У одних видов птиц самцы окрашены ярче, чем самки, у других оба пола имеют броскую окраску, а у третьих и самцы, и самки окрашены блёкло. Анализ большого массива данных по воробьиным птицам пролил свет на причины этого многообразия. Оказалось, что яркость оперения у обоих полов положительно коррелирует с размером тела, гнездованием в тропиках и отсутствием дальних миграций. Полигиния (спаривание самца с множеством самок) и отсутствие мужской заботы о потомстве коррелируют с яркостью самцов, но еще сильнее эти факторы способствуют блёклости самок, что в итоге ведет к сильному половому диморфизму по окраске. Кооперативная забота о потомстве способствует развитию яркого оперения у самок. Полученные результаты показывают, что женская красота у птиц иногда является результатом пассивного переноса на самок признака, полезного только самцам, но во многих случаях она имеет и собственное адаптивное значение, связанное с конкуренцией между самками за социальный статус и брачных партнеров.
Согласно теории полового отбора, корреляция между репродуктивным успехом и числом половых партнеров у самцов обычно выражена сильнее, чем у самок (см. ссылки в конце новости). Поэтому самец «заинтересован» в том, чтобы оплодотворить как можно больше самок, тогда как у самки, как правило, есть дела поважнее, чем гнаться за максимизацией числа партнеров. В итоге женский репродуктивный ресурс оказывается в дефиците, мужской - в избытке. Это порождает острую конкуренцию между самцами за самок. Половой отбор, направляемый этой конкуренцией, ведет к развитию адаптаций, повышающих мужскую привлекательность для самок и грозность для конкурентов. Нередко такие признаки поддерживаются отбором даже если они снижают жизнеспособность (см. Handicap principle).
Поэтому нет ничего удивительного в том, что у многих животных, в том числе у птиц, самцы окрашены ярче, чем самки. Яркая окраска (как и песня) выполняет две важные сигнальные функции: она информирует самок о том, что перед ними хороший потенциальный партнер, а самцов - о том, что перед ними сильный конкурент, с которым лучше не связываться.
С другой стороны, у многих птиц самки тоже окрашены очень ярко. Причины этого менее очевидны (об аналогичной ситуации с женскими песнями читайте в новости , «Элементы», 25.03.2015).
Одна из возможных причин - пассивный перенос на самок признака, полезного только самцам. Дело в том, что генетическая детерминация сексуально диморфного признака в общем случае устроена сложнее, чем мономорфного. Например, для того, чтобы окраска стала ярче у обоих полов, может быть достаточно какой-то мутации в одном из генов, влияющих на окраску. Но чтобы новый признак проявился только у самцов, этот ген еще должен попасть под управление генетического переключателя (см. Цис-регуляторные элементы), контролируемого, допустим, тестостероном. Это затрудняет эволюцию полового диморфизма. Иначе говоря, отбор, действующий на один из полов, накладывает определенные ограничения на возможности эволюции другого пола. Отбор самцов по яркости окраски может автоматически «тянуть» за собой и яркость женского оперения.
Но эта трудность, конечно, преодолима, раз мы видим в природе так много случаев полового диморфизма по окраске. Кроме того, яркий женский наряд может иметь и собственное адаптивное значение. В конце концов, самки многих видов тоже конкурируют друг с другом за те или иные ресурсы - от пищи и территории до социального статуса и заботливых самцов. В таком случае им тоже может быть полезно при помощи яркого оперения демонстрировать соперницам и кавалерам свои непревзойденные достоинства.
Чтобы разобраться в причинах удивительного многообразия птичьих нарядов, биологи из Новой Зеландии, Австралии и Германии проанализировали данные по всем 5983 видам воробьиных птиц (отряд воробьинообразные включает 61% видового разнообразия современных птиц), изображенным в монументальной сводке Handbook of the Birds of the World .
Авторы разработали универсальный способ количественной оценки яркости окраски, позволяющий сравнивать непохожие друг на друга виды (рис. 2). Как показано на рисунке 2, оценивалась на самом деле не яркость или броскость, а «мужественность» окраски, то есть то, насколько та или иная цветовая гамма характерна для самцов, но не для самок воробьиных. Когда авторы потом проверили, какие цвета оказались у них «мужественными», а какие «женственными», выяснилось, что всё сходится: в первую группу попали яркие, броские цвета, а вторая в основном представлена скромной желтовато-коричневой гаммой.
Таким образом, для самцов и самок каждого вида было получено по одному числу, характеризующему броскость окраски. Чтобы выяснить, от чего же зависит яркость оперения самок и самцов, эти числа сопоставили друг с другом и с параметрами образа жизни, поведения, семейной и социальной организации птиц.
