Biologové z Dánska, Nizozemska, USA a Švédska zjistili, že samci zebřiček potřebují pravidelně zpívat, aby si udrželi normální fungování svalů jejich hlasového aparátu. Denervace těchto svalů nebo zamezení zpěvu vedly k tomu, že svaly ztenčily a začaly se pomaleji a slaběji stahovat a samotná píseň se měnila – a byla méně oblíbená u žen. Studie byla zveřejněna v Nature Communications.

Mláďata se obvykle učí zpívat od dospělých. A zatímco se učí, svaly jejich hlasového orgánu – syrinx – se mění: zvyšuje se jejich hmota, síla a rychlost kontrakce. Tyto změny jsou způsobeny buď tělesným vývojem nebo tréninkem. Ale nikdo nezměřil, do jaké míry trénink ovlivňuje svalovou funkci a morfologii a jak je tento trénink nezbytný u dospělých ptáků. Vzhledem k tomu, že mnoho druhů ptáků zpívá každý den, lze předpokládat, že pravidelný zpěv je stále nezbytný pro maximální výkon hlasových svalů a pro dobrý zvuk písně. A ačkoli mohou existovat i jiné motivy pro každodenní zpívání – jako je udržování sociálních vazeb a obrana území – ptáci zpívají každý den, i když jsou v zajetí izolovaní od ostatních.

Iris Adam z University of Southern Denmark a kolegové se rozhodli zjistit, jak moc je pravidelný zpěv nezbytný pro mladé i dospělé samce zebřiček (Taeniopygia castanotis): stejně jako u většiny ostatních ptačích druhů u nich zpívají samci, a to i proto, aby přilákali samice. Vědci manipulovali se svaly syrinx, aby viděli, jak je ovlivňuje každodenní cvičení.

Ptačí syrinx se skládá ze dvou polovin, které se poněkud samostatně zapojují do zpěvu. Aby vědci zjistili, jak učení se zpěvu ovlivňuje svaly syrinx, denervovali svaly pravé poloviny syrinx u mladých samců zebřiček (u nich, stejně jako u mnoha jiných druhů ptáků, zpívají samci), ale se nedotkl levice. Před tím změřili rychlost a maximální sílu kontrakce těchto svalů. Stejné ukazatele byly měřeny znovu, když ptáci zestárli. Denervace snížila rychlost svalové kontrakce na polovinu a snížila sílu kontrakce o 70 procent. Denervované svaly dospělých ptáků byly menší a vypadaly jako svaly 25denních mláďat, ale počet svalových vláken byl na obou stranách stejný. Svaly na levé straně, nedotčené výzkumníky, vypadaly a fungovaly stejně jako u kontrolních ptáků, kterým nebylo nic uděláno. Vědci tedy došli k závěru, že pro rozvoj těchto svalů je důležitý trénink hlasových svalů, ke kterému dochází při učení se zpěvu.

Aby vědci pochopili, zda je pro dospělé ptáky nezbytný neustálý zpěv, stejným způsobem denervovali svaly jedné poloviny syrinx dospělých zebřiček, jejichž hlasový aparát se dříve vyvíjel normálně. Po třech týdnech se rychlost kontrakce denervovaných svalů snížila na juvenilní úroveň a síla kontrakce se snížila pětinásobně. Samotné svaly se snížily o 26 ± 8 procent. Změnilo se i složení svalových vláken: snížil se počet ultrarychlých silnějších myofibril a zvýšil se počet rychlých a tenkých. Také v denervovaných svalech po 21 dnech kleslo množství proteinů, které určují rychlost svalové kontrakce, mitochondriálních a sarkomerních proteinů vázající vápník.

Poté vědci vzali další samce zebřičky a na sedm dní jim zabránili zpívat. Aby toho bylo dosaženo, byli ptáci drženi ve tmě s výjimkou několika krmných sezení za den trvajících 30 minut. Pokud ptáci začali při krmení zpívat, byli rozptýleni. Díky tomu se pěnkavkám po týdnu začaly pomaleji a slaběji stahovat hlasové svaly a také se snížil obsah bílkovin. To vedlo vědce k závěru, že samci potřebují pravidelně zpívat, aby si udrželi výkon svých hlasových svalů.

ČTĚTE VÍCE
Jaký šampon pomáhá proti suchým lupům?

Autoři pak porovnali písně samců, než jim přestali zpívat, a po týdnu bez tréninku – a byly jiné. Poté vědci pustili nahrávky zpěvu samic, předem připravili úryvky stejné délky a hlasitosti. Většina žen dávala přednost písním, které samci zpívali, než byl jejich pravidelný trénink přerušen (ženy vybíraly nahrávku klováním na jednu ze dvou desek; klování spustilo přehrávání).

