Promiscuous Vögel wie kantige Liebeslieder?

Singen monogame Vögel mehr langweilige Lieder? Dies ist das, was ein Forscherpaar der Vanderbilt University in einer großen Studie vermutete, in der untersucht wurde, wie die Paarungsstrategien von Vogelarten die Entwicklung ihrer Lieder beeinflussen können.

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Die menschliche Faszination für Vögel ist zeitlos. Insbesondere Singvögel, die innerhalb der Unterordnung Passeri in der Reihenfolge Passeriformes klassifiziert sind, haben sowohl poetische als auch wissenschaftliche menschliche Aufmerksamkeit genossen. Vielleicht liegt es daran, dass wir ihre Musikalität in Beziehung setzen, oder vielleicht ist es ein Aspekt ihres sozialen Verhaltens, der uns besonders reizvoll findet, was auch immer der Grund ist. Das Ergebnis ist, dass es sich um eine höchst wissenschaftlich beobachtete Tiergruppe handelt. Da sie so gut untersucht sind, stehen Forschern, die an groß angelegten Metaanalyse-Studien interessiert sind, eine Fülle von Daten zur Verfügung. Aufgrund dieser Datenfülle sind Singvögel besonders für Forscher mit evolutionären Schwierigkeiten interessant, da Evolutionsstudien normalerweise große Datenmengen erfordern, um wichtige Schlussfolgerungen zu ziehen. Ein paar so geneigte Forscher, Kate T. Snyder und Nicole Creanza von der Vanderbilt University, führten kürzlich eine Studie durch, in der die Variation der Evolutionsraten des Vogellieds zwischen verschiedenen Paarungssystemen untersucht wurde. Ihre Studie beleuchtete dieses faszinierende Thema und brachte einige unintuitive Ergebnisse.

Die sexuelle Selektion bei Vogelarten hat oft ein auffälliges Gefieder, funky Tanzbewegungen und komplizierte Lieder bevorzugt, die nicht nur die Aufmerksamkeit potenzieller Partner, sondern auch der Menschen auf sich ziehen. Die Beobachtung dieser Eigenschaften und Leistungen und der daraus resultierenden Beziehungen veranlassten die Menschen zu der Feststellung, dass es zwei hauptsächliche Paarungsstrategien gibt, die von Vögeln praktiziert werden: Monogamie (ein konsistentes Paar von Vögeln im Verlauf einer Paarungszeit oder eines Vielfachen) und Polygynie (bei Männern) Individuen paaren sich mit mehreren Frauen). Die Menschen gingen lange davon aus, dass die monogamen Vögel, die gemeinsam in einem Gebiet beobachtet werden könnten, Nestgebäude bilden, zur Nachwuchspflege beitragen und ausschließlich miteinander leben, ebenso wie ausschließlich miteinander. Der verstärkte Einsatz molekularer Werkzeuge in der Evolutionsbiologie hat jedoch gezeigt, dass dies einfach nicht der Fall ist. Nach DNA-Vergleichen zwischen pflegenden Eltern und Nestlingen wissen die Wissenschaftler nun, dass rund 90% der sozial monogamen Vogelarten Nachkommen von einem Männchen erwecken, das von einem Mann gezeugt wird, der nicht der soziale Partner der Frau ist. Dies wird als Extrapaar-Vaterschaft oder EVP (Griffith 2008) bezeichnet.

Der Prozentsatz der Nachkommen, die das Ergebnis einer Vaterschaft außerhalb der Paarung bei sozial monogamen Arten sind (Griffith 2008).

In einer im Jahr 2016 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie wurde festgestellt, dass eine sozial monogame Storchenart unabhängig von der Bevölkerungsdichte hohe EPP-Raten aufweist. Turjeman 2016). Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass dieses Verhalten für Frauen vorteilhaft ist, da es die genetische Diversität ihrer Nachkommen erhöht, ohne die Vorteile der gemeinsamen Elternschaft mit einem stabilen Partner zu verlieren. (Und nicht überraschend vielleicht) korrelierten hohe EPP-Raten mit geringeren Investitionen von Männern in die Aufzucht von Nachwuchs (Griffith 2008).