Некоторые из полученных результатов показаны на рис. 3. Изощренный статистический анализ, в ходе которого была учтена структура филогенетического дерева и сделаны поправки на родство, позволил реконструировать наиболее вероятные причинно-следственные связи (рис. 4).
1. Между яркостью мужской и женской окраски существует положительная корреляция, которую не удается полностью списать на сходное действие отбора на оба пола. Это значит, что эволюционно-генетические ограничения, о которых говорилось выше и которые приводят к пассивному переносу признаков, полезных одному полу (обычно самцам), на другой (обычно самок), играют заметную роль в эволюции окраски воробьиных. Это иллюстрируется самой жирной черной стрелкой на рис. 4.
2. Существует четкая связь между яркостью окраски и размером тела. У более крупных видов оба пола окрашены в среднем ярче. Это можно объяснить тем, что у воробьиных увеличение размера тела снижает шансы попасть на обед хищнику. Отбор, осуществляемый хищниками, способствует развитию маскирующей окраски, тогда как половой (или, пользуясь более широким термином, социальный) отбор работает в противоположном направлении, усиливая яркость оперения. У мелких птиц перевешивает первая тенденция, у крупных - вторая.
3. Сильный асимметричный половой отбор, действующий преимущественно на самцов (что характерно для полигинных видов без отцовской заботы о потомстве и с резким диморфизмом по размеру), способствует не только (и даже не столько) усилению яркости мужского наряда, сколько уменьшению яркости женского. В итоге половой диморфизм по окраске достигает максимума (рис. 3,d показывает, что у видов с яркими самцами и тусклыми самками половой отбор наиболее интенсивен). Почему асимметричный половой отбор делает самцов яркими - понятно. Но почему самки при этом становятся блёклыми? Можно предложить два объяснения, не исключающих друг друга. Во-первых, в такой ситуации самкам, как правило, просто незачем быть яркими. Полигиния и чисто женская забота о потомстве делают самок настолько «дефицитным товаром», что задача привлечения брачных партнеров перестает для них существовать: даже у самой серенькой и невзрачной всё равно будет избыток ухажеров. Конкуренция между самками за пищу и другие ресурсы у таких видов тоже, как правило, выражена слабо. Во-вторых, в данной ситуации «эволюционные интересы» двух полов (то есть направленность отбора, действующего на самцов и самок) настолько сильно различаются, что отбор должен поддерживать формирование генетических переключателей, позволяющих признакам, полезным только для самцов, не проявляться в женском фенотипе. Таким образом, асимметричный половой отбор способствует разрыву связи между мужской и женской окраской, о которой говорилось выше в пункте 1.
4. У видов, размножающихся в тропиках и не совершающих далеких миграций, ярко окрашенными часто бывают и самцы, и самки. Возможно, это связано с тем, что для тропических птиц (и многих других тропических животных) характерна более острая внутривидовая конкуренция. Как следствие, среди тропических видов выше процент К-стратегов (см. Теория r/K-отбора): у многих из них маленькие кладки, в заботе о потомстве принимают участие оба родителя, а отношения между супругами долгие и сердечные. В условиях обостренной конкуренции яркая окраска может выполнять полезные сигнальные функции у обоих полов.
5. Некоторые птицы формируют сообщества, в которых о птенцах заботятся не только их биологические родители (совместная забота о потомстве, Cooperative breeding). В таких сообществах репродуктивный успех обоих полов сильно зависит от социального статуса и умения его повышать и поддерживать, в том числе при помощи различных сигналов. Ранее было замечено, что самки птиц, практикующих кооперативную заботу о потомстве, иногда даже поют активнее, чем самцы (см.: Самки краснохвостых овсянок поют активнее и разнообразнее, чем самцы , «Элементы», 25.03.2015). Теперь к этому можно добавить, что и по яркости оперения они не склонны уступать самцам. Наиболее правдоподобным объяснением этому опять-таки является повышенная конкуренция между самками за социальный статус, мужское внимание и другие непреходящие ценности.
Таким образом, исследование во многом прояснило эволюционные механизмы, стоящие за удивительным многообразием мужских и женских птичьих нарядов. Характерно, что все обнаруженные факты отлично вписываются в теорию полового отбора и другие классические эволюционные модели.
Для того чтобы понять, почему это происходит, надо сперва разобраться, зачем птицам вообще нужна цветная окраска?
