Ричард Прам - Эволюция красоты. Как дарвиновская теория полового отбора объясняет животный мир – и нас самих

В Эль-Пласер красношапочные корольковые манакины попадались нам в те же паутинные сети, которыми мы ловили золотокрылых манакинов для мечения их цветными кольцами. Маховые перья самок красношапочного королькового манакина выглядели совершенно нормально, тогда как у самцов второстепенные маховые перья – те перья, которые крепятся сзади к локтевой кости предплечья, – выглядели чрезвычайно странно. Британский орнитолог Филип Латли Склэтер, описавший данный вид в 1860 году, снабдил свои наблюдения рисунками этих перьев. Впоследствии Дарвин воспроизвел иллюстрации Склэтера [124]в «Происхождении человека…» в разделе, посвященном инструментальной музыке птиц, где он высказывал предположение, что механические звуки манакинов и других птиц эволюционировали путем полового отбора. В частности, пятое, шестое и седьмое второстепенные маховые перья красношапочного королькового манакина (если считать от пряжки к локтю) имеют сильно утолщенные, раздутые стержни. При этом концы шестого и седьмого пера снабжены изогнутыми наростами, напоминающими формой навершие ирландской дубинки или слегка деформированный рожок мягкого мороженого. Напротив, пятое второстепенное маховое перо вблизи вершины круто согнуто под углом в сорок пять градусов, образуя мягкую лопасть, направленную в сторону тела.

Когда я впервые увидел, как эта птица токует, мне пришлось максимально включить воображение, чтобы хотя бы попытаться представить себе, каким образом перья вообще могут производить подобные звуки – даже если это жесткие и необычно изогнутые перья красношапочного королькового манакина.

Второстепенные маховые перья самца красношапочного королькового манакина. Вверху – развернутое крыло, вид снизу. Внизу слева – изогнутый в виде лопасти конец пятого второстепенного махового пера. Внизу справа – раздутый конец шестого второстепенного махового пера с рядом заметных выпуклостей. По данным Botswick and Prum (2005)

Правда, на то чтобы разгадать эту загадку, понадобилось долгих двадцать лет, и на то имелось две причины. Первая крылась в технологических проблемах: нам пришлось дождаться, когда будет изобретена технология скоростной видеосъемки и она станет достаточно продвинутой, чтобы ее можно было применять во влажных тропических лесах. Вторая причина была скорее кадрового характера. Уже в конце 1990-х годов мне повезло привлечь к работе в моей лаборатории очень предприимчивую и целеустремленную аспирантку Кимберли Боствик, окончившую Корнелльский университет как раз в то время, когда стало возможным применение в полевой работе высокоскоростных видеокамер первого поколения [125]. Как всегда, самым труднопреодолимым барьером в работе был барьер интеллектуальный. На самом деле механизм генерации звука, который использовали эти птицы, оказался тем самым, который я и обдумывал еще в Эль-Пласер в 1985 году, но сразу же отверг, сочтя его смехотворно нелепым. К счастью, благодаря упорству и настойчивости Ким удалось одновременно найти верный ответ и убедить меня в абсолютной ошибочности моего мнения.

Ким Боствик начала свое пионерное исследование функциональной морфологии генерации звуков перьями, которое стало основой ее диссертации, с «простых» манакинов. В частности, используя высокоскоростные видеокамеры, Ботсвик показала, что белогорлый короткокрылый манакин ( Manacus manacus ) и ошейниковый короткокрылый манакин ( Manacus candei ) издают свои щелчки, резко смыкая верхние поверхности крыльев над спиной . Раскатистые «трели» из щелчков [126]они производят точно таким же способом благодаря невероятно быстрым сериям хлопков крыльями.

Звуки, которые издают крыльями короткокрылые манакины ( Manacus ), несомненно, являются поведенческими инновациями, однако сам механизм генерации звука при этом довольно прост. Щелчки, хлопки и клики производятся смыканием перьев – таким же кратковременным и резким, какими краткими и резкими воспринимаются эти звуки на слух. Однако звонкое, музыкальное пение крыльями у красношапочного королькового манакина качественно отличается от этих простых звуков. Оно имеет истинную частоту, высотой тона напоминает звучание скрипки или тоновый сигнал телефона, и его длительность достигает более трети секунды.

В 2002 году Ким провела несколько недель, занимаясь полевыми изысканиями в северо-западной части Эквадора, и наконец сумела сделать превосходные скоростные видеозаписи того, как самцы красношапочного королькового манакина поют крыльями. При скорости записи пятьсот или тысяча кадров в минуту стало видно, что при генерации продолжительного звука уоннгг маховые перья совершают быстрые боковые колебания почти в вертикальной плоскости над спиной птицы, причем эти колебания создаются очень мелкими, быстрыми движениями пряжки из стороны в сторону. Маховые перья правого и левого крыльев синхронно качаются то внутрь, то наружу. На пике амплитуды движения внутрь вздутые маховые перья правого и левого крыльев сталкиваются точно в центре над спиной самца и отскакивают друг от друга, двигаясь наружу. Эти колебания перьев происходят с огромной скоростью – около ста циклов в секунду (то есть ста герц) на протяжении одной трети секунды. Мелкие пульсирующие движения [127]пряжки, которые их порождают, принадлежат к числу самых быстрых мускульных движений, которые когда-либо удавалось наблюдать у позвоночных животных.

Прекрасные видеозаписи, сделанные Боствик, позволили получить ответы на многие вопросы, но и поставили перед нами новые проблемы.

Графическая модель генерации звука второстепенными маховыми перьями у самца красношапочного королькового манакина.

В то время как второстепенные маховые совершают быстрые колебания по направлению внутрь ( вверху ) и наружу ( внизу ) над спиной птицы с частотой около 100 Гц, лопасть на конце пятого второстепенного махового пера трется о выпуклости на раздутом стержне шестого второстепенного махового пера, заставляя его вибрировать с частотой звука (1500 Гц). По данным Bostwick and Prum (2005)

Так, частота колебаний крыльев составляет около сотни циклов в секунду, но частота звука, который при этом генерируется, близка к полутора тысячам герц. Это соответствует высоте тона в диапазоне между фа-диез и соль третьей октавы, или примерно на одну квинту выше высокого до (клавиши фортепиано 70 или 71). Иными словами, частота возникающего при этом звука примерно в пятнадцать раз выше, чем частота колебания маховых перьев. Выходит, что каким-то образом частота движения перьев многократно умножается, порождая звук большей высоты. Но как это достигается?