Hohe EPP-Raten korrelieren mit einem geringeren männlichen Beitrag zur Jugendbetreuung (Griffith 2008).

Dies wirft jedoch einige interessante Fragen auf, wenn es um die sexuelle Selektion geht. Wählen weibliche Vögel ihre sozialen Partner und ihre Parameter mit den gleichen oder unterschiedlichen Eigenschaften aus? Wie wirkt sich die EPP-Rate auf die Entwicklungsgeschwindigkeit der sexuell für Merkmale ausgewählten Merkmale aus? Es ist ein relativ neues Verständnis des Verhaltens von Vögeln und seine evolutionären Konsequenzen müssen noch vollständig verstanden werden.

Die andere wichtige Paarungsstrategie, Polygynie, entwickelt sich in der Regel in Populationen, in denen Individuen nahe beieinander leben können (Bevölkerung, die nicht durch Ressourcen begrenzt ist). Bei polygynartigen Arten paart sich ein Männchen mit mehreren Weibchen, und obwohl dies für die Damen zunächst ungerecht erscheinen mag, stellt es sich heraus, dass es zumindest genetisch für viele der Männchen tatsächlich härter wird. Da sich Weibchen nicht auf die Paarung mit „einzelnen“ Männchen beschränken, können sie es sich leisten, nur mit den begehrtesten Männchen zu paaren, sodass weniger wünschenswerte Männchen keine Chance für eine Fortpflanzung haben (Emlen 1977). Dies verstärkt den Unterschied im Fortpflanzungserfolg zwischen erwünschten und unerwünschten männlichen Tieren. Es ist daher zu erwarten, dass diese Zunahme der Varianz der Fortpflanzungsfähigkeit bei Männern polygyner Spezies die Entwicklungsgeschwindigkeit bei sexuell nach Merkmalen ausgewählten Tieren erhöht. Genau aus diesem Grund haben Snyder und Creanza die Hypothese aufgestellt, dass das Vogellied bei polygynischen Arten eine höhere Evolutionsrate aufweisen würde als bei monogamen.

Um diese Hypothese zu untersuchen, haben Snyder und Creanza einen riesigen Datensatz zu Paarungssystemen und Eigenschaften von Vogellieds erstellt. Sie sammelten diese Daten aus einer Kombination von veröffentlichter Literatur und Feldleitfäden und endeten mit Daten zu 890 Singvogelarten. Sie verglichen dann die Liedcharakteristiken zwischen sowohl polygyn als auch monogamen Arten und Arten mit hohen EPP-Raten und Arten mit niedrigen EPP-Raten. Nach der Korrektur der Verwandtschaft der Arten kamen sie zu dem Schluss, dass es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Liedeigenschaften polygyner und monogamer Arten gibt. Wenn sie dasselbe für Arten mit hohen EPP-Raten und solche mit niedrigen EPP-Raten machten, fanden sie ähnliche Ergebnisse. Ein Merkmal, jedoch das Silbenrepertoire, war bei Arten mit niedrigen EPP-Raten signifikant höher, jedoch zeigte kein anderes Merkmal einen signifikanten Unterschied.

