Исследование амадинов пролило свет на причину утренних трелей птиц

Новости МирТесен

Каждое утро, еще до появления солнца, миллионы птиц по всему миру наполняют пространство своими звуками. Этот рассветный концерт – одно из самых впечатляющих и таинственных природных явлений. Почему птицы предпочитают начинать день именно так? Ученые, проводившие новое исследование, высказали простое объяснение: птицам нет другого выхода. Ночь вынуждает их хранить тишину, а утро дарит желанную возможность выразить себя в энергичном и насыщенном пении.

На протяжении многих столетий утренние трели птиц восхищали людей. Поэты находили в них вдохновение для стихов, композиторы – для музыкальных произведений, а обычные жители городов и деревень внимали этим природным концертам. Но для исследователей утренние перепевы представляли собой непростую задачу.

Наблюдения показали, пение является для птиц важным средством защиты своей территории и привлечения партнеров. Однако до сих пор не установлено, почему именно первые лучи солнца служат тем общим сигналом, который запускает этот массовый «концерт» по всей планете.

Специалисты по птицам предложили одиннадцать различных версий, чтобы объяснить этот феномен. Некоторые полагают, что звуковые волны наиболее эффективно распространяются по утрам. Другие считают, что причиной называли социальные факторы, некоторые исследователи полагали, что в начале дня многие виды птиц кормятся группами, сопровождая поиски продовольствия звуковыми сигналами. Другие трактовали это поведение как проявление силы и выносливости самца.

Ни одна из выдвинутых гипотез не смогла полностью объяснить, почему пик активности птичьего пения совпадает с восходом солнца. К решению этой задачи приблизилась международная группа орнитологов и нейробиологов во главе с Сатоши Кодзимой ( Satoshi Kojima) из Корейского института исследований мозга.

Ученые сосредоточили внимание на зебровых амадинах (Taeniopygia guttata) — эти небольшие птицы, обладающие певчими способностями, нередко применяются в лабораторных исследованиях. Ученые обеспечивают им специальные условия содержания, в которых искусственно регулируется освещение, что позволяет точно задавать продолжительность светового и темного времени суток для птиц.

В ходе первого эксперимента Кодзима и его соавторы задерживали включение яркого освещения на три часа позже фактического начала рассвета. Птицы просыпались по-прежнему, но оказывались в условиях полной темноты. Они не издавали пение, демонстрируя спокойствие и выдержку. После того, как лампы, тем не менее, были включены, амадины начали петь с необычайной интенсивностью и громкостью. Их хоровая ария звучала значительно ярче, чем обычно.

Затем исследователи изучили противоположный сценарий. Они искусственно создали рассвет, включив свет на три часа раньше естественного начала дня. Птицы сразу же отреагировали – запели. Однако их трели не отличались такой же интенсивностью и выразительностью, как в первом эксперименте. Важную роль сыграло время ожидания. Чем дольше птица оставалась бодрствующей в темноте, тем сильнее проявлялось ее стремление к пению и тем громче звучала песня при появлении света.

«Птицы активизируются еще до рассвета, однако их поведение и природные биоритмы, определяемые светом, не допускают пения в темное время суток. Таким образом, темнота ограничивает их спонтанные вокализации. Это ограничение усиливает стремление птиц к пению, и с наступлением света они начинают издавать звуки с особой интенсивностью, как будто высвобождая накопленный потенциал», — объяснил Кодзима.

Для проверки своей гипотезы исследователи провели дополнительный эксперимент. Им удалось обучить амадина активировать специальную кнопку, которая включала искусственное освещение на 10 секунд.

Задержка рассвета в клетке на три часа вызывала у птиц активное нажатие на кнопку, будто они просили предоставить им свою долю «утра». Однако, когда свет включали на три часа раньше, их заинтересованность в кнопке значительно снижалась. Этот эксперимент продемонстрировал, что птицы не просто реагируют на освещение, а проявляют стремление к нему после продолжительного периода темноты.

Во втором эксперименте исследователи сосредоточились на изучении биологических процессов, определяющих данное поведение. В частности, они анализировали воздействие мелатонина, гормона, который регулирует циклы сна и бодрствования у многих видов животных. Для этого ученые вводили некоторым птицам препарат, основанный на органическом соединении лузиндола, способном блокировать действие мелатонина.

Оказалось, что птицы, которым ввели препарат за пять часов до начала искусственного освещения в лаборатории, начинали петь раньше, чем контрольная группа, получившая плацебо. Вводимое средство подавляло действие мелатонина, который препятствует пению в условиях темноты, позволяя птицам исполнять мелодию практически сразу после пробуждения, минуя ожидание искусственного рассвета. Таким образом, было установлено, что концентрация мелатонина непосредственно определяет готовность птицы к утреннему пению.

Исследователи продвинулись еще дальше. Они зафиксировали и изучили вокализации амадинов, чтобы выяснить, как меняется качество пения в течение суток. Анализ показал, что наиболее заметные и быстрые изменения в структуре и акустических характеристиках песен происходят в первый час после восхода солнца. К второму часу пение практически перестает трансформироваться.

Авторы научной работы утверждают, что продолжительное ночное безмолвие приводит к ослаблению мышц, контролирующих голосовой аппарат птиц ( сиринкс), и акустическая структура их песен несколько «расплывается». Рассветный хор выполняет для них роль утренней разминки. Он способствует быстрому восстановлению и оптимизации сложных двигательных навыков, требуемых для безупречного исполнения.

Учёные считают, что обнаруженные ими процессы, а именно прекращение пения в темноте и последующее «разогревание» голоса, могут быть характерны не только для зебровых амадинов, но и для множества других видов птиц, обитающих во всём мире.

Действительно, не все ученые разделяют заключения, сделанные группой Кодзимы. Эксперты напомнили, существуют значительные различия в том, как, когда и о чем поют разные виды птиц на рассвете. Подобное разнообразие стало причиной возникновения одиннадцати альтернативных гипотез.

Поскольку эксперименты проводились исключительно на зебровых амадинах, результаты исследования пока следует считать предварительными данными, а не окончательным заключением.

Чтобы доказать, что данный механизм работает одинаково для всех, необходимы исследования, проведенные с использованием различных видов птиц. Лишь после сопоставительного анализа можно будет сделать вывод о том, применим ли обнаруженный «ключ» ко всем видам птиц.

Выводы ученых представлены в препринте на сайте bioRxiv.org.