Эволюция социальности у млекопитающих
Покупка
Новинка
Издательство:
КМК
Автор:
Громов Владимир Степанович
Год издания: 2017
Кол-во страниц: 365
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-9909477-8-8
Артикул: 672813.02.99
Монография посвящена анализу феномена социальности и связанным с ним особенностям общественной организации млекопитающих. Обсуждаются различные социоэкологические концепции, объясняющие эволюцию социальности у приматов, копытных, хищных и грызунов, в том числе физиологические и этологические механизмы усложнения социальной организации у грызунов. На основе анализа литературных данных и материалов, собранных в полевых и лабораторных исследованиях, проведенных автором в 1976-2016 гг., предложена обобщенная эколого-физиологическая концепция эволюции социальности у грызунов.
Для широкого круга зоологов, экологов, этологов и студентов биологических специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 05.03.06: Экология и природопользование
- 06.03.01: Биология
- ВО - Магистратура
- 05.04.06: Экология и природопользование
- 06.04.01: Биология
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова В.С. Громов Эволюция социальности у млекопитающих Товарищество научных изданий КМК Москва 2017
УДК 577.95: 591.56: 591.552: 599.323.4 В.С. Громов. Эволюция социальности у млекопитающих. М.: Тов-во научных изданий КМК. 2017. 364 с. Монография посвящена анализу феномена социальности и связанным с ним особенностям общественной организации млекопитающих. Обсуждаются различные социоэкологические концепции, объясняющие эволюцию социальности у приматов, копытных, хищных и грызунов, в том числе физиологические и этологические механизмы усложнения социальной организации у грызунов. На основе анализа литературных данных и материалов, собранных в полевых и лабораторных исследованиях, проведенных автором в 1976-2016 гг., предложена обобщенная эколого-физиологическая концепция эволюции социальности у грызунов. Для широкого круга зоологов, экологов, этологов и студентов биологических специальностей. Табл. 2, рис. 72, библиограф. 1225 назв. Ответственный редактор доктор биологических наук Е.В. Котенкова Рецензенты: Чл.-корр. РАН, доктор биологических наук А.В. Суров Профессор, доктор биологических наук Л.В. Осадчук Материалы монографии подготовлены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 94-04-13130, 00-04-48758, 02-04-48419, 07-04-00142, 11-04-00162, 15-04-00819) На обложке: коллаж из фото автора и Г.И. Шенброта ISBN 978-5-9909477-8-8 © В.С. Громов, 2017 © Товарищество научных изданий КМК, 2017 2
Введение С середины прошлого века термин социальность прочно вошёл в лексикон зоологов, сосредоточившихся на изучении популяционной экологии, этологии, социобиологии и социоэкологии млекопитающих и птиц. Под социальностью подразумевается групповой образ жизни, и социальными называют виды, у которых формируются группировки особей в той или иной степени пространственно обособленные от других, подобных им, группировок. Эти группировки могут быть как небольшими (например, семейными, т.е. объединяющими только пару особей–родителей с потомством), так и очень крупными, в составе которых насчитывается несколько десятков и даже сотен взрослых и молодых особей (агрегации, стаи, стада, колонии и т.п.). Говоря о социальности, зоологи подразумевают также наличие определённого контраста в образе жизни животных. Особи одних видов предпочитают жить одиночками, занимающими обособленные, нередко охраняемые участки обитания и избегающими прямых контактов с сородичами, за исключением сезона размножения. У других видов образуются временные или постоянные группировки, члены которых не делят между собой участки обитания, но тесно общаются друг с другом, устанавливают определённые взаимоотношения и кооперируются в добывании корма, сооружении убежищ, охране и маркировке территории, воспитании потомства. Таким образом, на одном полюсе социальности находятся виды, условно называемые одиночными, а на другом – виды социальные (живущие группами). Соответственно, между полюсами этого континуума располагаются виды, занимающие промежуточное положение в отношении системы спаривания, использования пространства