Мухоловки скопировали выбор синиц при поиске места для гнезда
Выбирая место для гнезда, мухоловки-белошейки шпионят за большими синицами: чем больше яиц отложили последние, тем выше шанс, что и мухоловки смогут удачно размножиться в данном месте. Проведя ряд экспериментов с данным видом птиц, орнитологи выяснили, что самки мухоловок, которые лучше решают задачи на сообразительность, чаще копируют выбор синиц. Как отмечается в статье для журнала Frontiers in Ecology and Evolution, результаты исследования демонстрируют новую связь между интеллектом и успехом размножения через выбор места для гнезда.
Каждую весну миллионы мигрирующих птиц возвращаются в Европу с зимовок в Африке и Азии, чтобы найти себе пару, отложить яйца и выкормить птенцов. Успех их размножения во многом зависит от выбора места для гнездования: оно должно располагаться там, где достаточно корма, и при этом не привлекать внимания хищников.
Мухоловки-пеструшки (Ficedula hypoleuca) и родственные им мухоловки-белошейки (F. albicollis) нашли оригинальный способ выяснить, где лучше построить гнездо: они шпионят за большими синицами (Parus major), которые тоже кормятся насекомыми и селятся в дуплах (то есть занимают сходную экологическую нишу). Синицы не улетают зимой на юг, так что к моменту возвращения мухоловок в конце апреля-начале мая успевают отложить яйца. Именно количество яиц в синичьих кладках в первую очередь интересует мухоловок: если их много, то в окрестностях безопасно и много пищи, а значит, место хорошо подходит для гнездования. Кроме того, мухоловки-самки регулируют количество отложенных яиц в зависимости от размера кладки соседей-синиц. Впрочем, они могут ориентироваться и на другие маркеры, например, плотность населения синиц или интенсивность их пения.
Хотя может показаться, что шпионить за соседями, а затем делать выбор на основе полученной информации легко, на самом деле эта задача требует от птиц значительных интеллектуальных навыков. Команда орнитологов во главе с Дженнифер Моринай (Jennifer Morinay) из Лионского университета решила выяснить, как умение мухоловок использовать информации о синицах коррелирует с их способностями к решению других задач.
В центре внимания исследователей оказалась популяция мухоловок-белошеек со шведского острова Готланд, которая изолирована от основного ареала вида в Центральной, Южной и Восточной Европе. В 2012-2015 годах Моринай и ее коллеги ежегодно проводили эксперименты на 12-17 лесных участках, где были размещены дуплянки для синиц и мухоловок. Когда синицы приступали к размножению, исследователи помечали все занятые дуплянки на каждом участке белыми геометрическими фигурами (на одних участках леса это были треугольники, а на других — круги). Затем половину незанятых дуплянок помечали треугольниками, а половину — кругами. После возвращения мухоловок орнитологи отслеживали, выберут ли они дуплянки с теми же символами, что изображены на дуплянках, занятых синицами. В разные годы на одних и тех же участках использовали разные символы.
Для оценки интеллектуальных навыков мухоловок исследователи предлагали им решить следующую задачу. Когда птенцам этих птиц исполнялось по шесть дней (в этот период родители кормят их особенно интенсивно), вход в дуплянку на час закрывали дверцей. Чтобы открыть ее и получить доступ к потомству, мухоловке нужно было сесть на один из трех рычажков, расположенных под входом. Когда птица проникала внутрь, дверца захлопывалась за ней. Она не мешала выбраться из дуплянки, но, чтобы вновь попасть внутрь, мухоловка должна была еще раз нажать на правильный рычажок.
Ход экспериментов записывали на видео, а затем проверяли, сколько попыток потребовалось каждой мухоловке, чтобы открыть дверцу. Наиболее способные особи поняли, как проникнуть в гнездо (то есть дважды подряд нажимали на правильный рычажок не более чем с восьмой попытки), уже ко второму визиту к закрытой дуплянке. Им авторы присвоили оценку в один балл. Птицы, научившиеся открывать дверцу к третьему визиту, получили два балла; к четвертому — три балла; а к пятому — четыре балла. Наконец, особи, которые и с пятого раза не поняли, как проникнуть в закрытое гнездо, удостоились пяти баллов. Шесть баллов присвоили мухоловкам, не сумевшим выучить закономерность и попавшим в гнездо всего один или два раза за час эксперимента.
В общей сложности оценку от одного до пяти получили 285 мухоловок. 54 особи справились на один балл, 119 особей на два балла, 39 особей на три балла, 20 особей на четыре балла, 53 особи на пять баллов. Еще 110 особей получили шесть баллов. Пол и возраст мухоловок на оценки не повлияли.
Среди самцов мухоловок авторы не обнаружили связи между скоростью обучения и выбором дуплянок. Однако ее удалось выявить для самок. Самки с низким баллом (то есть те, что проявили больше способностей к обучению) чаще выбирали дуплянки с тем же символом, что был изображен на дуплянках синиц. Напротив, женские особи с более высокими баллами, то есть менее выраженными способностями к обучению, чаще делали противоположный выбор (возможно, они предпочитали селиться подальше от синиц, чтобы избежать конкуренции с ними). Сильнее всего эта тенденция оказалась выражена у годовалых самок.
Результаты исследования свидетельствуют, что развитые интеллектуальные способности могут повысить приспособленность животного (в данном случае — мухоловки-белошейки) за счет выбора оптимального места для постройки гнезда. Тот факт, что эта связь была выявлена лишь у представителей одного пола, авторы связывают со склонностью самок мухоловок-белошеек собирать информацию о синицах на значительно большей территории, чем это делают самцы.
Если мухоловки-пеструшки возвращаются с зимовки слишком рано (например, из-за теплой весны), они вступают с большими синицами в прямой конфликт за места для гнезд. Заканчиваются такие ситуации печально для мухоловок: синицы их убивают. Согласно недавнему исследованию, по мере того как климат становится теплее, мухоловки все чаще гибнут в драках с синицами. Пока это не сказывается на их популяции, но в будущем все может измениться.
Сергей Коленов
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.