Разницу в частоте птичьего пения объяснили массой тела и родственными связями

Различия в частоте пения отдельных видов воробьиных птиц объясняются их родственными связями и массой тела, а также половым диморфизмом. При этом, вопреки популярной гипотезе, она не связана с тем, живут ли птицы в лесу или на открытой местности. К такому выводу пришли орнитологи, проанализировав записи песен 5085 видов воробьиных птиц со всего мира. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Ecology Letters.

При общении с сородичами, а иногда и с представителями других видов, многие животные используют звуковые сигналы. Их характеристики, в том числе частота, заметно отличаются у разных видов. Согласно гипотезе акустической адаптации, частота издаваемых животными звуков зависит от среды, в которой они живут. Так, в лесу высокочастотные звуки быстро затухают, поэтому здесь выгоднее издавать низкочастотные сигналы — они распространятся дальше. Впрочем, наблюдения в дикой природе далеко не всегда подтверждают данную идею — возможно, из-за того, что на особенности издаваемых животными звуков также оказывают влияние размер их тела, эволюционная история и половой отбор.

Команда исследователей во главе с Томашем Альбрехтом (Tomáš Albrecht) из Карлова университета решили проверить, насколько хорошо гипотеза акустической адаптации объясняет частоту пения птиц. Для этого они проанализировали записи брачных и территориальных песен 5085 видов птиц из отряда воробьинообразных (Passeriformes) (их скачали с сайтов https://www.xeno-canto.org/ и www.macaulaylibrary.org). Данное число соответствует 85 процентам всех видов отряда и примерно половине всех современных видов птиц. В анализ включили от одной до пяти записей для каждого вида, так что в общей сложности авторы собрали базу данных из 18488 записей.

Исследователи определили для каждого вида медианное значение пиковой частоты песни, а затем сравнили этот параметр с плотностью среды обитания, массой тела и разницей в размерах между самцами и самками (то есть выраженностью полового диморфизма). Кроме того, были учтены филогенетические связи между видами.

Минимальная пиковая частота пения для исследованных птиц составила 215 герц, а максимальная — 10659 герц. При этом большинство видов поют со средней частотой около четырех тысяч герц. Судя по всему, виды, поющие на рекордно низких и высоких частотах, появлялись независимо друг от друга в разных систематических группах.

Исследователи отметили, что в Австралии, в пустыне Сахара, а также в тропических лесах Латинской Америки, Африки и Новой Гвинеи воробьиные предпочитают петь на низких частотах. Напротив, высокочастотные песни популярны у птиц, населяющих север Евразии и Северной Америки, протяженные горные хребты, например, Анды и Гималаи, а также юг Южной Америки и африканские саванны. Впрочем, эти закономерности скорее объясняются не особенностями отдельных регионов, а родственными связями птиц, которые их населяют.

В целом, большую часть различий в пиковой частоте пения отдельных видов воробьиных удалось объяснить за счет разницы в массе их тела (более крупные виды поют на более низких частотах) и систематического положения. Первый фактор объясняет от десяти до пятнадцати процентов вариаций в частоте пения, а второй — 43-56 процентов. В некоторых семействах (точнее, в 67 процентах из 52 семейств, включающих более пятнадцати видов) также удалось обнаружить положительную связь между выраженностью полового диморфизма и частотой пения: чем крупнее самец по сравнению с самкой (по массе тела или длине крыла), тем более низкую частоту он использует.

Наконец, особенности растительного покрова объясняют лишь 0,2 процента вариаций в частоте пения воробьиных птиц. Вопреки гипотезе акустической адаптации, виды из густых лесов поют на более высоких частотах, чем виды, живущие на открытой местности. Эта связь, однако, была отмечена только в 42 процентах из 52 семейств, включающих более пятнадцати видов. В многомерных моделях она не была статистически значимой.

Таким образом, морфологические особенности (масса и сходные черты строения голосового аппарата, характерные для родственных видов) в наибольшей степени влияют на частоту пения воробьиных птиц. Половой отбор, который у ряда видов заставляет самцов петь на низких частотах, объясняет большую часть оставшихся различий. При этом гипотеза акустической адаптации для воробьиных птиц не подтвердилась. 

В некоторых случаях на частоту пения птиц влияет жизнь в городе. Например, белоголовые зонотрихии из Сан-Франциско вынуждены перекрикивать городской трафик. Однако когда из-за карантина, связанного с пандемией COVID-19, уровень городского шума упал, птицы смогли уменьшить амплитуду и максимальную частоту песен. 

Сергей Коленов