и социальных отношений в репродуктивный период (Jennions, Macdonald, 1994; Sherman et al., 1995; Lacey, 2000; Krause, Ruxton, 2002; Lacey, Sherman, 2005, 2007). Установить точное положение того или иного вида в такой системе координат получается не всегда, поскольку, как показывают полевые исследования, тенденция к образованию группировок может варьировать в разных популяциях одного и того же вида и даже в пределах одной популяции, если экологические условия изменчивы (Macdonald, 1983; Jarvis et al., 1994; Nevo et al., 1994; Wolff, 1994; Solomon, Getz, 1997; Macdonald et al., 2007; Nevo, 2007). В связи с этим нередко возникают значительные затруднения, когда речь заходит об определении социальной организации вида в целом. Поэтому многие социоэкологи всё больше склоняются к мнению, что правильнее говорить не о видоспецифической социальной организации, а о социальной структуре и соответствующей ей социальной организации конкретных внутрипопуляционных группировок (Lacey, Sherman, 2007). Принято считать, что группы формируются под влиянием (или даже под давлением) определённых факторов внешней среды (selective pressure), и групповой образ жизни в таких условиях повышает индивидуальную приспособленность (fitness) особей через естественный отбор. Индивидуальную 3
приспособленность, вслед за Дарвином, принято оценивать по числу прямых потомков особи в последующих поколениях. Полагают также, что в определённых экологических условиях любая группа, в сравнении с особями–одиночками, эффективнее эксплуатирует кормовые ресурсы и защищается от хищников (Wynne-Edwards, 1962; Lack, 1968; Goss-Custard, 1970; Vine, 1971; Krebs et al., 1972; Lazarus, 1972; Ward, Zahavi, 1973). Именно поэтому в изучении феномена социальности и анализе факторов её эволюции превалирует социоэкологический подход (Crook, 1970a, 1970b; Alexander, 1974; Crook et al., 1976; Armitage, 1981, 1999, 2007; Lacey, Sherman, 2007). Более того, среди многих исследователей прочно утвердилось мнение, что социоэкологические модели позволяют предсказывать влияние факторов окружающей среды на социальное поведение вида (Majolo et al., 2008). Поскольку в большинстве социоэкологических моделей основной упор делается на взаимосвязь экологических факторов с размером группировок, в научной литературе широко используется термин group-size evolution (эволюция крупных группировок), являющийся, фактически, синонимом эволюции социальности (Lee, 1994; Grove, 2012), а мерилом социальности в этом случае служит число особей в группировках (Eisenberg, 1981; Janson, Goldsmith, 1995; Faulkes et al., 1997; Lee, 1994, 1999; Pollard, Blumstein, 2008; Reiczigel et al., 2008; Ebensperger et al., 2012). Некоторые исследователи эволюцию социальности тесно связывают с эволюцией сложных форм социальной организации (Blumstein, Armitage, 1997, 1998). Здесь уместно пояснить, что в социоэкологии проводится определённое разграничение между такими понятиями, как социальная организация и социальная структура (Rowell, 1972). Под социальной организацией подразумеваются процессы, связанные с непосредственными взаимодействиями особей в группах, их асимметрией и адресацией, а социальная структура, в свою очередь, описывает качественный состав группировок и характер их распределения в пространстве. В этом контексте социальная организация рассматривается как “инструмент”, с помощью которого члены группировки “воссоздают” такой тип социальной структуры, который в максимальной степени удовлетворяет их жизненным потребностям, связанным, прежде всего, с добыванием корма, избеганием хищников и размножением. Социальная организация и социальная структура, таким образом, тесно взаимосвязаны, однако разные варианты социальной организации могут формироваться при одном и том же типе социальной структуры. В качестве примера можно сослаться на некоторых представителей отряда приматов, в частности, гелад (Theropithecus gelada) и гамадрилов (Papio hamadryas), обитающих в сходных экологических условиях, у которых формируется однотипная социальная структура, выражающаяся в сочетании гаремных групп и холостяцких группировок, состоящих исключительно из самцов. Однако в социальной организации этих двух видов обнаруживаются существенные различия, связанные с динамикой состава группировок и особенностями поведения, определяющими репродуктивный успех особей (Kummer, 1968). Аналогичные примеры можно найти и среди представите 4
