Птицы развивают узоры-«подписи», чтобы отличать яйца кукушек от своих собственных

Для некоторых птиц умение узнавать свои собственные яйца может быть вопросом жизни или смерти. В новом исследовании ученые показали, что многие птицы, пострадавшие от паразитической обыкновенной кукушки – которая откладывает свое смертоносное потомство в гнезда других птиц – развили отличительные узоры на своих яйцах для того, чтобы отличать их от тех, которые отложены кукушкой-обманщицей. Исследование показывает, что эти узоры-подписи обеспечивают мощную защиту против обмана кукушкой, помогая птицам- хозяевам отбросить яйца кукушек, прежде чем птенцы вылупятся и уничтожат собственный выводок хозяина, пишет sciencedaily.com. Чтобы определить, как мозг птицы может воспринимать и распознавать сложную образную информацию, д-р Мэри Касвелл Стоддард из Гарвардского университета и профессор Ребекка Килнер и д-р Кристофер Таун из Университета Кембриджа разработали новый инструмент компьютерного зрения, NaturePatternMatch. Инструмент извлекает и сравнивает узнаваемые черты в визуальных сценах, воссоздавая процессы, важные для задач распознавания у позвоночных. «Мы использовали компьютерные технологии, применяемые для различных задач распознавания образов, таких как распознавание лиц и сшивание изображений, чтобы определить, что визуальные особенности птичьих яиц может быть легко узнаваемыми», объяснил Стоддард. С помощью этого инструмента исследователи изучили образцы пигментации на сотнях яиц, отложенных восемью различными видами птиц (хозяев), используемых обычной кукушкой. Они обнаружили, что некоторые хозяева, такие как вьюрок, развили весьма узнаваемые узоры на яйцах, характеризующихся отличительными пятнами и значками. Напротив, другие хозяева не сумели развить узнаваемые орнаменты на яйцах, и вместо этого откладывают яйца с небольшим количеством идентифицируемых знаков. Хозяева с лучшими «подписями» на яйцах, как обнаружили исследователи, подвергались наиболее интенсивной мимикрии со стороны кукушки. Обычная кукушка и ее хозяева застыли на разных стадиях гонки эволюционных вооружений. Если определенные виды хозяев – в течение эволюционно значимого времени – развивают способность отличать чужеродные яйца кукушек, кукушка улучшает свою способность откладывать яйца, которые точно соответствуют по цвету и узору тем, которые откладываются хозяевами. «Способность обычной кукушки имитировать внешний вид яиц многих хозяев была известна на протяжении веков. Поразительное открытие здесь заключается в том, что хозяева могут бороться против кукушкиной мимикрии, развивая весьма узнаваемые узоры на собственных яйцах, подобно тому, как банк может ставить водяные знаки на своей валюте для борьбы с фальшивомонетчиками», говорит Стоддард. «Удивительное открытие этого исследования состоит в том, что хозяева достигают этой цели по-разному», говорит Килнер с зоологической кафедры Кембриджа. Некоторые виды хозяев развивались яичные узоры с высокой повторяемостью в пределах одного поколения, в то время как другие развили яйца с узорами, которые резко отличаются у разных самок в одной популяции. Еще одни виды хозяев создают на яйцах узоры высокой визуальной сложности. Каждая стратегия эффективна и увеличивает вероятность того, что данный хозяин выявит и отбросит чужое яйцо. «Некоторые виды используют две из этих стратегий, но ни один не использует все три», продолжает Килнер. «Такая подпись была бы слишком сложной для легкого узнавания». Узоры на птичьих яйцах являются лишь одним из видов визуальной подписи. Идентификационные подписи широко распространены в животном мире, но то, как они кодируются и распознаются, еще плохо изучено. В будущем вычислительные инструменты, подобные NaturePatternMatch – которые отвечают за важные аспекты визуальных и когнитивных процессов – будут иметь решающее значение для понимания эволюции визуальных сигналов в различных биологических популяциях. Результаты этого исследования представлены в журнале Nature Communications. Фото: Взаимодействие между обыкновенной кукушкой и ее хозяевами (такими, как показанная слева камышевка, ухаживающая за гораздо более крупным птенцом кукушки) демонстрируют классический случай коэволюции. Чтобы обманом заставить своих хозяев принять чужие яйца, кукушка развила мимикрию яиц. Используя новый инструмент распознавания образов, NATUREPATTERNMATCH, исследователи показывают, что птицы-хозяева развили индивидуальные шаблоны «подписи» на яйцах, которые позволяют им отличать свои собственные яйца от подброшенных кукушкой. NATUREPATTERNMATCH извлекает визуальные черты, здесь представленные пурпурными векторами (в центре). По три яйца (представленных в разных строках), отложенные тремя различными дроздовидными камышевками, показаны здесь (справа).