Орнитологи предсказали гнездовой материал птиц по форме клюва

Выбор материала, который птицы разных видов используют для строительства гнезд, во многом зависит от размера и формы клюва. К такому выводу пришли орнитологи, проанализировав сведения о почти шести тысячах видов пернатых. Модель, основанная на форме клюва птиц и учитывающая их рацион и доступность различных материалов, смогла предсказать основной гнездовой материал в 56 процентах случаев. Для специализированных видов, которые строят гнезда только из одного типа материалов, эта цифра достигла 70 процентов. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Philosophical Transactions of the Royal Society B.

Птицы — искусные строители. В сезон размножения большинство из них для откладки яиц и выращивания птенцов сооружают гнезда, порой очень большие или сложные. При этом пернатые могут использовать самые разнообразные материалы, от веток и травинок до глины и камней. А в последнее время птицы все чаще включают в свои гнезда материалы, созданные людьми — например, куски пластика и проволоку (а иногда добавляют даже окурки).

Команда орнитологов под руководством Кэтрин Шерд (Catherine Sheard) из Бристольского университета решила определить основные факторы, влияющие на то, из каких именно материалов представители разных видов птиц строят гнезда. Исследователи предположили, что выбор материала для гнезда может зависеть от параметров основного рабочего инструмента пернатых — клюва. Например, клюв определенного размера и формы может лучше подходить для манипуляций с конкретным материалом.

Чтобы проверить эту идею, Шерд и ее коллеги проанализировали сведения о гнездовых материалах, используемых 5924 видами птиц из 38 отрядов и 180 семейств. Все эти материалы разделили на семь типов: скрепляющий материал (глина, грязь, слюна); волокна растительного и животного происхождения (перья, волосы, пух растений); трава и водоросли; листья; минералы (камни и раковины); шелк, паутина и их аналоги. Кроме того, был добавлен смешанный тип — для гнезд, состоящих из нескольких видов материалов. Затем исследователи дополнили модель параметрами клювов у выбранных видов (учитывались общая длина клюва, длина клюва от ноздрей, ширина клюва у ноздрей и высота клюва у ноздрей). В анализ также включили данные о массе тела птиц и их эволюционных взаимоотношениях и переменные, связанные с их рационом и доступностью различных видов материалов.

Воспользовавшись алгоритмом random forest, исследователи пришли к выводу, что данных о четырех параметрах клюва и массе тела достаточно, чтобы с точностью 48,4 процента предсказать, какой основной строительный материал использует данный вид птиц. Эта цифра увеличивается до 59,8 процента, если учитывать только виды, которые используют один тип материалов, и исключить из анализа смешанный тип. Для листьев и минералов точность предсказаний оказалась еще выше: 63,8 процента и 96,8 процента соответственно.

Когда авторы добавили в модель сведения о рационе и доступности материала, ее точность выросла до 56 процентов — и до 59,5 процента без учета гнезд смешанного типа. В случае видов, использующих только один материал (и без учета смешанного типа) верными оказались 70 процентов предсказаний модели.

Результаты исследования подтверждают наличие связи между формой клюва птиц и предпочитаемым ими гнездовым материалом. В среднем птицы с более объемными клювами чаще строят из глины, песка или слюны, а вот траву используют птицы с клювами почти любой формы, кроме маленьких и заостренных. Однако Шерд с соавторами подчеркивают, что строение клюва — лишь один из целого ряда факторов, определяющих, какой гнездовой материал будет использовать данный вид птиц. Кроме нее, важный вклад в этот выбор дают летные способности, масса тела, среда обитания и эволюционные связи. Например, виды, которые много времени проводят в воздухе, чаще используют скрепляющие материалы, такие как глина или слюна; древесные виды — волокна; а наземные — траву.

Птичьи гнезда интересуют не только зоологов. Например, недавно американские материаловеды подробно изучили микромеханику этих конструкций. Для этого они спрессовывали случайно уложенные бамбуковые палочки и с помощью трехмерной рентгеновской томографии следили за точками их соприкосновений. Работа ученых показала, что асимметричное поведение контактов между палочками в ходе циклов сжатия и релаксации определяет характерные механические свойства гнезда.