лей отряда грызунов, для которых характерен семейно-групповой образ жизни. Семейные группы по своей структуре в целом одинаковы – обычно это пара взрослых особей, живущих вместе со своим потомством. Однако социальная организация многих видов с подобным типом группировок различна. У одних видов, характеризующихся слабо консолидированными семейными группами, молодняк расселяется в раннем возрасте, а внутригрупповая социальная иерархия практически не выражена. У других видов потомство семейной пары длительное время остаётся на родительском участке, а в семейных группах складываются сложные иерархические отношения, влияющие на различные формы поведения молодых особей и их репродуктивный статус (Громов, 2008). Теоретические построения и гипотезы, объясняющие эволюцию сложных форм социальной организации, базируются на анализе факторов и механизмов естественного отбора, способствующих формированию группировок (Crook, 1965, 1970а, 1970b; Alexander, 1974; Crook et al., 1976; Lott, 1991; Krebs, Davies, 1993; Ebensperger, 1998). Наиболее общие представления об эволюции социальности впервые были сформулированы Круком в одной из его основополагающих работ, посвященных сравнительному анализу социальной организации птиц (Crook, 1965). В этом исследовании Крук указал на то, что особи в составе любой популяции не распределены равномерно в пространстве, но, так или иначе, группируются в определённых местах, связанных, например, с кормёжкой или размножением. Тип пространственного распределения особей зависит от особенностей социальной организации вида, которая, в свою очередь, предопределяет характер их взаимоотношений и соответствующие реакции на различные внешние стимулы. Иными словами, на поведение животных оказывает влияние сложный комплекс факторов, которые условно можно разделить на три группы: 1) факторы, способствующие группированию (например, предпочтение определённых биотопов, тяга к особям своего вида или противоположному полу), 2) факторы, способствующие пространственной сегрегации (внутривидовая агрессия, избегание контактов с сородичами), и 3) факторы, ответственные за формирование прочных социальных связей (например, гормональный статус, родственные отношения, забота о потомстве). Сравнивая особенности социальной организации разных видов птиц, Крук обнаружил определённые различия у близкородственных видов и пришёл к выводу, что эти различия обусловлены, прежде всего, влиянием экологических факторов. Так, например, одиночное гнездование, активное преследование при ухаживании и моногамия характерны для насекомоядных видов птиц, населяющих тропические леса, тогда как колониальный образ жизни, статичность поз при ухаживании с одновременной демонстрацией гнезда и полигамия характерны для обитателей саванн. Основываясь на результатах проведённого исследования, Крук разработал классификацию разных типов социальной организации птиц, связанную с сезонностью размножения и определёнными факторами внешней среды, играющими важную роль в её эволюции. В сезон размножения социальная 5
организация птиц представлена следующими типами: I – система одиночных гнездовых участков или территорий; у полигамных видов в пределах одной территории может располагаться несколько гнездовых участков; II – колониальное гнездование, при котором множество отдельных охраняемых гнездовых участков составляет неделимую территорию одной общей колонии; III – коммунальное гнездование, характеризующееся кооперацией при строительстве гнезд у особей, объединяющихся в группы в сезон размножения независимо от существующих парных связей, при этом каждая группа охраняет общую гнездовую территорию; IV – система токовищ, в переделах которых самцы–одиночки устраивают сложные ритуализованные демонстрации, привлекая самок для спаривания. В нерепродуктивный период выделены два основных типа социальной организации: I – одиночный и II – стайный. В пределах типа I выделены два подтипа: Iа – относительно равномерное