Syrinxy samic a samců zebřičky se liší: u samců mají svaly syrinx větší hmotu a rychleji se stahují. Již dříve stejní autoři navrhovali, že trénink hraje hlavní roli v sexuálním dimorfismu syrinx a hormony hrají další roli. Nové výsledky potvrdily tuto hypotézu: hormony působily jako obvykle na denervované svaly mladých mužů, ale zůstaly nedostatečně vyvinuté.

A ještě dříve vědci zjistili, že městský hluk brání mláďatům zebřiček naučit se zpívat. Navíc to u ptáků vede k chronickému stresu a potlačení imunity.

Může člověk poznat svého blízkého, když volá z neznámého čísla? Ve většině případů bude odpověď ano. Hlas, způsob řeči a také určité nuance slovní zásoby – všechny tyto aspekty nám umožňují identifikovat osobu, se kterou mluvíme, jako známou nebo neznámou. U ptáků je všechno mnohem složitější. Ornitologové samozřejmě dokážou podle zpěvu ptáka určit druh, ke kterému patří. Ale i pro ně bude nesmírně obtížné identifikovat konkrétní jedince ve smečce. Jak však vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley (USA) na příkladu zebřiček zjistili, ptáci se dokážou navzájem rozlišit podle hlasu, stejně jako vy a já. Jak dobře pěnkavy rozeznávají své příbuzné, jakou roli v tom hraje paměť a jakou má tato dovednost funkci? Dozvídáme se o tom ze zprávy vědců. Jít.

Výzkumná základna

Jak bylo uvedeno výše, hlavními postavami této studie jsou zpěvní ptáci z tohoto druhu Taeniopygia guttata (zebřičky).

Samice (vlevo) a samec (vpravo) Taeniopygia guttata.

Tento druh má dvě podskupiny, které se liší vzhledem a stanovištěm: pevninská (Taeniopygia guttata caatanotis), žijící v Austrálii a na ostrově (Taeniopygia guttata guttata), žijící na ostrovech Malé Sundy.

Zebřičky svým vzhledem připomínají vrabce během Masopustu. Délka těla je asi 10 cm a hmotnost je přibližně 12 gramů.

Vzhledem ke svému prostředí berou zebřičky hydrataci extrémně vážně. Pěnkava spotřebují asi 3 ml vody denně (což je 24–28 % jejich vlastní hmotnosti), pokud se teplota vzduchu pohybuje kolem 23 °C. Pokud se zahřeje (40 °C), spotřeba vody se zvýší na 6-12 ml denně.

K vypití 1.5 ml vody potřebuje zebřička ne více než 3.6 sekundy. Zdálo by se, že to není tak rychlé, ale pro ptáky je to působivý ukazatel. Tato rychlost je spojena s neobvyklým způsobem pití. Většina ptáků zvedá hlavu, potažmo zobák, aby polykali vodu. Pěnkavy jsou ale schopné polykat vodu, i když v ní mají zobák stále ponořený. To se vysvětluje tím, že jazyk pěnkavy nabírá vodu přímo do krku. Přední část hrtanu pak tlačí vodu do jícnu, který peristaltikou odvádí tekutinu do žaludku. Z evolučního hlediska může být tento způsob pití odůvodněn nutností rychlého ústupu v případě nečekaného útoku predátora. Tato metoda navíc umožňuje získávat vodu z různých zdrojů, včetně rosy a napáječek pro hospodářská zvířata (když pěnkavy pijí z takových napajedel, jejich tělo je obvykle vzhůru nohama).

ČTĚTE VÍCE
Co řeší fibrózu?

Zebřičky, i když neplavou ptáci, milují plavání. Je to dáno nutností regulovat tělesnou teplotu, která se pohybuje od 38 do 44 °C. Pokud teplota stoupne nad 45 °C, pták může do hodiny uhynout.

Co se zpěvu týče, zebřičky jako společenský druh (hejna mohou čítat od 50 do několika set jedinců) využívají celý arzenál hlasových signálů.

V aspektu komunikace prostřednictvím zvuků (hlasů, chcete-li) hraje důležitou roli schopnost mozku pamatovat si dříve slyšené zvuky a spojovat je s odpovídajícím podtextem. Lidská řeč je mezi obyvateli naší planety považována za nejrozvinutější. Používáme mnoho jazyků, které mají podobné a odlišné lingvistické, lexikální a gramatické rysy.

