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重点介绍学院成员实验室近期及时选取的论文

借助助手,沙漠鸟类可以避免因天气变化而下注

图片来源:安德鲁·杨

当食物匮乏时,白眉织雀繁殖对会雇佣大量相关的帮手鸟来度过干旱期。图片来源:安德鲁·杨

根据对喀拉哈里沙漠鸟类长达10年的研究,不可预测的环境有助于解释合作行为的进化。研究表明,白眉雀(Plocepasser mahali)饲养其他鸟类的后代,作为应对间歇性干旱天气的策略。这一发现是首批支持一种名为“利他性对冲”的进化理论的研究成果之一。该理论认为,某些性状的出现可以减少繁殖的可变性,即使它们不能增加后代的总体数量。

英国埃克塞特大学的进化生物学家安德鲁·杨领导了这项研究,他说:“大量的研究都强调了家族内的亲属关系在合作的进化中所起的作用。”发表在科学的进步.“但有一件事我们没有很好地把握,那就是生态驱动因素。”

这些织布工以家庭为单位生活,只有一对正在繁殖的织布工和多达10个非繁殖的助手,负责为雏鸟觅食和带来食物。喀拉哈里的降雨量难以预测,干旱期间食物匮乏。

结果表明,助手数量最多的组显著提高了在干燥条件下饲养的雏鸡数量。反过来也是正确的:有最多帮手的小组在潮湿的天气里养的小鸡更少。这一效应足以使帮助者降低整体繁殖成功率,这表明合作行为的进化是因为它减少了由天气驱动的繁殖变异。

对冲策略之所以奏效,是因为最重要的考虑因素是相对适应度——与其他群体相比,每个群体会产生多少后代。尽管有很多帮手的群体会在潮湿的天气中受到打击,但那些由帮手帮助的群体的后代在干旱时期的成功不仅仅是弥补了损失。杨说:“一个孩子在条件差的情况下比在条件好的情况下更有价值。”“因为在条件良好的情况下,你可能会为一千个(后代)贡献一个,但在干燥条件下,你的竞争对手池中只有十个后代能存活下来。”

据英国布里斯托尔大学的进化生物学家帕特里克·肯尼迪说,这篇论文为利他主义的下注对冲提供了一些初步的经验证据。他说:“这是在野外对这种效应的一个令人信服的证明,而且是令人印象深刻的完整。”

肯尼迪指出,如果研究人员只记录平均的繁殖成功率,他们可能会认为助手是毫无意义的。“这篇论文真的很简洁,”他说,“因为它理清了帮助者在不同环境状态下的作用是如何不同的。”

这种进化机制是亲缘选择的一种形式,它解释了动物如何以及为什么会帮助相关的动物,即使这些行为不能直接帮助个体传递自己的基因。因为这些织布工是它们帮助喂养的雏鸟的哥哥姐姐,它们间接地促进了共享基因的传播。

在南非北开普省的茨瓦鲁卡拉哈里保护区,研究人员通过观察来自36个社会群体的68位母亲的400个幼崽来测试助手的效果。“它们是神奇的鸟,”杨说。“这个名字mahali意思是凶猛,而且它们的态度相当强硬。”

结果表明,只有雌鸟帮助哺育雏鸟。将雄性助手鸟从群体中移除对后代的数量没有影响。杨说,这很重要,因为这表明,在干燥条件下,帮手生产的雏鸟数量的增加不仅仅是群体规模扩大的结果。

研究人员不确定为什么有更多帮手的群体在潮湿的环境中实际上产生的后代更少。一种可能是捕食者的造访增加了,可能是因为鸟巢里有更多的鸟吸引了更多的注意。

纽约哥伦比亚大学的进化生态学家达斯汀·鲁宾斯坦说,这项研究强调了长期研究和数据集的价值首次提出合作性繁殖的概念是十年前的一种对冲策略。而织工则是完美的主题。“它们的寿命并不长,”鲁宾斯坦解释说,“所以你可以观察更多个体一生的繁殖成功率。”

鲁宾斯坦补充说,大约5%的哺乳动物表现出合作繁殖行为,包括狮子、大象、猫鼬、狐獴和野狗。但由于这些动物寿命较长,长期研究变得不那么实际。他补充说:“群居昆虫之间存在巨大的差异,所以研究更广泛的群居昆虫将会很有趣。”

杨和他的团队接下来想研究除了繁殖成功之外,合作还能使鸟类受益的其他方式。例如,不需要寻找食物的母亲可能会花更多的精力来改善鸡蛋的质量。“有一些证据表明,她可以将投资提前投入到卵子阶段,”他说。

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