Обнаружить птенца-подкидыша - слишком сложная задача для птичьих мозгов?

Гнездовой паразитизм процветает благодаря удивительной неспособности птиц-родителей отличить своих птенцов от чужих даже при их полной несхожести. Как выяснилось, американские лысухи успешно справляются с этой задачей, хотя в данном случае птенцы-подкидыши относятся к тому же виду и поэтому мало отличаются от родных. Лысухи считают своими тех птенцов, которые вылупились первыми, и обращаются жестоко с теми, кто вылупился позже и при этом отличается от первенцев. Такая примитивная система обучения, называемая импринтингом, непригодна для борьбы с кукушатами, которые обычно вылупляются раньше хозяйских птенцов.
Гнездовой паразитизм много раз возникал независимо в ходе эволюции, причем не только у птиц, но и у некоторых насекомых и рыб. Перекладывая заботу о своем потомстве на других, гнездовые паразиты экономят силы и время, которые можно использовать, например, для производства дополнительных отпрысков. Гораздо труднее понять, почему птицы - жертвы паразитизма позволяют так нагло себя обманывать.
Казалось бы, у птиц, страдающих от гнездового паразитизма, давно должна была выработаться способность отличать своих птенцов от чужих. А поскольку многие птицы так этому и не научились, остается предположить, что на пути эволюции данного признака существует некая труднопреодолимая преграда (см.: biological constraints).
Интересно, что при всей своей слепоте к внешнему виду птенцов многие жертвы гнездового паразитизма неплохо разбираются в яйцах: они вполне способны обнаружить и уничтожить чужое яйцо в своем гнезде, если оно отличается от других, например, по окраске. Поэтому многие кукушки откладывают яйца, очень похожие по окраске на яйца хозяев. Кукушкам приходится маскировать свои яйца, но они совершенно не заботятся о маскировке птенцов, которые могут быть сколь угодно непохожими на хозяйских.
Гнездовой паразитизм бывает и внутривидовым. Например, американские лысухи тайком подкладывают свои яйца в гнезда сородичей. Биологи из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (факультет экологии и эволюционной биологии) в течение восьми лет наблюдали за сотнями гнезд американской лысухи в Британской Колумбии. Ранее они обнаружили, что лысухам иногда удается распознать чужое яйцо и выбросить его из гнезда или разбить. В новой статье, опубликованной на сайте журнала Nature, исследователи сообщают, что лысухи разбираются не только в яйцах, но и в птенцах - умение, до сих пор вообще не отмеченное у птиц - жертв гнездового паразитизма. Это тем более удивительно, что в данном случае "чужие" птенцы, с человеческой точки зрения, почти неотличимы от "своих" (чего никак нельзя сказать о кукушатах, которых другие птицы не могут отличить от собственных детей).
Маленькие лысухи из разных семей почти неразличимы на человеческий взгляд, но для лысух-родителей они все разные. Фото с сайта academic.emporia.edu
У лысух большие выводки - самки откладывают в среднем по 9 яиц, причем птенцы из них выводятся неодновременно. От первого до последнего вылупившегося птенца проходит 3-10 дней. Наблюдения показали, что выживаемость птенцов сильно зависит от порядка рождения: чем раньше птенец вылупился, тем больше у него шансов дожить до зрелости. По-видимому, это связано с тем, что родители лучше кормят первенцев. Ранее было установлено, что голод является основной причиной смертности среди птенцов лысухи. Кроме того, оказалось, что смертность среди подкидышей значительно выше, чем среди родных птенцов (из первых выживает лишь 19%, из вторых - 36%).
Этот результат еще не является строгим доказательством того, что лысухи способны отличить своего птенца от подкидыша. Может быть, подброшенные яйца изначально отличаются пониженной жизнеспособностью из-за материнских эффектов (о материнских эффектах см.: Устойчивое существование популяции обеспечивается негенетической "памятью поколений", "Элементы", 03.07.2007). Иными словами, можно предположить, что лысухи целенаправленно откладывают в собственные гнезда отборные яйца, а в чужие - второй сорт. Чтобы проверить эту гипотезу, а также чтобы понять возможный механизм выявления подкидышей, ученые провели множество экспериментов по пересаживанию птенцов из гнезда в гнездо. Птенцов для этих экспериментов выводили в инкубаторе и метили цветными ярлычками, потому что сами исследователи, в отличие от лысух, не могли на глаз определить, где чьи дети.
Оказалось, что низкая выживаемость подкидышей объясняется не качеством яиц, а качеством родительской заботы. Лысухи считают "своими" тех птенцов, которые первыми появились у них в гнезде. Эти птенцы становятся для родителей чем-то вроде эталона, с которым сравнивают всех последующих птенцов. Подкидыши обычно начинают вылупляться позже хозяйских птенцов, поэтому такой примитивный способ обучения (его называют импринтингом, или запечатлением) в данном случае оказывается достаточным для борьбы с паразитизмом. Когда экспериментаторы подкладывали лысухам в качестве первенцев чужих птенцов, птицы "запечатлевали" их как своих, и после этого судьба их родных детей оказывалась под угрозой. Участь подкидышей - истинных или мнимых - незавидна. Большая часть их погибает в первые дни после вылупления, и не только от недокорма. Было замечено, что родители проявляют по отношению к подкидышам прямую агрессию: клюют их, выкидывают из гнезда, пытаются утопить.
Если одновременно подложить в гнездо в качестве "первенцев" равное количество своих и чужих птенцов, родители считают родными и тех, и других. В этом случае выживаемость в обеих группах птенцов оказывается одинаковой.
Выявленный механизм импринтинга выгоден птицам-родителям только в том случае, если их родные птенцы вылупятся раньше подкидышей. Если первым вылупится подкидыш, импринтинг ведет к самоубийственным результатам. Очевидно, отбор не смог бы закрепить этот признак у лысух, если бы подкидыши часто вылуплялись первыми. Авторы установили, что в природе в 81% гнезд в первый день вылупляются только свои птенцы, в 16% - одновременно и свои, и подкидыши, и лишь в 3% случаев первыми вылупляются подкидыши. Очевидно, что в первой ситуации механизм импринтинга оказывается полезным (адаптивным), во второй - нейтральным, в третьей - вредным.
Полученные результаты помогают понять, почему другие птицы, страдающие от межвидового гнездового паразитизма, так и не научились отличать кукушат от своих собственных птенцов. Вероятно, импринтинг для многих птиц является единственным доступным способом решения подобных задач. Более изощренные мыслительные процедуры, скорее всего, требуют более крупного мозга, а мозг - слишком "дорогой" орган с точки зрения естественного отбора. Кукушки отлично приспособились к примитивным "хитростям" своих жертв: кукушата, как правило, вылупляются раньше хозяйских птенцов. В такой ситуации механизм импринтинга становится губительным для родителей: он заставлял бы их привязываться к подкидышу и не заботиться о своих собственных птенцах, вылупившихся позже (если кукушонок не выбросит их из гнезда). Поэтому у видов-жертв отбор, скорее всего, способствует не усилению, а ослаблению механизма "запечатления" первенцев - образно говоря, птицам становится выгодно не умнеть, а глупеть. Птицам приходится отказываться даже от тех примитивных способов обучения, которые им доступны, вплоть до полного безразличия к внешнему виду птенцов.
Для различения яиц, как было недавно показано, птицы тоже используют импринтинг. В данном случае это срабатывает, потому что хозяевам обычно всё-таки удается отложить яйца в собственное гнездо раньше кукушки.
Александр Марков
Источник: http://elementy.ru/, 21.12.2009