Птичьи песни: как демография меняет лесные мелодии

Ученые из Оксфордского университета представили свежий взгляд на эволюцию птичьих песен, раскрыв ключевую роль динамики популяций в формировании их разнообразия и изменчивости. Масштабное исследование, основанное на анализе более ста тысяч птичьих трелей, опубликовано в журнале Current Biology.

На протяжении трех лет исследователи собирали аудиозаписи – более двадцати тысяч часов звука – дикой популяции больших синиц (Parus major) в Оксфордшире. Эта популяция находится под наблюдением ученых уже 77 лет в рамках проекта Wytham Great Tit study. Целью было выяснить, как перемещения, возраст и смена поколений птиц влияют на разнообразие и эволюцию их песен: какие из них становятся локально популярными, какие исчезают, и насколько разнообразными становятся репертуары.

Для достижения этой цели был применен новаторский подход с использованием искусственного интеллекта. Нейросеть обучили распознавать отдельных птиц исключительно по их песням и измерять различия в песнях между особями. Этот метод позволил отследить вариации в песенных репертуарах по всей популяции и выявить закономерности эволюции песен.

Результаты показали, что птицы одного возраста, как правило, имеют более схожие репертуары, а в сообществах, где возраст птиц смешан, наблюдается более высокое «культурное» разнообразие. Более того, скорость смены песен в пределах таких сообществ определяется приходом и уходом особей. Когда птицы покидают территорию или погибают, многие типы песен исчезают вместе с ними, а молодые птицы, приходящие им на смену, могут ускорить принятие новых типов песен.

В то же время возраст служит своего рода тормозом для изменений. Пожилые птицы продолжают исполнять типы песен, которые становятся все менее распространенными в популяции. Таким образом, старшие особи могут функционировать как «культурные хранилища» старых песенных мотивов, которые молодые птицы могут и не знать – подобно тому, как бабушки и дедушки помнят песни, неведомые современным подросткам.

Однако возраст – не единственный фактор, влияющий на смену песенных традиций. Исследование также выявило, что когда птицы больше контактируют друг с другом – за счет более активного расселения на местности и прибытия иммигрантов – они чаще перенимают распространенные песни, что также замедляет темпы эволюции песен.

При этом «доморощенные» песни, как правило, остаются уникальными. В районах, где птицы держатся близко к месту своего рождения, сохраняются более разнообразные и самобытные песенные культуры, подобно тому, как изолированные человеческие сообщества часто развивают особые диалекты или музыкальные стили.

Результаты также указывают на то, что новоприбывшие особи, как правило, адаптируются, но и обогащают песенное разнообразие. Птицы-иммигранты, прилетающие из других мест, обычно перенимают местные песни, а не привносят совершенно новые мелодии. Однако они склонны разучивать больше песен в целом, тем самым обогащая местную «музыкальную сцену».

Ведущий исследователь, доктор Нило Мерино Рекальде из Департамента биологии Оксфордского университета, поясняет, что подобно человеческим сообществам, развивающим различные диалекты и музыкальные традиции, некоторые птицы также обладают локальными песенными культурами, эволюционирующими со временем. Исследование наглядно демонстрирует, как именно динамика популяции – прилеты и отлеты отдельных птиц – влияет на этот процесс культурного обучения, воздействуя как на разнообразие песен, так и на скорость их изменения.

Эта работа является первой масштабной проверкой роли демографии в формировании культурного разнообразия и эволюции на мелкомасштабном уровне в дикой популяции животных, с использованием данных по отдельным особям и очень большого набора данных о вариациях песен. Исследование не только углубляет понимание поведения птиц, но и предлагает ценные перспективы того, как демографические изменения могут влиять на культурную эволюцию у различных видов животных, что потенциально важно для усилий по их сохранению. Полный набор данных был опубликован в открытом доступе для изучения другими исследователями.

Профессор Бен Шелдон из Департамента биологии Оксфордского университета, возглавляющий долгосрочное исследование птиц в лесу Уайтэм-Вудс, комментирует, что их работа вновь показывает: отслеживание особей на протяжении всей их жизни позволяет понять очень многое о взаимодействии различных процессов в естественных популяциях. По его словам, захватывающе осознавать, что акустический ландшафт, который можно слышать в лесу каждой весной, является результатом совокупного сочетания индивидуальных перемещений и выживаемости на протяжении многих лет.