Diese Abbildung zeigt die Unterschiede in den Liedeigenschaften zwischen verschiedenen Paarungsstrategien. In der ersten Reihe werden grüne, monogame und polygynhaltige Arten verglichen. In der zweiten Reihe in Orange werden Arten mit geringer Vaterschaft und Paar mit hoher Vaterschaft verglichen. Nur das Syllable Repertoire zwischen Low EPP und High EPP hat einen signifikanten Unterschied im Mittelwert. (Snyder 2019)

Dies waren antiklimaktische Nachrichten und standen im Gegensatz zu kleineren Studien, die zuvor durchgeführt worden waren und die auf einen Zusammenhang zwischen Polygynie und größerer Songkomplexität hingewiesen hatten. Snyder und Creanza waren jedoch nicht bestürzt. Sie nahmen das eine viel versprechende Merkmal, das Silbenrepertoire, und begannen, die Daten aus einem etwas anderen Blickwinkel zu betrachten.

Mit einer etablierten Phylogenie von Singvögeln arbeiteten sie rückwärts und versuchten, evolutionsbiologische Muster aufzuzeigen, die gefunden werden konnten. Sie verwendeten Daten über bestehende Arten, um die Vorfahrenzustände der Paarungssysteme und des Silbenrepertoires zu rekonstruieren, und stellten sie zwei Phylogenien (einer für niedrige und hohe EPP-Raten und einer für Polygynie vs. soziale Monogamie). Die von ihnen geschaffenen Phylogenien waren attraktiv, aber es war schwierig, wirklich viel Bedeutung daraus zu ziehen. Es musste noch mehr getan werden.

Eine Phylogenie der Singvogel-Taxa, die die Größe des Repertoires angibt und ob die Art sozial monogam oder polygam ist oder nicht. Es enthält auch Schätzungen der Ahnenmerkmale. (Snyder 2019).Eine Phylogenie der Singvogel-Taxa, die die Größe des Repertoires angibt und ob die Spezies niedrige oder hohe Raten von Vaterschaften außerhalb des Paars aufweist. Es enthält auch Schätzungen der Ahnenmerkmale. (Snyder 2019).

Anhand dieser Phylogenien konnten Snyder und Creanza die Evolutionsrate des Silbenrepertoires sowohl für monogame als auch für polygynische Arten bestimmen. Sie fanden einen signifikanten Unterschied in diesen Raten. Monogame Arten hatten im Vergleich zu polygynartigen Arten überwältigend geringere Änderungsraten in ihrer Silbengröße.

Diese Abbildung zeigt die Verteilung der Entwicklungsraten der Song-Eigenschaften. Das erste Diagramm, A, ist das relevanteste der drei Diagramme. Es zeigt, dass monogame Arten wesentlich geringere Entwicklungsraten des Silbenrepertoires aufweisen (Snyder 2019).

Das war riesig! Dies bedeutete, dass Unterschiede in der Paarungsstrategie, zumindest zwischen polygynartigen und sozial monogamen Vögeln, scheinbar wirkliche evolutionäre Auswirkungen auf das Vogelgesang hatten. Dies stellte sie jedoch mit einer interessanten Frage: Wenn es einen signifikanten Unterschied in den Entwicklungsgeschwindigkeiten zwischen polygyn und monogamen Arten gibt, warum gibt es dann keinen signifikanten Unterschied in den Merkmalen selbst bei diesen Arten?

Der kleinere Bereich des monogamen Datensatzes zeigte eine größere Stabilität in monogamen Gruppen und möglicherweise eine größere Instabilität in polygamen Gruppen. Könnte es etwas mit der Stabilität dieser Eigenschaften zu tun haben? Snyder und Creanza wollten wissen, ob Änderungen des Silbenrepertoires unabhängig von der Paarungsstrategie auftreten oder ob tatsächlich ein Zusammenhang zwischen Nicht-Monogamie und Liedwechsel besteht. Um festzustellen, ob tatsächlich eine Korrelation zwischen diesen beiden Variablen bestand, mussten sie einen Weg finden, um sie zu offenbaren.

