Hayvanların sayıları anlamasının olağanüstü yolları

Andreas Nieder yazısı

Geçtiğimiz on yıllardaki en önemli bulgulardan biri, sayı fakültemizin biyolojik atalarımıza kök salmış olması ve dili kullanma yeteneğimize dayanmamasıdır. İnsanların sayısal bilgiyi kullandığı çok sayıda durum düşünüldüğünde, sayıların olmadığı bir yaşam düşünülemez.

Peki Homo sapiens olmadan önce atalarımız için sayısal yeterliliğin faydası neydi ? Hayvanlar neden ilk etapta sayıları kıstırır?

Sayıları işlemenin hayatta kalmak için önemli bir fayda sağladığı ortaya çıktı, bu nedenle bu davranışsal özellik birçok hayvan popülasyonunda mevcut. Hayvanları ekolojik çevrelerinde inceleyen birkaç çalışma, sayıları temsil etmenin bir hayvanın besin kaynaklarını kullanma, av avlama, avlanmaktan kaçınma, yaşam alanında gezinme ve sosyal etkileşimlerde ısrar etme becerisini geliştirdiğini göstermektedir.

Gezegende sayısal olarak yetkin hayvanlar evrimleşmeden önce, tek hücreli mikroskobik bakteriler – Dünya üzerindeki en eski canlı organizmalar – nicel bilgileri zaten kullanıyorlardı. Bakterilerin geçimini sağlamanın yolu, çevrelerinden besin tüketmeleridir. Çoğunlukla büyürler ve çoğalmak için kendilerini bölerler. Ancak son yıllarda mikrobiyologlar, sosyal bir yaşamları olduğunu ve diğer bakterilerin varlığını veya yokluğunu hissedebildiklerini keşfettiler. Başka bir deyişle, bakteri sayısını hissedebilirler.

Örneğin deniz bakterisi Vibrio fischeri’yi ele alalım . Ateş böceklerinin ışık yaymasına benzer şekilde, biyolüminesans adı verilen bir süreçle ışık üretmesine izin veren özel bir özelliği vardır. Bu bakteriler seyreltik su çözeltilerindeyse (esasen yalnız oldukları yerde), ışık vermezler. Ancak belirli bir hücre sayısına ulaştıklarında, hepsi aynı anda ışık üretir. Bu nedenle, Vibrio fischeri ne zaman yalnız olduklarını ve ne zaman birlikte olduklarını ayırt edebilir.

Bunu kimyasal bir dil kullanarak yaptıkları ortaya çıktı. İletişim molekülleri salgılarlar ve bu moleküllerin sudaki konsantrasyonu hücre sayısı ile orantılı olarak artar. Ve bu molekül “çekirdek” adı verilen belirli bir miktara ulaştığında, diğer bakterilere kaç komşu olduğunu söyler ve tüm bakteriler parlar.

Bu davranışa ” yetersayı algılama ” adı verilir – bakteri sinyal molekülleri ile oy kullanır, oylama sayılır ve belirli bir eşiğe (yetersayı) ulaşıldığında her bakteri yanıt verir. Bu davranış sadece Vibrio fischeri’nin bir anormalliği değildir – tüm bakteriler, hücre sayılarını sinyal molekülleri aracılığıyla dolaylı bir şekilde iletmek için bu tür bir çekirdek algılama kullanır.

Dikkat çekici bir şekilde, yeterli çoğunluk algılama bakterilerle sınırlı değildir – hayvanlar da bunu dolaşmak için kullanır. Örneğin Japon karıncaları ( Myrmecina nipponica ), bir çoğunluk sezerlerse kolonilerini yeni bir konuma taşımaya karar verirler. Bu fikir birliğine dayalı karar verme biçiminde, karıncalar, ancak hedef bölgede belirli sayıda karınca varsa, yavrularını tüm koloniyle birlikte yeni bir alana taşımaya başlar. Ancak o zaman koloniyi hareket ettirmenin güvenli olup olmadığına karar verirler.

Papaz alarm çağrısının sonundaki “dee” notlarının sayısı, bir yırtıcı hayvanın tehlike seviyesini gösterir.

Sayısal biliş, hem navigasyon hem de verimli yiyecek arama stratejileri geliştirme söz konusu olduğunda hayati bir rol oynar. 2008’de biyologlar Marie Dacke ve Mandyam Srinivasan , uzaysal düzen değiştiğinde bile arıların bir yiyecek kaynağına ulaşmak için bir uçuş tünelindeki yer işaretlerinin sayısını tahmin edebildiklerini buldukları zarif ve tamamen kontrollü bir deney gerçekleştirdiler. Bal arıları, bir besin kaynağının kovana olan mesafesini ölçmek için yer işaretlerine güvenir. Sayıları değerlendirmek hayatta kalmak için hayati önem taşır.

