Долгое детство и забота родителей помогли врановым стать умнее
Ученые предложили модель влияния внешних факторов на развитие когнитивных способностей животных, в которой центральную роль играет детство и забота родителей. Свою гипотезу авторы работы, опубликованной в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, иллюстрируют двумя примерами: новокаледонские вороны в течение года остаются под опекой родителей, чтобы научаться изготавливать инструменты; кукши, которым приходится расти в чужой семье, теряют возможность обучаться поиску добычи и защите от хищников.
Когнитивные способности человека уникальны, и основой их развития является долгое детство — период пластичности, в который люди осваивают навыки и развивают познавательный потенциал. Однако долгое взросление свойственно и другим животным: летучим мышам, китам, слонам и некоторым птицам. Дает ли долгое детство преимущество в когнитивном развитии для этих видов так же, как и для человека, остается неясным.
Ученые из Великобритании, Германии и Китая под руководством Майкла Гриссера (Michael Griesser) из Университета Сунь-ятсена предположили, что познавательные способности зависят от длительности детства, а ключевую роль в развитии когнитивных навыков играет забота родителей. Исследователи построили модель влияния внешних факторов на когнитивные способности животных, центральную роль в которой играет вклад родителей в обучение и воспитание детенышей.
Согласно преложенной модели, насыщенность среды, в которой развиваются особи, и приспособленность к ней позволяет снизить смертность, увеличить продолжительность жизни и, соответственно, период развития детенышей. В результате молодняк имеет возможность проводить больше времени с семьей, которая предоставляет защиту и кормит. В этот период детеныши подражают родителям и развивают свои навыки. "Тепличные" условия способствуют развитию более широкого набора умений и когнитивных способностей, и взрослые животные могут занять новые экологические ниши. Важную роль, считают авторы работы, играет также забота о чужом потомстве («расширенная семья»). Если о молодняке заботится сразу много особей, то их защищенность и возможность обучаться увеличивается.
У пользы долгого детства и родительской опеки есть существенный противовес — энергозатратность этих процессов. Чтобы приобрести расширенный набор навыков, развить большой мозг и долго оставаться под защитой семьи, необходимо заплатить «налог» в виде ресурсов и энергии. Каждый вид находит свой баланс между затратами и пользой от полученных навыков.
Исследователи проиллюстрировали свою модель двумя примерами врановых птиц. Врановые обладают редкими среди птиц когнитивными способностями, умеют использовать инструменты и планировать свои действия. Относительный размер мозга этих птиц в среднем больше, чем у других воробьиных; птенцами они дольше остаются в гнезде, а после оперения не сразу расстаются с родителями.
Первый пример, который ученые приводят в работе — кукши (Perisoreus infaustus). Часть птенцов этих врановых долго остается с родителями, но более успешные отпрыски вытесняют своих братьев и сестер и вынуждают присоединиться к другой группе птиц вскоре после оперения. Кукши отличают своих птенцов, и чужие не пользуются защитой и покровительством старших. В результате, например, они не учатся отгонять хищников или добывать еду и оказываются менее приспособленными. В эксперименте показали, что если дать чужим птенцам возможность копировать поведение старших, они успешно осваивают необходимые навыки.
В качестве второй иллюстрации своей гипотезы исследователи выбрали новокаледонских воронов (Corvus moneduloides). Эти птицы умеют изготавливать орудия — крючкообразные палочки, которыми вороны вытаскивают личинок из-под коры. Птенцы долго остаются под опекой родителей, повторяют их движения и учатся использовать инструменты. Столь сложный навык птицы перенимают в течение года, и в это время они не могут самостоятельно добывать пищу. Долгая зависимость от родителей чрезвычайно ресурсозатратна, зато в результате вороны приобретают широкий набор когнитивных навыков, умеют решать сложные задачи и устанавливать причинно-следственные связи.
Исследователи предполагают, что свойственный людям затянутый период детства предопределяет выдающиеся познавательные способности не только приматов, но и других животных с развитым интеллектом, а воспитание и забота родителей являются критическими факторами для формирования сложных когнитивных навыков.
От редактора
Изначально в заметке в качестве латинского названия новокаледонских воронов автор указала Perisoreus infaustus, название кукш. Благодаря указанию внимательных читателей мы заметили и исправили эту ошибку.
Когнитивные возможности животных часто связывают с относительным размером мозга. Мозг птиц до мел-палеогенового вымирания был не больше, чем у четвероногих, катастрофа же освободила экологические ниши, и относительный размер мозга птиц стал быстро увеличиваться. Возможно, именно крупнейшее вымирание предопределило развитие интеллекта птиц.
Алиса Бахарева
То же самое вскоре ученые предрекли городам в тропиках
Потепление усугубляет сокращение биоразнообразия, вызванное урбанизацией. К таким выводам пришли ученые, изучив разнообразие млекопитающих в 20 городах США и Канады. Они отметили, что это может быть маркером нового кризиса биоразнообразия в тропиках, где в условиях жаркого климата сейчас происходит рост урбанизации. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution. Города — непростые объекты для исследования биоразнообразия. Среда обитания в пределах любой урбанизированной территории изменчива и неоднородна из-за сложного ландшафта, характера застройки и особенностей городского климата, таких как например наличие городского острова тепла. Среди животных в городах лучше всего изучено разнообразие птиц (благодаря удобству наблюдений за ними), а хуже всего — разнообразие млекопитающих, потому что в условиях города они, как правило, ведут скрытный образ жизни. Ученые под руководством Джеффри Хайта (Jeffrey Haight) из Аризонского университета оценили разнообразие и численность млекопитающих, обитающих на урбанизированных территориях Северной Америки. Для этого они использовали снимки с 725 фотоловушек, установленных в 20 городах США и Канады и проработавших там от 336 до 2531 дня. Всего удалось зафиксировать присутствие 37 видов млекопитающих, среди которых были черные медведи, бурундуки, скунсы, горные бобры, пумы и белохвостые олени. Авторы исследования пришли к выводу, что потепление, угнетение растительного покрова и запечатывание поверхности лишают млекопитающих подходящей им среды обитания. Вопреки сложившемуся представлению о том, что для более теплых регионов характерно более высокое биоразнообразие, в жарких городах континента разнообразие оказалось ниже. Показатели, характеризующие биоразнообразие (общее количество видов, индекс Шеннона и прочие), также оказались отрицательно связаны со скудной растительности и урбанизированностью — средним процентом непроницаемой (то есть асфальтированной) поверхности на участках. Сильнее всего влияние этих факторов затрагивало крупных млекопитающих. Авторы отметили, что сейчас в мире урбанизация растет преимущественно в низких широтах в условиях теплого климата, и судя по результатам исследования это может означать новый виток кризиса биоразнообразия в тропических регионах. Ранее зоологи обнаружили, что из-за глобального потепления живородящие ящерицы начали стареть еще до рождения: тепловой стресс укорачивает теломеры у их самок, что снижает выживаемость и в конечном итоге приводит к вымиранию целых популяций.