Птичьи голоса: как зебровые амадины распознают друг друга по пению
Может ли человек узнать своего близкого, если тот позвонил с неизвестного номера? В большинстве случаев ответ будет утвердительный. Голос, манера речи, а также определенные нюансы лексики — все эти аспекты позволяют нам идентифицировать человека, с которым мы говорим, как знакомого или незнакомого нам. С птицами все гораздо сложнее. Конечно, орнитологи по пению птицы могут определить вид, к которому она относится. Но даже им будет крайне сложно определить конкретных индивидов внутри стаи. Однако, как выяснили ученые из Калифорнийского университета в Беркли (США) на примере зебровых амадин, птицы способны различать друг друга по голосу, как это делаем мы с вами. Насколько хорошо амадины распознают своих сородичей, какую роль в этом играет память, и какова функция этого умения? Об этом мы узнаем из доклада ученых. Поехали.
Основа исследования
Как уже было сказано выше, главными героями сего исследования являются певчие птички из вида Taeniopygia guttata (зебровые амадины).
Самка (слева) и самец (справа) Taeniopygia guttata.
У данного вида имеется две подгруппы, отличающиеся внешним видом и местом обитания: материковый (Taeniopygia guttata caatanotis), обитающий в Австралии, и островной (Taeniopygia guttata guttata), обитающий на Малых Зондских островах.
Внешне зебровые амадины напоминают воробьев во время Марди Гра. Длина тела составляет около 10 см, а вес примерно 12 грамм.
Учитывая ареал обитания, зебровые амадины крайне серьезно относятся к гидрации. Амадины потребляют около 3 мл воды в день (что составляет 24–28% от их собственного веса), если температура воздуха около 23 °C. Если же становится жарковато (40 °C), то потребление воды увеличивается до 6–12 мл в день.
Чтобы выпить 1.5 мл воды, зебровой амадине нужно не более 3.6 секунд. Казалось бы, не так уж и быстро, но для птиц это внушительный показатель. Связана такая скорость с необычным методом питья. Большинство птиц поднимают голову, следовательно, клюв, чтобы проглотить воду. А вот амадины способны глотать воду, даже если их клюв еще погружен в нее. Это объясняется тем, что язык амадины зачерпывает воду прямо в глотку. Затем передняя часть гортани выталкивает воду в пищевод, который через перистальтику переносит жидкость к желудку. С точки зрения эволюции, подобный метод питья может быть обоснован необходимостью быстро ретироваться при неожиданном нападении хищника. К тому же этот метод позволяет получать воду из самых разных источников, включая росу и поилки для скота (когда амадины пьют из таких поилок, их тело обычно расположено вверх ногами).
Зебровые амадины, хоть и не являются плавающими птицами, они очень любят купаться. Связано это необходимостью в регулировке температуры тела, которая варьируется от 38 до 44 °C. Если же температура повысится больше 45 °C, в течение часа птица может погибнуть.
Что касается пения, то зебровые амадины, будучи социальным видом (стаи могут насчитывать от 50 до нескольких сотен особей), используют целый арсенал вокальных сигналов.
В аспекте общения посредством звуков (голосов, если угодно), важную роль играет способность мозга запоминать ранее услышанные звуки и ассоциировать их с соответствующим подтекстом. Человеческая речь считается самой развитой среди обитателей нашей планеты. Мы используем множество языков, которые обладают схожими и различными лингвистическими, лексическими и грамматическими особенностями.
Однако человек способен отличить «своих» от «чужих», даже если свои будут говорить на другом языке. Это связано с тем, что для восприятия речи важен не только язык, являющийся лишь дополнительным инструментом передачи информации, но и определенные вокальные особенности говорящего. К примеру, если кто-то из ваших близких позвонит вам с неизвестного номера и скажет фразу на другом языке, вы, вероятнее всего, узнаете его. Это связано с тем, что наш мозг при восприятии звуковых (в данном случае вокальных) сигналов, не только запоминает их, но и отмечает к какому конкретно источнику (в данном случае к какому человеку) они относятся.
Кроме человека на планете обитает множество видов, которые успешно общаются посредств вокальных сигналов. Конечно, их языки не столь развиты, как наши, но это не мешает успешной передачи информации внутри вида, а иногда и между ними. И тут также первую скрипку играет память. К примеру, некоторые птицы способны запоминать звуковые сигналы об опасности от других видов, что повышает их шанс избежать нападения хищника. А территориальные виды запоминают голоса своих соседей, что помогает им отгонять тех, кто посягает на их территорию.
Индивидуальное распознавание, основанное на голосе, играет центральную роль в создании и поддержании связей между особями внутри групп социальных видов певчих птиц. И тут на сцену выходят зебровые амадины.