Много объяснений давалось по этому поводу, но наукой этот вопрос до сих пор полностью не исчерпан. Причиной затруднения является то, что одни птицы имеют необыкновенное, разноцветное оперение, другие же нет. Одни как яркие знамена, других же трудно заметить.
Все, что мы можем сделать, это попытаться найти несколько правил, верных для большинства птиц. Одно из них заключается в том, что птицы с ярким оперением проводят большую часть времени на верхушках деревьев, в воздухе или на воде. Невзрачные птицы живут на земле или около нее.
Другое правило, но со многими исключениями, что верхняя часть птиц темнее, чем нижняя.
Эти факты заставили науку предположить, что цвет оперения играет защитную роль, чтобы птицы были как можно незаметнее для своих врагов. Это называется «защитной окраской». Цвет бекасов прекрасно маскирует их в траве болот, где они живут. Окраска вальдшнепов очень похожа на опавшие листья.
Но раз цвета защищают птиц, то кто больше в этом нуждается - самец или самка? Конечно, самка, так как она в гнезде высиживает яйца. Поэтому природа дала ей более невзрачную окраску, чтобы лучше защитить от врагов.
Другая причина яркого оперения у самцов - это то, что оно помогает привлечь самку во время брачного периода. Тогда окраска самцов становится самой яркой. Даже у птиц, как видите, бывает любовь с первого взгляда!
Задания с выбором одного верного ответа.
А1. Признак приспособленности птиц к полёту:
появление четырёхкамерного сердца,
роговые щитки на ногах,
наличие полых костей,
наличие копчиковой железы.
температура тела стала непостоянной,
сформировался покров из рогового вещества,
сформировалось четырёхкамерное сердце,
размножение стало происходить с помощью яиц.
количества пищи,
длины светового дня,
влажности воздуха,
температуры воздуха.
состоят из ствола и опахала,
воздух, который находится между ними, обладает большой теплопроводностью,
воздух, который находится между ними, обладает малой теплопроводностью,
они смазаны маслянистой жидкостью, которая образуется в копчиковой железе.
числом птенцов в выводке,
тем, что их птенцы появляются на свет зрячими, опушёнными, могут бегать и самостоятельно находить корм,
растянутой во времени откладкой яиц, птенцы из которых появляются почти одновременно,
тем, что их птенцы вылупляются слепыми, почти голыми, родители должны кормить их и защищать.
длинный хвостовой отдел позвоночника,
отсутствие грудины,
киль на грудине,
наличие рёбер в брюшном отделе позвоночника.
появление лёгких,
два круга кровообращения,
постоянная температура тела,
появление коры головного мозга.
птиц,
земноводных,
пресмыкающихся,
млекопитающих.
грудные кости,
ключицы,
рёбра первой пары,
вороньи кости.
шейного отдела позвоночника,
крестцового отдела позвоночника,
грудной клетки,
цевки.
наличие двух кругов кровообращения,
полное разделение артериальной и венозной крови,
ритмичная работа сердца и автоматия,
наличие клапанов между предсердиями и желудочками.
птиц,
млекопитающих,
летающих рыб,
рептилий.
привлекает внимание самок своего вида,
отпугивает самок другого вида,
делает их менее заметными на ярком фоне,
отпугивает самцов другого вида.
не оказывает влияния на объём и плотность тела,
способствует увеличению объёма тела и уменьшению его средней плотности,
вызывает увеличение объёма тела и его средней плотности,
приводит к уменьшению объёма тела птицы и увеличению его средней плотности.
расходуют много энергии во время полёта,
заселили наземно-воздушную среду обитания,
живут в разных природных зонах,
питаются растительной и животной пищей.
Задания с выбором нескольких верных ответов.
В1. В чём сходство археоптерикса и пресмыкающихся?
А) тело покрыто перьями,
Б) имеет длинный хвост,
В) задние конечности имеют удлинённую цевку,
Г) на ногах 4 пальца (три направлены вперёд, один – назад),
Д) на челюстях имеются зубы,
Е) пальцы с когтями на передних конечностях.
Задания на установление соответствия.
В2. Установите соответствие между особенностями кровеносной системы и классами животных.
ОСОБЕННОСТИ КЛАСС
1. в сердце венозная кровь, А) Рыбы,
2. в сердце четыре камеры, Б) Птицы.
3. два круга кровообращения,
4. один круг кровообращения,
5. венозная кровь из сердца поступает к лёгким,
6. в сердце две камеры.
Задание со свободным ответом
(С1 – краткий, С2-С5 – полный развёрнутый).
С1. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки, объясните их.
К чертам, отличающих птиц от пресмыкающихся, можно отнести прогрессивное развитие органов зрения, слуха, координации движений.