распределение особей, занимающих неохраняемые участки обитания благодаря взаимному избеганию конспецификов; Iб – система смежных охраняемых территорий, занимаемых особями–одиночками. Тип II также разделен на два подтипа: IIа – стаи непостоянного состава, в которых отсутствуют персонализированные отношения, основанные на индивидуальном опознавании; IIб – стаи постоянного состава, члены которых опознают друг друга индивидуально. Для выявления взаимосвязи между социальной организацией и факторами внешней среды, Крук разделил изученные им виды птиц на следующие категории, в зависимости от специфики питания и биотопического предпочтения: 1) наземные хищные виды; 2) морские и пресноводные виды, питающиеся рыбой; 3) виды, обитающие по берегам водоемов и питающиеся преимущественно беспозвоночными; 4) преимущественно растительноядные и всеядные виды; 5) плодоядные и листоядные виды, населяющие лесные биотопы; 6) виды, питающиеся нектаром и насекомыми, привлекаемыми цветками растений; 7) виды, питающиеся преимущественно семенами и почками растений (обитатели разреженных лесов и саванн). К наиболее важным факторам внешней среды, оказывающим существенное влияние на социальную организацию птиц, Крук отнёс специфику распределения кормовых ресурсов и особенности расположения гнезд. Согласно его представлениям, корма могут быть распределены в пространстве либо относительно равномерно, либо мозаично; кроме того, некоторые корма требуют значительных затрат энергии на их поиск и добывание. Что касается гнёзд, то они могут располагаться открыто на земле либо быть замаскированными, находиться на вершинах скал, деревьев и кустарников, в дуплах или норах, а также укрываться в высокой траве или другой растительности с целью защиты от хищников. Сравнительный анализ позволил Круку выявить определённую взаимосвязь (корреляцию) между характером распределения кормовых ресурсов и особенностями социальной организации вида, которая, к тому же, зависит от кормодобывающей активности особей и выбора мест гнездования, а также претерпевает определённые изменения по сезонам года. Кроме того, на 6
социальную организацию значительное влияние оказывает пресс хищников. В частности, одиночный образ жизни и/или территориальность характерны для видов, чьи места гнездования легко доступны хищникам, поэтому если гнёзда замаскированы или располагаются на значительном удалении одно от другого, хищникам гораздо труднее их обнаружить. К тому же при одиночном образе жизни ослабляется внутривидовая конкуренция за кормовые и другие жизненно важные ресурсы. Насекомоядные птицы могут собираться в стаи при кормёжке в местах сосредоточения кормовых объектов – это существенно облегчает поиск корма. Некоторые колониальные виды птиц становятся территориальными и охраняют свои участки в сезон гнездования, особенно если места расположения гнёзд легко доступны хищникам. Если же хищникам трудно подобраться к гнёздам, формируются обширные гнездовые колонии. Таким образом, характер пространственного распределения особей зависит от специфики питания, обилия и типа распределения кормовых объектов, а также от выбора мест гнездования и их доступности для хищников. Иными словами, социальная организация представляет собой результат сложной, закрепленной в процессе эволюции реакции вида на воздействие множества факторов внешней среды. Анализируя коммунальное гнездование, Крук отметил, что оно типично для видов, у которых развита кооперация при строительстве сложных гнёзд. У одних видов каждая пара охраняет своё отдельное гнездо в пределах обширного сложного гнезда, а у других формируются группировки особей, объединяющие усилия не только в строительстве гнезда, но и в выкармливании птенцов; при этом отмечается охрана общей (групповой) территории. Отказ от охраны индивидуальных участков и переход к коммунальному гнездованию с охраной общей территории может быть связан с мозаичностью распределения наиболее предпочитаемых местообитаний или с малыми размерами наиболее подходящих гнездовых участков, когда нескольким особям энергетически выгоднее совместно гнездиться на небольшой по размерам территории. Что касается системы токовищ, то она в большинстве случаев