Данный вид крайне социален, так как обитает большими группами. Также важно и то, что этот вид моногамен. Учитывая эти важные социальные аспекты, вполне очевидно, что данный вид полагается на голосовое общение, как на основной метод обмена информацией.
Репертуар звуков, издаваемых зебровыми амадинами, весьма обширен.
Ранее проведенные исследования показали, что зебровые амадины способны по голосу различить своего партнера, родителя или просто соседа по стае. Осталось разобраться, как именно им это удается.
Для этого ученые провели ряд экспериментов, в которых участвовали 20 зебровых амадин (10 самцов и 10 самок). Участники первого этапа тестирования были помещены в специально подготовленные клетки в группы своих сородичей (обычно от 10 до 30 особей).
Из 20 особей случайным образом было выбрано четыре, которые приняли участие во втором этапе тестов с комбинированным и большим набором стимулов. Две особи из этой четверки перешли на третий этап, где проводилась оценка долговременной памяти.
В ходе наблюдений использовались записи песен и дистанционных призывов (DC от distance calls), которые обычно используются для общения внутри пары и для общения родителей с птенцами. Было сделано 32 записи песен и 24 записи DC призывов (12 самцов и 12 самок).
После воспроизведения сигнала в 20% случаев участники испытания получали вознаграждение. В остальных случаях (80%) вознаграждения не было. За счет этого птицы научились клевать, когда им не удавалось распознать сигнал, тем самым инициируя начало следующего воспроизведения.
Для каждого вокализатора (особь, чей голос был записан для тестов) было записано 10 уникальных записей, которые можно было воспроизвести в каждом испытании. Каждый файл песенного стимула состоял из трех случайно выбранных песен с двумя мотивами от одного и того же вокализатора. Песни были разделены случайными интервалами, но общая длина одного песенного стимула всегда была равна 6 секундам. Файл DC стимула состоял из 6 случайно выбранных DC сигналов от одного вокализатора, разделенных случайными интервалами.
В первый день испытаний перед участником была поставлена задача различать вокализатора, после которого будет награда, и вокализатора, после которого награды не будет. Другими словами, испытуемый знал, к примеру, двух из четырех вокализаторов. Когда он слышал знакомый голос, он ничего не делал и получал награду. Когда голос был незнаком, он стучал клювом, давая сигнал ученым, что нужно включать следующую записи. В течение восьмичасового периода испытуемый научился прерывать испытания, когда он не узнавал вокализатора.
Изображение №1
Далее в тестирование были добавлены дополнительные вокализаторы. На второй день было добавлено 3 знакомых и 3 незнакомых вокализатора (в итоге 4:4), далее вариативность была увеличена до 6:6 (для DC стимулов) и 8:8 (для песенных стимулов). Стоит также отметить, что в ходе испытаний использовались вокализаторы обоих полов, чтобы половой диморфизм, присущий пению данного вида, не влиял на точность тестов. Способность испытуемых распознавать голоса сородичей оценивалась на 4-й и 5-й день после того, как у них был хотя бы один день обучения с каждым вокализатором.
Результаты исследования
Несколько самок и самцов зебровых амадин были обучены различать своих сородичей (1А) по их пению (n = 19) или по их DC вызовам (n = 19). Как мы уже знаем сложность тестов увеличивалась путем добавления распознаваемых и не распознаваемых вокализаторов (1В и 1С).
Основным критерием оценки распознавания было отношение шансов (OR от odds ratio): если этот показатель был меньше 1, значит распознавания не было; если равен 1 — распознавание находится на уровне погрешности; если больше 1 — распознавание однозначно было.
Почти все испытуемые имели OR значительно больше 1 (1D), что указывает на их успешность в решении поставленной задачи, как при тестировании на песнях (19 из 19 испытуемых), так и при тестировании DC сигналов (18 из 19 испытуемых). Отличий в успешности по отношению к полу испытуемого или полу вокализатора не было обнаружено, т.е. половой диморфизм не влияет на распознавание.
Изображение №2
Далее необходимо было выяснить, является ли столь успешное распознавание результатом работы памяти или это просто распознавание подгрупп (т.е. не распознавание индивидов, а изначальное понимание того, к какой подгруппе он относится). Для этого было проанализировано поведение каждого испытуемого по отношению к каждому вокализатору.
Было установлено, что двое из 19 испытуемых сумели полностью запомнить весь набор песен 16 вокализаторов, 12 из 19 испытуемых запомнили как минимум половину. При этом 4 из 19 испытуемых успешно запомнили весь набор DC призывов, а 15 из 19 — запомнили половину.
Удостоверившись, что распознавание происходит за счет запоминания песен и других вокальных сигналов, а не за счет ассоциаций с какими-либо социальными подгруппами, ученые решили оценить емкость слуховой памяти зебровых амадин. Для этого перед четырьмя особи была поставлена задача распознать своих сородичей из удвоенного набора песен и DC призывов. В результате был использован набор из 24 DC призывов песен от 32 вокализаторов, т.е. 56 отдельных записей.
