Життя в стабільних соціальних групах асоціюється із зменшенням розміру мозку у дятлів (Picidae)

Школа психології, Університет Сент-Ендрюса, Сент-Ендрюс, Файф KY16 9JP, Великобританія

Школа біології, Університет Сент-Ендрюса, Сент-Ендрюс, Файф KY16 9ST, Великобританія

Річард В. Бірн

Школа психології, Університет Сент-Ендрюса, Сент-Ендрюс, Файф KY16 9JP, Великобританія

Школа біології, Університет Сент-Ендрюса, Сент-Ендрюс, Файф KY16 9ST, Великобританія

Річард В. Бірн

Школа психології, Університет Сент-Ендрюса, Сент-Ендрюс, Файф KY16 9JP, Великобританія

Анотація

Розмір групи передбачає розмір мозку у приматів та деяких інших груп ссавців, але такого зв’язку у птахів не виявлено. Натомість стабільні парні зв'язки та догляд за двома батьками були визначені як кореляти великого мозку у птахів. Ми досліджували взаємозв'язок між розміром мозку та соціальною системою в сім'ї Picidae, за допомогою філогенетично контрольованого регресійного аналізу. Ми не виявили специфічного впливу тривалості або сили парних зв’язків, але розміри мозку систематично були меншими у видів, що живуть у довготривалих соціальних групах більших розмірів. Групове життя може представляти пізнавальний виклик лише в групах, в яких члени мають індивідуально конкурентні стосунки; Тому ми пропонуємо, щоб групи, що функціонують задля спільної вигоди, могли дозволити дезінвестиції в дорогі тканини мозку.

1. Передумови

2. Методи

(а) Вимірювання мозку та маси тіла

В аналізи були включені показники обсягу мозку для 61 виду. Дані для 39 видів вже були доступні [11]; крім того, ми виміряли розмір мозку для 30 видів у Лондонському музеї природознавства, Трінг, де можливо середнє вимірювання двох різних зразків для кожного ( = 52). Для дев'яти видів, які перекривались між цими двома джерелами, заходи тісно корелювали (р = 0,995, = 9, стор = 0,01).

(b) Категоризація соціальної системи

Інформація про громадську організацію дятла [12] була класифікована наступним чином. Одиночний включені види, які були зв’язані в парі лише під час розмноження та поодинокі в іншому випадку (одиночні більше половини кожного року). Пара-жива включені види, які виявили довготривалі парні зв’язки та/або залишилися в сімейних групах поза періодом розмноження (більше половини кожного року з партнером або в групі). Групове життя включені види, які довго жили у спільних групах; у всіх випадках члени групи проводили більше половини кожного року у спілкуванні з особами, крім свого партнера та останнього виводка молодняку (див. електронний додатковий матеріал для деталей соціальних систем).

(c) Статистичні методи

Ми проаналізували дані за допомогою філогенетичної узагальненої регресії найменших квадратів (PGLS), яка включає філогенетичну спорідненість видів у термін помилки моделі [13]. Дерево максимальної довіри до клади (MCC) (тобто найбільш імовірнісне дерево; див. Малюнок 1) було визначено за допомогою програмного забезпечення TreeAnnotator [14,16] на вибірці з 3000 філогенів, побудованих із використанням сімейної основи Хакеттом та його колегами [15,17]. . Усі філогенези були отримані на веб-сайті www.birdtree.org [15]. Лямбда (λ), показник філогенетичного сигналу, який може коливатися від 0 (мінімальний) до 1 (максимальний), був оцінений на основі залишків моделі з використанням максимальної ймовірності та використаний для контролю статистичної незалежності, що виникає внаслідок взаємозв'язку між видами. Оскільки аналізи, проведені з використанням одного дерева MCC, не враховують можливості філогенетичної невизначеності, ми також провели наш аналіз для всієї вибірки 3000 філогеній, використовуючи методи Байєса Маркова з ланцюга Монте-Карло (MCMC) (результати байєсівського аналізу MCMC, який не відрізняються за шаблоном від тих, що генеруються за допомогою одного дерева MCC, можна знайти в електронному додатковому матеріалі).

Рисунок 1. Еволюційні відносини серед дятлів. Дерево максимальної надійності клади із середньою висотою вузла, створене за допомогою TreeAnnotator [14]. Види пофарбовані соціальною організацією: синій: поодинокий; червоний: пара-жива; жовтий: груповий. Довжини гілок представляють час; шкала відображає 3 мири [15].

Модель регресії включала соціальну організацію як категоричну незалежну змінну на трьох рівнях (одиночний, у видів з парними зв’язками, що виявляється лише під час вирощування молодняку; пара, що живе в парі, у видів, де пара та їх молодняк залишаються разом протягом майже цілого року; групове проживання, у видів, що живуть у більших і постійних угрупованнях декількох різних видів), і трансформований в журнал об’єм мозку як залежна змінна. Трансформована в журнал міра розміру тіла була включена як коваріат для коригування алометричного масштабного впливу на розмір мозку. Ми протестували на основний ефект соціальної організації за допомогою ANOVA, а також зробили три заплановані контрасти між категоріями соціальної організації (одиночне проти парного проживання, одиночне проти групового проживання та подружнє життя проти групового проживання), змінивши, яку категорію було еталонний рівень у моделі. Ми провели всі аналізи в R v. 3.1.3, використовуючи пакети ape [18] та каперс [19], і ми переглянули дерева в F ig T ree [20].

3. Результати

Повна модель PGLS забезпечила значно кращу відповідність даним, ніж нульова модель (лише для перехоплення) (F3,57 = 63,54, стор 2 = 0,76, λ = 0,79). У 61 виду дятла розмір мозку був суттєво пов'язаний із соціальною організацією (F2,57 = 3,18, стор

Рисунок 2. Зв'язок між розмірами тіла та розміром мозку видів дятлів на різних рівнях соціальної організації. Точки представляють трансформовану в журнал вагу тіла та трансформований в журнал об’єм мозку для видів, які живуть в одиночних (блакитних), парних (червоний) та групових (жовтих) соціальних організаціях. Лінії представляють нахили та перехоплення, оцінені регресією PGLS для всіх трьох груп.

4. Обговорення

Стабільні взаємозв’язки в рамках моногамних, зв’язаних за парою видів були визначені як відповідний вимір когнітивних проблем у птахів [7,8,10]; однак окреме дослідження не виявило очевидного впливу на розмір мозку від розширених парних зв'язків у кооперативних племінних тілах [21]. Отримані нами результати також не підтримують специфічний ефект розширених парних облігацій в Росії Picidae: ми виявили, що збереження парного зв’язку і після періоду розмноження не пов’язане з розміром мозку видів. Усі породи дятел щонайменше сезонно пов’язані між собою, оскільки обидва дорослі разом працюють над вихованням молодняку; таким чином, те, чи залишаються пари або розширені сім'ї разом протягом року, може бути менш важливим, ніж стосунки між дорослими племінними тваринами.