типична для видов, которые гнездятся на земле в открытых биотопах (степи или саванны), либо в закрытых лесных стациях, и относятся к растительноядным либо всеядным, а среди лесных видов – для тех, которые питаются преимущественно плодами, ягодами и почками деревьев и кустарников. Характерная особенность социальной организации этих видов заключается в том, что самцы не принимают участия в воспитания потомства (ни в строительстве гнёзд, ни в охране территории, ни в кормлении птенцов), и самки заботятся о птенцах в одиночку. Таким образом, разработанный Круком социоэкологический подход к изучению феномена социальности (Crook, 1965, 1979a, 1970b; Crook et al., 1976) ставит во главу угла три основных фактора, оказывающих первостепенное влияние на социальную организацию любого вида: (1) пищевая специализация, (2) характер пространственного распределения кормовых ресурсов (равномерный или мозаичный) и их доступность и (3) пресс хищни 7
ков. Следует, однако, отметить, что в качестве ещё одного важного фактора Крук выделяет фактор социальный, отражающий характер внутривидовых взаимодействий, наличие прочных парных связей и проявление заботы о потомстве у самцов. Однако этому фактору не уделяется должного внимания, и большинство приверженцев социоэкологического подхода в изучении феномена социальности ограничивается лишь первыми тремя факторами (Clutton-Brock, 1974a, 1974b). Ещё один аспект, тесно связанный с феноменом социальности, касается социального поведения, которое в своих наиболее сложных формах проявляется только в группировках постоянного состава (Alexander, 1974; Blumstein, Armitage, 1997, 1998). Выражаясь иначе, эволюция социального поведения и группового образа жизни теснейшим образом взаимосвязаны. Полагают, что эволюционный прогресс социального поведения обусловлен, в первую очередь, тем, что оно приумножает изначальные преимущества группового образа жизни, существенно снижает вероятность широкого распространения инфекционных и паразитарных заболеваний и оптимизирует процесс размножения в группировках (Alexander, 1974). За прошедшие полвека феномену социальности посвящено большое количество исследований, и в процессе их обобщения сформулирован целый ряд гипотез, объясняющих эволюцию социальности в разных систематических группах животных, преимущественно у птиц и млекопитающих, а среди последних – у копытных, хищных, приматов и грызунов. В предлагаемой читателям монографии автор попытался обобщить накопленные за указанный период сведения о феномене социальности у млекопитающих, критически оценить существующие социоэкологические концепции и представить свои взгляды на эволюцию социальности у грызунов, основываясь как на литературных данных, так и на результатах собственных многолетних исследований. 8
Часть 1 Экологические факторы, способствующие формированию группировок, и их связь с социальной организацией приматов, копытных и хищных Идеи, сформулированные в работе, посвященной сравнительному анализу социальной организации птиц (Crook, 1965) и, в конечном итоге, воплотившиеся в классическую социоэкологическую концепцию (Crook, 1970b), получили дальнейшее развитие в сравнительных исследованиях социальной организации млекопитающих, в первую очередь, приматов (Crook, 1970a; Eisenberg et al., 1972; Clutton-Brock, 1974b; Hladik, 1975; van Schaik, van Hooff, 1983; Terborgh, Janson, 1986; Janson, 1992; Lee, 1999), а также копытных, хищных и грызунов (Barash, 1974; Geist, 1974; Armitage, 1981, 1999, 2007; Macdonald, 1983; Arnold, 1990a, 1990b, 1993; Focardi, Paveri-Fontana, 1992; Creel, Macdonald, 1995; Blumstein, Armitage, 1997, 1998; Ebensperger, 1998; Lacey, Sherman 2007). Большинство авторов этих исследований ограничилось анализом таких внешних факторов, как пространственное распределение кормовых ресурсов и пресс хищников, которые могут оказывать влияние на структуру группировок (Alexander, 1974; van Hooff, 1988; Chapman et al., 1995; Janson, Goldsmith, 1995; Hass, Valenzuela, 2002). Другой вектор исследований направлен в сторону оценки взаимосвязи между пищевой специализацией, использованием пространства и размером группировок (Aldrich-Blake, 1970; Crook, 1970a; Geist, 1974; Jarman, 1974; Clutton-Brock, Harvey, 1976; Wrangham, 1977a, 1980). Ключевым же всегда оставался вопрос: влияют ли указанные выше экологические факторы на социальную организацию вида, и если да, то каким образом? 