В первую неделю после завершения двух начальных ступеней обучения и тестирования (песня и DC) испытуемые обучались более обширному репертуару песен (16:16) и DC призывов (12:12) в течение 3 дней каждый, таким образом удвоив общее количество вокализаторов за 6 дней. На следующей неделе после обучения испытуемые проходили однодневную тестовую сессию, в которой ранее выученные песни и DC смешивались с использованием только двух вокализаторов для каждого условия вознаграждения и типа сигнала. А после этого число записей было увеличено до запланированного максимума в 56 (32 песни и 24 DC призыва).
Изображение №3
По результатам наблюдений было установлено, что в среднем 42 вокализатора были успешно распознаны. Пересечение кривых на графиках 3А и 3В указывает на отсутствие каких-либо изменений в успешности распознавания, что обусловлено отсутствием предварительного обучения. Другими словами, испытуемые не могут распознавать вокализаторов, так как не знакомы с ними (и с их голосами).
Однако, после нескольких этапов обучения, наблюдается расхождение кривых, указывающее на достаточно быстрый процесс обучаемости. Тип записи (т.е. тип звукового сигнала) имеет сильное влияние на степень данного расхождения (3С и 3D). Как оказалось, испытуемые гораздо быстрее запоминали песни, нежели короткие DC призывы. Как и в предыдущих тестах, разницы между самками и самцами в аспекте успешности распознавания не было обнаружено.
Ученые также отмечают, что испытуемые не только запоминали голоса вокализаторов, но и учились распознавать, за какими сигналами следует вознаграждение. Другими словами, если испытуемый не мог идентифицировать вокализатора и запомнить отдельные записи, он предугадывал, к какому случаю вознаграждения относится новая запись.
Изображение №4
Во время первых нескольких воспроизведений испытуемые демонстрируют весьма случайный набор результатов распознавания. Спустя несколько тестовых сеансов, где использовались разные записи (от разных вокализаторов), точность распознавания увеличивалась (4А и 4В). Из этого следует, что испытуемые учились распознавать отдельных вокализаторов, а не запоминали конкретные звуковые сигналы.
В заключение ученые решили проверить, насколько стабильна слуховая память зебровых амадин. Для этого был проведен тест с максимальным набором записей (32 песни и 24 DC призыва), в котором приняли участие двое испытуемых. Тест проводился спустя месяц после изначальных опытов, при этом в течение этого времени испытуемые дополнительно не обучались и не тестировались.
Общий уровень успешности распознавания снизился, однако OR по-прежнему были значительно выше 1, что указывает на правильность распознавания (4С и 4D). Другими словами, память амадин относительно вокализаторов способна просуществовать как минимум месяц без дополнительных стимулов.
Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.
Эпилог
В данном труде ученые провели ряд тестов с участием певчих птиц вида зебровая амадина, в ходе которых оценивалась их способность распознавать своих сородичей по голосу. После нескольких дней обучения испытуемые показали отличные результаты, распознавая 16 различных вокализаторов. В дальнейшем были проведены более сложные тесты, где воказилаторов было 56. Тем не менее испытуемые справились и с этой задачей.
Подобные результаты однозначно подтверждают способность зебровых амадин индивидуально распознавать своих сородичей по их голосу, что напрямую связано с памятью птиц.
Факт того, что мы распознаем голоса своих сородичей, связан с высокой степенью социализации нашего вида. Каждого из нас окружают люди, тем или иным образом связанные с нами: родственники, коллеги, друзья и т.д. Способность распознавать их по голосу позволяет нам лучше социализироваться. Тот же принцип применим и к зебровым амадинам, которые являются социальным видом.
Голос это звуковой сигнал, который несет в себе какой-то смысл, т.е. какую-то информацию. Для представителей дикой природы умение распознавать голоса своих сородичей и соседствующих видов играет важную роль не только в аспекте социализации, но и в аспекте выживания.
В будущем ученые намерены провести еще несколько тестов, чтобы выяснить, насколько хорошо другие животные способны распознавать голоса сородичей, а также на практике установить функции этого навыка.
Как бы то ни было, многие виды на Земле обладают поразительно схожими с нашими навыками и повадками, что лишний раз подтверждает некую универсальность эволюции, а также ее порой невероятно логический подход к решению некоторых проблем.
Странствующие альбатросы живут поодиночке, но пару создают одну и на всю жизнь. Умение альбатросов узнать своего партнера среди тысяч сородичей спустя два года расставания воистину впечатляет.
Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и отличных всем выходных, ребята! :)
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5–2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5–2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4×960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5–2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2×960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5–2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