Zu diesem Zweck trennten sie den Bereich der Silbenrepertoirewerte in verschiedene Kategorien und kartierten dann Übergänge zwischen monogamen und polygynischen Gruppen mit hohen und niedrigen Silbenrepertoires innerhalb dieser diskreten Kategorien. Sie fanden heraus, dass sich polygynhaltige Arten mit sehr kleinen Repertoires und sehr großen Repertoires zu einem eher gemäßigten Repertoire oder einer sozialen Monogamie entwickelten. Dies erklärt den Grund dafür, dass sie keinen signifikanten Unterschied in den Silbenrepertoires polygyner und sozial monogamer Arten gefunden hatten: Die evolutionäre Instabilität extrem silberner Repertoires in den polygynischen Spezies wirkte moderat, was sowohl monogame als auch polygynische Spezies mit ähnlichen mittleren Repertoires zur Folge hatte trotz des unterschiedlichen Auswahldrucks, der an ihnen arbeitet.

Diese Figur zeigt die Geschwindigkeit des evolutionären Übergangs zwischen verschiedenen Kombinationen von Silbenrepertoire und Paarungssystem. Es zeigt sich, dass Extreme im Silbenrepertoire in Kombination mit einem polygamen Paarungssystem evolutionär instabil erscheinen (Snyder 2019).

Dies war eine sehr interessante Entdeckung. Bisher gibt es keine so starken Beweise für die Auswirkungen von Paarungssystemen auf die Entwicklung eines sexuell für ein Merkmal ausgewählten Merkmals. Es ist wichtig anzumerken, dass ihre Ergebnisse nicht schlüssig behaupten können, dass dieses Muster für alle Singvögel gelten würde. Bei einigen Arten können andere Merkmale stärker sexuell als Lied, Gebiet oder Gefieder ausgewählt werden (z. B. Garamszegi 2004). Dennoch ist es ein wirklich faszinierender Einblick in die unterschiedlichen Möglichkeiten, wie sexuelle Selektion die Evolution von Arten beeinflussen kann.

Über die unmittelbaren Fortschritte des evolutionären Verständnisses hinaus wird dieses Papier auf verschiedene Weise zur zukünftigen Erforschung der sexuellen Selektion und des Vogelgesangs beitragen. Die umfangreiche Datenbank, die von Snyder und Creanza zusammengestellt wurde, kann in zukünftigen Studien zu einigen Aspekten des Vogelgesangs oder Paarungsverhaltens verwendet werden. Ihre Arbeit trug auch zu dem relativ kleinen, aber wachsenden Wissen über die Vaterschaft außerhalb des Paars und dessen Auswirkungen auf die Abstammungslinien bei, die eine hohe Rate aufweisen. Es ist auch eine Studie, die die entscheidende Bedeutung des Controllings für Ähnlichkeiten zwischen den Vorfahren modelliert. Ein wichtiger Aspekt der Datenbank ist, wie vererbbare Liedmerkmale aussehen.

Für den Moment so viel für die Verwendung von Vögeln als Symbol für Treue, und hier ist neue Musik!

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Zitierte Literatur:

Emlen, S. & Oring, L. Ökologie, sexuelle Selektion und die Entwicklung von Paarungssystemen. Science 197, 215–223 (1977).

Snyder, Kate T. & Creanza, N. Polygyny ist mit der beschleunigten Entwicklung des Vogelsongs verbunden, jedoch nicht mit größeren Repertoires. Nature Communications 10, 884 (2019)

Griffith, Simon C., et al., Extra Pair Paternity in Birds: eine Überprüfung der interspezifischen Variation und der adaptiven Funktion. Molekulare Ökologie 11, 2195–2212 (2008)

Garamszegi, L. Z. & Møller, A. P. Extrapair Vaterschaft und die Entwicklung des Vogelgesangs. Behav. Ecol. 15, 508–519 (2004).

Turjeman, Sondra F., et al., Extrapaar-Vaterschaft im sozial monogamen Weißstorch (Ciconia ciconia) ist ziemlich verbreitet und unabhängig von der lokalen Dichte. Nature: Wissenschaftliche Berichte, 27976 (2016).