1.1. Социоэкология приматов Приматы, распространенные в субтропических и тропических областях Африки, Азии, Центральной и Южной Америки, населяют преимущественно закрытые лесные биотопы, реже открытые стации (например, саванны). Локальные популяции приматов обычно состоят из мелких субпопуляционных образований (демов), которые территориально изолированы друг от друга географическими барьерами. В каждом деме, как правило, насчитывается несколько группировок, занимающих охраняемые либо неохраняемые участки обитания, которые в той или иной степени перекрываются с соседними участками либо полностью разделены в пространстве (Crook, 1970a). Благодаря широкомасштабным полевым исследованиям, за последние 60-70 лет накоплен обширный материал о социальной организации приматов. Уже к середине 70-х годов прошлого столетия были получены данные об экологии и поведении примерно 100 из 185-190 ныне существующих видов этого отряда. Поэтому, без всякой натяжки, можно сказать, что при 9
маты, в плане социального поведения, пожалуй, – самый изученный из всех отрядов млекопитающих. В социальной организации приматов обнаруживаются хорошо выраженные межвидовые различия. Существуют вариации социальной структуры и в разных популяциях одного вида. Однако каждому виду всё же присущ определённый, наиболее часто встречающийся тип социальной организации. Особи одних видов ведут преимущественно одиночный образ жизни, у других преобладают небольшие семейные группы, а у третьих – крупные группировки, в которых насчитывается несколько десятков и даже сотен особей. Число самцов и самок в группировках приматов может быть примерно равным, однако чаще число самок намного превосходит число особей противоположного пола. У ряда видов крупные группировки периодически разделяются на мелкие подгруппы, которые перемещаются и кормятся относительно автономно. У других видов ничего подобного не происходит, и группировки в любых ситуациях ведут себя как единое целое. Размеры групповых участков обитания у разных видов также широко варьируют – от 0.01 до 50 км2 (Jolly, 1972). Вопрос о связи экологических факторов с социальной организацией приматов стоит во главе угла подавляющего большинства сравнительных исследований (Crook, Gartlan, 1966; Crook, 1970a; Eisenberg et al., 1972; Clutton-Brock, 1974b; Hladik, 1975; van Schaik, van Hooff, 1983; Terborgh, Janson, 1986; Janson, 1992). Многие исследователи, пытаясь обнаружить эту связь, оценивали корреляцию между такими параметрами, как распределение предпочитаемых кормов и биотопов, характер использования пространства и размер группировок. В результате они пришли к заключению, что у видов, потребляющих сходные корма и предпочитающих сходные биотопы, формируется однотипная социальная организация. Следовательно, между экологией и социальной организацией вида может существовать тесная взаимосвязь (Crook, Gartlan, 1966). Однако не все исследователи солидарны с такой точкой зрения. Некоторые ставят под сомнение возможность обнаружения зависимости между социальной организацией вида и условиями обитания (Clutton-Brock, 1974b). Главный аргумент, на который ссылаются критики и который заставляет усомниться в широко распространенных социоэкологических концепциях, заключается в том, что разные виды реагируют на одни и те же экологические условия по-разному. И если в процессе эволюции у какого-либо вида вырабатывается новая адаптация, то её появление может быть обусловлено не только действием экологических факторов, но и филогенетической историей вида (так называемая филогенетическая инерция), а также наследственностью (Struhsaker, 1969; Chalmers, Rowell, 1971; Chalmers, 1973). Поэтому в процессе эволюции у видов, не имеющих близкого родства, могут формироваться разные структуры со сходными функциями. Это правило, относящееся, прежде всего, к морфофизиологическому генезису, несомненно, распространяется и на эволюцию сложных форм поведения и социальной организации в целом (Clutton-Brock, 1974b). 10