Člověk však dokáže rozlišit „přátele“ od „cizinců“, i když jejich vlastní lidé mluví jiným jazykem. Je to dáno tím, že pro vnímání řeči je důležitý nejen jazyk, který je pouze doplňkovým nástrojem pro přenos informací, ale také určité hlasové vlastnosti mluvčího. Pokud vám například někdo z vašich blízkých zavolá z neznámého čísla a řekne frázi v jiném jazyce, s největší pravděpodobností ho poznáte. Je to dáno tím, že náš mozek si je při vnímání zvukových (v tomto případě hlasových) signálů nejen pamatuje, ale také si všímá, ke kterému konkrétnímu zdroji (v tomto případě ke které osobě) se vztahují.

Kromě lidí je planeta domovem mnoha druhů, které úspěšně komunikují prostřednictvím hlasových signálů. Jejich jazyky samozřejmě nejsou tak vyvinuté jako naše, ale to nebrání úspěšnému přenosu informací v rámci druhu a někdy i mezi nimi. A i zde hraje paměť první housle. Někteří ptáci jsou například schopni si zapamatovat zvukové signály nebezpečí od jiných druhů, což zvyšuje jejich šanci vyhnout se predátorovi. A teritoriální druhy si pamatují hlasy svých sousedů, což jim pomáhá zahnat ty, kteří zasahují na jejich území.

Rozpoznávání jednotlivců pomocí hlasu hraje ústřední roli při vytváření a udržování spojení mezi jednotlivci v rámci skupin společenských druhů pěvců. A pak na scénu přicházejí zebřičky.

Tento druh je extrémně společenský, protože žije ve velkých skupinách. Je také důležité, že tento druh je monogamní. Vzhledem k těmto důležitým sociálním aspektům je jasné, že tento druh spoléhá na hlasovou komunikaci jako svůj primární způsob výměny informací.

Repertoár zvuků vydávaných zebřičkami je velmi rozsáhlý.

Předchozí studie ukázaly, že zebřičky dokážou podle hlasu rozeznat svého partnera, rodiče nebo prostě souseda hejna. Zbývá zjistit, jak přesně to zvládnou.

Za tímto účelem vědci provedli sérii experimentů, kterých se zúčastnilo 20 zebřiček (10 samců a 10 samic). Účastníci první fáze testování byli umístěni do speciálně připravených klecí ve skupinách svých příbuzných (obvykle 10 až 30 jedinců).

ČTĚTE VÍCE
Je možné pít zázvorový čaj, pokud máte zápal plic?

Z 20 jedinců byli čtyři náhodně vybráni, aby se zúčastnili druhé fáze testů s kombinovaným a větším souborem podnětů. Dva z těchto čtyř jedinců přešli do třetí fáze, kde byla hodnocena dlouhodobá paměť.

Během pozorování, nahrávek písní a vzdálených hovorů (DC from dálkové hovory), které se obvykle používají pro komunikaci v páru a pro komunikaci mezi rodiči a mláďaty. Vzniklo 32 nahrávek písní a 24 nahrávek hovorů DC (12 mužů a 12 žen).

Po přehrání signálu dostali účastníci odměnu 20 % času. Ve zbývajících případech (80 %) nebyla žádná odměna. Díky tomu se ptáci naučili klovat, když nedokázali rozpoznat signál, čímž iniciovali začátek dalšího přehrávání.

Pro každý vokalizátor (jedince, jehož hlas byl nahrán pro testy), bylo nahráno 10 jedinečných nahrávek, které bylo možné přehrát při každém pokusu. Každý soubor podnětů písní se skládal ze tří náhodně vybraných písní se dvěma motivy ze stejného vokalizéru. Písně byly odděleny náhodnými intervaly, ale celková délka jednoho podnětu písně byla vždy 6 sekund. Soubor stejnosměrných podnětů sestával ze 6 náhodně vybraných stejnosměrných signálů z jednoho vokalizéru, oddělených náhodnými intervaly.

První den testování měl účastník za úkol rozlišit mezi vokalizátorem, po kterém bude následovat odměna, a vokalizátorem, po kterém nebude následovat žádná odměna. Jinými slovy, subjekt znal například dva ze čtyř vokalizátorů. Když uslyšel známý hlas, nic nedělal a dostal odměnu. Když hlas neznal, poklepal zobákem, čímž vědcům naznačil, aby přehráli další nahrávku. Během osmi hodin se subjekt naučil přerušit pokusy, když nerozpoznal vokalizátor.