У птиц несколько хуже, чем у пресмыкающихся, развита терморегуляция.
Четырёхкамерное сердце птиц имеет неполную перегородку в желудочке.
К приспособлениям птиц к полёту можно отнести: обтекаемую форму тела, крылья, заполненные плотным веществом кости, наличие газообмена и в лёгких, и воздушных мешках.
С3. В некоторых лесных биоценозах для защиты куриных птиц проводили массовый отстрел дневных хищных птиц. Объясните, как повлияло это мероприятие на численность куриных.
С4. Назовите тип защитной окраски от врагов у самок открыто гнездящихся птиц. Объясните её значение и относительный характер.
С5. В средней полосе насекомоядные птицы прилетают значительно позже растительноядных. Чем это можно объяснить?
С6. Какие приспособления к полёту возникают в строении скелета птиц?
Ответы к заданиям части А
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| ответ | 3 | 3 | 2 | 2 | 4 | 3 | 3 | 1 |
| № | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| ответ | 2 | 4 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 |
Ответы к заданиям части В
| № задания | 1 | 2 |
| ответ | БДЕ | АББАБА |
Ответы к заданиям части С
С2. Элементы ответа:
линька, развитие густого перьевого покрова;
запасание жира,
запасание и смена кормов;
кочёвки и перелёты.
вначале численность куриных возросла, так как были уничтожены их враги (естественно регулирующие численность);
затем численность куриных сократилась из-за нехватки корма;
возросло число больных и ослабленных особей из-за распространения болезней и отсутствия хищников, вследствие чего их численность уменьшилась.
Для начала давайте же разберемся, почему у птиц цветная окраска и зачем она им.
Относительно этого существует много гипотез, до сих пор полностью не доказанных наукой, а потому вопрос остается открытым. Трудности и споры возникают из-за того факта, что у одних птиц окрас чрезвычайно яркий, разноцветный, а у других и вовсе настолько невзрачный, что их трудно заметить.
Все же есть несколько общих правил, подходящих для большинства птиц. Как, например, то, что птицы с ярким окрасом перьев почти все время проводят в верховьях деревьев, в воздухе или на воде. В то время как птицы с более тусклым окрасом обитают на земле.
Кроме того, вверху оперение у птиц, как правило, темнее, чем внизу.
Полагаясь на эти факты, ученые сделали вывод, что цвет окраса птиц - это их защита. Тоесть, оперение делает их как можно менее заметными для врагов. Такая защитная окраска маскирует птиц, подстраиваясь под определенную среду обитания того или иного вида пернатых.
Теперь вернемся к нашему изначальному вопросу. Почему же самки выглядят более невзрачно, чем самцы? Поскольку окрас оперения - это своего рода защита, а самки нуждаются в ней больше, ведь она высиживает яйца, от природы самки получили такой окрас, чтобы быть более защищенными от врагов.
Есть еще одна причина яркого окраса самцов. Такое цветное оперение привлекает самку во время брачного периода. В это время оперение самцов самое яркое.
Почему у самцов птиц окраска ярче, чем у самок?
Для того чтобы понять, почему это происходит, надо сперва разобраться, зачем птицам вообще нужна цветная окраска?
Много объяснений давалось по этому поводу, но наукой этот вопрос до сих пор полностью не исчерпан. Причиной затруднения является то, что одни птицы имеют необыкновенное, разноцветное оперение, другие же нет. Одни как яркие знамена, других же трудно заметить.
Все, что мы можем сделать, это попытаться найти несколько правил, верных для большинства птиц. Одно из них заключается в том, что птицы с ярким оперением проводят большую часть времени на верхушках деревьев, в воздухе или на воде. Невзрачные птицы живут на земле или около нее.
Другое правило, но со многими исключениями, что верхняя часть птиц темнее, чем нижняя.
Эти факты заставили науку предположить, что цвет оперения играет защитную роль, чтобы птицы были как можно незаметнее для своих врагов. Это называется «защитной окраской». Цвет бекасов прекрасно маскирует их в траве болот, где они живут. Окраска вальдшнепов очень похожа на опавшие листья.
Но раз цвета защищают птиц, то кто больше в этом нуждается - самец или самка? Конечно, самка, так как она в гнезде высиживает яйца. Поэтому природа дала ей более невзрачную окраску, чтобы лучше защитить от врагов.
Другая причина яркого оперения у самцов - это то, что оно помогает привлечь самку во время брачного периода. Тогда окраска самцов становится самой яркой. Даже у птиц, как видите, бывает любовь с первого взгляда!
