Искатели трелей: могут ли учёные использовать ИИ и наставников, чтобы помочь птицам вспомнить утраченные песни?
Когда популяции сокращаются, птенцам может быть трудно выучить правильные ноты, чтобы привлечь партнёров. Но исследования того, как птицы общаются, даёт надежду на выживание видов.
Слушать пение птиц — одно из больших удовольствий жизни, но когда исследователи услышали определённую мелодию, доносившуюся из дерева в парке Буэнос-Айреса, они были особенно рады. Это сочетание звуков звучало у местных ржавошеих вьюрков в 1960‑е годы, но с тех пор исчезло из района.
До того момента, пока учёные не создали компьютерную интерпретацию записи, заинтересовавшись, сочтут ли птицы её достаточно реалистичной, чтобы подражать. Менее чем через три месяца один из местных обитателей начал копировать части этой песни.
Становится всё больше понимания важности птичьего пения для сохранения видов и необходимости лучше понять, как птицы учатся петь. Если индивид поёт хорошо и в знакомом «диалекте», у него больше шансов найти партнёра, защитить территорию и, в конечном счёте, выжить.
Однако при снижении численности вида у птенцов становится меньше возможностей стать хорошими певцами. Птицы могут начать щебетать необычно или ошибочно усваивать песни других видов, что ставит под угрозу их шансы на размножение.
Самцы птиц находятся в лучшем положении для привлечения партнёрши, если они умеют петь — что, в широком смысле, означает, что их песня сложна, исполняется постоянно и качественно. «Если ваша песня требует много энергии, вам, возможно, придётся быть в довольно хорошем физическом состоянии, чтобы петь её», — говорит Ребекка Льюис, научный сотрудник по охране природы зоопарка Честера.
«Когда люди говорят о биоразнообразии, мы всегда говорим о генах, о генетическом материале», — отмечает Габриэль Б. Миндлин, профессор физики Буэнос-Айресского университета, соавтор исследования о ржавошеих вьюрках, чья работа представлена в документальном фильме Dream of Birds, произведённом Guardian.
Но изученное поведение животных или культура, такие как пение птиц, также являются важной частью их популяции, добавляет Миндлин.
Ржавошейный вьюрок глобально не считается уязвимым, но исследователи надеются, что синтетические записи могут помочь преподавать пение другим видам, численность которых сокращается, позволяя сохранителям наставлять отдельных особей там, где реальных записей не существует.
Около 4 000 из примерно 10 000 видов птиц в мире — певчие (oscine passerines), такие как вьюрки, воробьи и дрозды, у которых, как правило, сложные песни хотя бы частично усваиваются от других особей. Их песни чрезвычайно разнообразны, однако отдельные исследования более широкой группы воробьиных птиц, включающей певчих, выделили общие «мотивы» или строительные блоки: три типа трелей, три типа свиста, хаотические ноты и гармонические ноты.
То, как птицы используют эти мотивы, отражает среду, в которой они эволюционировали. Плоские свисты чаще исполняют птицы в тропических дождевых лесах, где звук должен распространяться через плотную растительность. Сложные мотивы, такие как ультрабыстрые трели, чаще встречаются в умеренных широтах, где птицы обычно общаются на ближних расстояниях.
Песня, изученная Миндлином, была воссоздана на основе вручную нанесённых аннотаций песен ржавошейного вьюрка, сделанных в 1960‑е годы. Каждая песня состоит из трели, которая одинакова у особей в одном регионе, и темы, которая варьируется. Некоторые темы, записанные десятилетия назад, до сих пор поются местными птицами, но другие вымерли.
Неясно, почему песня, изученная Миндлином, исчезла, хотя он отмечает, что численность птиц в парке сократилась.
Песни птиц могут естественным образом меняться со временем — например, птицы могут допускать ошибки при усвоении песен, которые затем закрепляются в последующих исполнениях. Человеческое вмешательство и сокращение популяций также могут вызвать резкие изменения.
Певчие птицы учатся у других представителей своего вида — например, у отца или соседей — что приводит к тому, что в локальных группах развиваются собственные диалекты. Окно для обучения варьируется от нескольких недель до всей жизни. У некоторых видов есть и врождённый уровень знаний.
«Существует огромное разнообразие у певчих птиц в том, как они учатся», — говорит Сара Коллинз, доцент зоологии поведения животных в Плимутском университете, изучавшая группу чёрношейных овсянок, перемещённых из Девона в Корнуолл в рамках проекта по сохранению вида.
Изначально птицы издавали аномальные песни — визгливые и медленные, и намного менее разнообразные, чем у исходных популяций в Девоне. «У них не было богатства звука», — говорит Коллинз. Однако через восемь лет их песни вернулись к норме.
Некоторым птенцам проигрывали записи звуков овсянок, хотя не всем. Исследование предполагает, что восстановление песни возможно, но неясно, восстановятся ли так же другие виды. Чёрношейные овсянки рождаются со знанием элементов, из которых состоят «ноты» их песен, говорит Коллинз. «Они учатся тому, как складывать эти элементы вместе», — говорит она.
У некоторых видов певчих птиц схожая генетическая основа, и они тоже могут восстановить свои песни, но у других такой основы нет. В любом случае Коллинз рекомендует использовать наставника, чтобы помогать птицам, которых перемещают.
Отдельное исследование в Австралии проследило за королёвскими нектарницами, которых разводили в зоопарках, чтобы поддержать критически исчезающее дикое население, сократившееся до примерно 250 особей. Взаимодействие всего с двумя родившимися в дикой природе самцами‑«наставниками» помогло зоопарковым птицам выучить дикие песни. Затем самцы, выращенные в неволе и усвоившие традиционные песни, обучали следующее поколение.
«Иногда птицы плохо учатся по компакт‑дискам или просто по воспроизведённым записям. Им нужна какая‑то форма взаимодействия», — говорит Коллинз.
Однако привлечение диких птиц в неволю для обучения ручных птенцов может вызвать серьёзный стресс и принести болезни, подвергая риску здоровье особей и так уже находящейся под угрозой популяции. Возможно, в будущем ИИ сможет помочь обеспечить живое наставничество.
Диалект также важен. Проекты по переселению показали, что птицы медленнее подстраиваются, если они не поют на том же диалекте. «Птицы с несоответствующими песнями не спариваются так быстро и хуже справляются после спаривания», — добавляет Льюис. Ознакомление птиц с песнями места назначения может помочь смягчить эту проблему.
Сейчас записывается и загружается в базы данных огромный объём птичьего пения, в том числе благодаря растущему числу любителей‑орнитологов, говорит Миндлин. «Однажды мы будем благодарны за все эти записи», — говорит он. «Мне кажется, мы ещё не до конца осознаём, что нам действительно нужно систематически регистрировать диалекты и способы общения».
В Буэнос‑Айресе песню из 1960‑х годов всё ещё можно услышать. «Её поют всего несколько особей, довольно близко к тому месту, где мы вставили запись», — говорит он, хотя только время покажет, как долго она сохранится.