Obrázek č. 1

Dále byly do testování přidány další vokalizéry. Druhý den byly přidány 3 známé a 3 neznámé vokalizéry (celkem 4:4), poté byla variabilita zvýšena na 6:6 (pro DC podněty) a 8:8 (pro písňové podněty). Za zmínku také stojí, že testy používaly vokalizéry obou pohlaví, takže sexuální dimorfismus vlastní zpěvu daného druhu neovlivnil přesnost testů. Schopnost subjektů rozpoznávat stejné hlasy byla hodnocena ve dnech 4 a 5 poté, co měli alespoň jeden den tréninku s každým vokalizátorem.

Výsledky výzkumu

Několik samic a samců zebřiček bylo vycvičeno, aby rozlišovali mezi svými příbuznými () svým zpěvem (n = 19) nebo svými DC voláními (n = 19). Jak již víme, složitost testů se zvýšila přidáním uznávaných a nerozpoznaných vokalizátorů (1V и 1S).

Hlavním kritériem pro posouzení uznání byl poměr šancí (NEBO od poměr šancí): pokud byl tento indikátor menší než 1, pak nedošlo k rozpoznání; pokud je rovno 1, rozpoznání je na úrovni chyby; pokud je více než 1, rozpoznání bylo jednoznačné.

Téměř všechny subjekty měly OR významně vyšší než 1 (1D), což svědčí o jejich úspěšnosti při řešení úlohy, a to jak při testování na písničkách (19 z 19 subjektů), tak při testování stejnosměrných signálů (18 z 19 subjektů). Nebyly zjištěny rozdíly v úspěšnosti ve vztahu k pohlaví subjektu nebo pohlaví vokalizátora, tzn. sexuální dimorfismus neovlivňuje rozpoznávání.

Obrázek č. 2

Dále bylo nutné zjistit, zda je takové úspěšné rozpoznání výsledkem práce s pamětí, nebo jde pouze o rozpoznání podskupin (tedy nikoli o rozpoznání jednotlivců, ale o prvotní pochopení, do které podskupiny patří). Za tímto účelem bylo analyzováno chování každého subjektu ve vztahu ke každému vokalizátoru.

ČTĚTE VÍCE
Co byste měli udělat před první manikúrou?

Bylo zjištěno, že dva z 19 subjektů si byli schopni zcela zapamatovat celý soubor písní 16 vokalizátorů, 12 z 19 subjektů si pamatovalo alespoň polovinu. Navíc si 4 z 19 subjektů úspěšně zapamatovaly celou sadu volání DC a 15 z 19 si zapamatovalo polovinu.

Vědci přesvědčeni, že k rozpoznání dochází prostřednictvím memorování písní a jiných hlasových podnětů, a nikoli prostřednictvím asociací s jakýmikoli sociálními podskupinami, se vědci rozhodli vyhodnotit kapacitu sluchové paměti zebřiček. Za tímto účelem měli čtyři jednotlivci za úkol rozpoznat své příbuzné z dvojité sady písní a hovorů DC. Ve výsledku byla použita sada 24 volání DC songů od 32 vokalizérů, tzn. 56 samostatných záznamů.

V prvním týdnu po dokončení dvou počátečních fází tréninku a testování (píseň a DC) byly subjekty trénovány ve větším repertoáru písní (16:16) a volání DC (12:12), každý po dobu 3 dnů, čímž se zdvojnásobil celkový počet vokalizátorů za 6 dní . Následující týden po školení podstoupili subjekty jednodenní testovací sezení, ve kterém byly dříve naučené písně a DC smíchány pouze pomocí dvou vokalizérů pro každou podmínku odměny a typ narážky. A poté byl počet entries navýšen na plánované maximum 56 (32 songů a 24 summon DC).

Obrázek č. 3

Na základě výsledků pozorování bylo zjištěno, že v průměru bylo úspěšně rozpoznáno 42 vokalizátorů. Průnik křivek na grafech и 3V naznačuje absenci jakýchkoli změn v úspěšnosti uznání, což je způsobeno nedostatkem předběžného školení. Jinými slovy, subjekty nemohou rozpoznat vokalizátory, protože je neznají (a jejich hlasy).

Po několika fázích učení je však pozorována divergence křivek, což ukazuje na poměrně rychlý proces učení. Typ záznamu (tj. typ zvukového signálu) má silný vliv na rozsah tohoto nesouladu (3S и 3D). Jak se ukázalo, subjekty si zapamatovaly písničky mnohem rychleji než krátké hovory DC. Stejně jako v předchozích testech nebyl zjištěn žádný rozdíl mezi ženami a muži, pokud jde o úspěšnost rozpoznávání.

