ритмы.

Моделирование показало, что помимо уровня социальности, веса и жевательных мышц, на ритм звуковых сигналов животного влияют также среда обитания и наследственные особенности. Эти факторы играют важную роль в формировании и разнообразии акустических коммуникаций у различных видов.

Однако, несмотря на результаты моделирования, остается важным учитывать, что сложные социальные отношения могут способствовать разнообразию вокального репертуара у животных. Таким образом, взаимосвязь между социальной структурой видов и их акустическими коммуникациями требует дальнейших исследований для полного понимания этого явления.

Филогенетическое моделирование - это мощный инструмент для изучения эволюции организмов. Одним из ключевых аспектов этого подхода является вес стекинга моделей распределения процессов Орнштейна-Уленбека (OU) и броуновского движения (BM). Эти модели позволяют учитывать как случайные, так и направленные изменения в эволюционном процессе.

Постреляционное распределение ритма в модели распределения OU - это важный параметр, определяющий темп изменений в филогенетическом дереве. Анализ этого распределения позволяет понять, как быстро или медленно происходят эволюционные события в различных ветвях дерева.

Постреляционное распределение силы отбора и масштаба процесса дрейфа - другие ключевые параметры, влияющие на эволюционные процессы. Их анализ позволяет оценить, насколько сильно отбор воздействует на организмы и какие изменения происходят в генетическом разнообразии популяций.

Визуализация реконструированных медианных постреляционных значений с помощью консенсусного дерева максимальной достоверности кладов является важным шагом в интерпретации результатов филогенетического моделирования. Этот подход позволяет наглядно представить эволюционные изменения и сделать выводы о динамике развития различных групп организмов.

Исследователи обратили внимание на то, что диапазон ритма всех животных в выборке охватывает нижние частоты в диапазоне 1-4 герц с медианным значением 2,9 герц. Возникает вопрос: случайно ли возник этот диапазон или развитие ритма следовало оптимальным значениям? Для более глубокого понимания, биологи подобрали модель броуновского движения (насколько развитие было случайным) и модель процесса Орнштейна — Уленбека, которая со временем показывает возврат к среднему значению.

Наиболее точно эволюцию ритма предсказал процесс Орнштейна — Уленбека, что указывает на давление в сторону оптимизации ритма в истории развития. Важно отметить, что виды, отклонившиеся от диапазона 1-4 герц, быстро к нему возвращались, что подтверждает гипотезу одного оптимального ритма акустических сигналов. Таким образом, процесс Орнштейна — Уленбека играет ключевую роль в понимании эволюции ритма животных и их стремлении к оптимальным значениям.

Эксперты в области биологии обратили внимание на широкое распространение оптимального ритма звуковых сигналов как у млекопитающих, так и у птиц. Они предположили, что у последнего общего предка этих классов, жившего около 300 миллионов лет назад, также был оптимальный ритм звуковых сигналов. Интересно, что наличие ритма у рыб и рептилий может еще дальше отодвинуть его возникновение.

Сохранение одного диапазона низких частот, как предполагают биологи, позволяет разным видам коммуницировать по общему каналу. Это означает, что животные могут обмениваться информацией о возможной опасности или шпионить за соседями. Такой вид коммуникации может дать эволюционное преимущество тем животным, которые умеют улавливать и передавать сигналы.

Исследование этой темы позволяет лучше понять эволюционные адаптации животных в области звуковой коммуникации. Раскрытие механизмов, лежащих в основе оптимального ритма звуковых сигналов, может пролить свет на древние стратегии выживания и взаимодействия в животном мире.

Источник и фото - ecoportal.su