Vědci také poznamenávají, že subjekty si nejen pamatovaly hlasy vokalizátorů, ale také se naučily rozpoznávat, po kterých signálech následovala odměna. Jinými slovy, pokud subjekt nemohl identifikovat vokalizátora a zapamatovat si jednotlivé nahrávky, předpověděl, na který případ odměny se bude nová nahrávka vztahovat.

Obrázek č. 4

Během prvních několika přehrání vykazují subjekty vysoce náhodný vzorec výsledků rozpoznávání. Po několika testovacích relacích s použitím různých nahrávek (z různých vokalizérů) se přesnost rozpoznávání zvýšila ( и 4V). To naznačuje, že subjekty se spíše učily rozpoznávat jednotlivé vokalizátory než memorovat specifické zvukové signály.

Na závěr se vědci rozhodli otestovat, jak stabilní je sluchová paměť zebřiček. Za tímto účelem byl proveden test s maximální sadou nahrávek (32 skladeb a 24 DC hovorů), kterého se zúčastnily dva subjekty. Test byl proveden měsíc po počátečních experimentech, během této doby nebyly subjekty dále školeny ani testovány.

ČTĚTE VÍCE
Jak je biowave užitečná?

Celková úspěšnost rozpoznávání se snížila, ale OR byly stále výrazně vyšší než 1, což ukazuje na správné rozpoznání (4S и 4D). Jinými slovy, paměť pěnkav na vokalizéry může trvat nejméně měsíc bez dalších podnětů.

Pro podrobnější seznámení s nuancemi studie doporučuji nahlédnout do zprávy vědců a dalších materiálů k ní.

Epilog

V této práci vědci provedli sérii testů zahrnujících zpěvné ptáky druhu zebřička, během nichž byla hodnocena jejich schopnost rozpoznat své příbuzné podle hlasu. Po několika dnech tréninku subjekty vykazovaly vynikající výsledky, když rozpoznaly 16 různých vokalizátorů. Následně byly provedeny složitější testy, kde bylo vokalizátorů 56. Přesto se s tímto úkolem subjekty vypořádaly.

Tyto výsledky jasně potvrzují schopnost zebřiček individuálně rozpoznat své příbuzné podle hlasu, který přímo souvisí s pamětí ptáků.

To, že rozeznáváme hlasy našich příbuzných, souvisí s vysokým stupněm socializace našeho druhu. Každý z nás je obklopen lidmi, kteří jsou s námi tak či onak spojeni: příbuzní, kolegové, přátelé atd. Schopnost rozpoznat je podle hlasu nám umožňuje lepší socializaci. Stejný princip platí i pro zebřičky, které jsou společenským druhem.

Hlas je zvukový signál, který nese nějaký význam, tzn. nějaké informace. Pro zástupce divoké zvěře hraje důležitou roli schopnost rozeznávat hlasy svých příbuzných a sousedních druhů nejen z hlediska socializace, ale také z hlediska přežití.

V budoucnu mají vědci v úmyslu provést několik dalších testů, aby zjistili, jak dobře jsou ostatní zvířata schopna rozpoznat hlasy svých příbuzných, a také v praxi zavést funkce této dovednosti.

Ať je to jak chce, mnoho druhů na Zemi má dovednosti a návyky, které se nápadně podobají těm našim, což opět potvrzuje jistou univerzálnost evoluce a také její někdy až neuvěřitelně logický přístup k řešení určitých problémů.

Pátek off-top:

Toulaví albatrosové žijí sami, ale vytvoří jeden pár na celý život. Schopnost albatrosů po dvou letech odloučení rozpoznat svého partnera mezi tisíci příbuzných je skutečně působivá.

Děkujeme za sledování, zůstaňte zvědaví a přeji všem krásný víkend!

Trochu reklamy

Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět další zajímavé materiály? Podpořte nás zadáním objednávky nebo doporučením přátelům, cloudové VPS pro vývojáře od 4.99 $, jedinečný analog serverů základní úrovně, který jsme pro vás vymysleli: Celá pravda o VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 jader) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps od 19 USD aneb jak správně sdílet server? (možnosti dostupné s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40 GB DDR4).

Dell R730xd 2krát levnější v datovém centru Equinix Tier IV v Amsterdamu? Pouze zde 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV od 199 $ v Nizozemsku! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB – od 99 $! Přečtěte si o tématu Jak vybudovat podnikovou infrastrukturu. třídy pomocí serverů Dell R730xd E5-2650 v4, které stojí 9000 XNUMX eur za haléře?

  • Blog společnosti ua-hosting.company
  • Čítárna
  • Populární věda
  • Ekologie