Optimum yiyecek aramaya gelince, “daha fazlasını istemek” çoğu durumda iyi bir kuraldır ve bunu düşündüğünüzde açık görünür, ancak bazen tersi strateji uygundur. Tarla faresi canlı karıncaları sever, ancak karıncalar tehdit edildiklerinde ısırdıkları için tehlikeli avlardır. Bir tarla faresi, farklı miktarlarda iki karınca grubuyla birlikte bir arenaya yerleştirildiğinde, şaşırtıcı bir şekilde “daha azına gider”. Bir çalışmada , beşe karşı 15, beşe karşı 30 ve 10’a karşı 30 karınca arasında seçim yapabilen fareler her zaman daha az miktarda karıncayı tercih etti. Tarla fareleri, rahat avlanmayı sağlamak ve sık ısırılmamak için daha küçük karınca grubunu seçiyor gibi görünüyor.

Bunu da beğenebilirsin:

Gruplar halinde av avlamak söz konusu olduğunda sayısal ipuçları da önemli bir rol oynar. Örneğin kurtların elk veya bizonu yakalama olasılığı, bir av grubunun grup büyüklüğüne göre değişir. Kurtlar genellikle geyik ve bizon gibi büyük avları avlar, ancak büyük avlar kurtları tekmeleyebilir, öldürebilir ve ezebilir. Bu nedenle, özellikle büyük av partilerinde, “geri durmak” ve başkalarının cinayet için içeri girmesine izin vermek için teşvik vardır. Sonuç olarak, kurtlar farklı avları avlamak için en uygun grup boyutuna sahiptir. Elks için, iki ila altı kurtta başarı seviyelerini yakalayın. Bununla birlikte, en zorlu av olan bizon için 9 ila 13 kurt, başarının en iyi garantörüdür. Bu nedenle, kurtlar için avlanma sırasında “sayı olarak güç” vardır, ancak yalnızca avlarının sertliğine bağlı olan belirli bir sayıya kadar.

Az ya da çok savunmasız olan hayvanlar, genellikle büyük sosyal arkadaş grupları arasında barınak ararlar – sayıdaki güçlü hayatta kalma stratejisinin açıklanmasına pek gerek yoktur. Ancak büyük gruplar halinde saklanmak sayısal yeterliliği içeren tek avlanma karşıtı strateji değildir.

2005 yılında, Washington Üniversitesi’ndeki bir biyolog ekibi, Avrupa’daki siyah başlıklı bülbüllerin bir yırtıcı hayvanın varlığını ve tehlikesini duyurmak için şaşırtıcı bir yol geliştirdiğini keşfetti. Diğer birçok hayvan gibi, bülbüller de şahin gibi potansiyel bir yırtıcı hayvan tespit ettiklerinde, diğer bülbül arkadaşlarını uyarmak için alarm çağrıları yapar. Sabit yırtıcılar için, bu küçük ötücü kuşlar adaşı “civciv” alarm çağrısını kullanır. Bu alarm çağrısının sonundaki “dee” notlarının sayısının bir yırtıcı hayvanın tehlike seviyesini gösterdiği gösterilmiştir.

Yalnızca iki “dee” notalı “civciv-a-dee-dee” gibi bir çağrı, oldukça zararsız bir büyük gri baykuşu gösterebilir. Büyük gri baykuşlar, ormanlık alandaki çevik bülbüllerde manevra yapmak ve onları takip etmek için çok büyüktür, bu yüzden ciddi bir tehdit değiller. Aksine, ağaçlar arasında manevra yapmak küçük cüce baykuş için sorun değildir, bu yüzden bu küçük kuşlar için en tehlikeli avcılardan biridir. Bülbüller bir cüce baykuş gördüklerinde, “dee” notalarının sayısını arttırır ve “civciv-dee-dee-dee-dee” adını verirler. Burada, seslerin sayısı aktif bir yırtıcılıkla mücadele stratejisi olarak hizmet eder.

Gruplar ve grup büyüklüğü, kaynakların yalnızca bireyler tarafından savunulamaması durumunda da önemlidir – ve kişinin kendi grubundaki bireylerin sayısını rakip tarafa göre değerlendirme yeteneği açık bir uyarlanabilir değere sahiptir.

Vahşi doğada birkaç memeli türü araştırıldı ve ortak bulgu, sayısal avantajın bu tür dövüşlerin sonucunu belirlediğidir. Bir de öncü çalışmalardan davetsiz misafir karşılaşıldığında, Sussex Üniversitesi’nde Karen McComb ve ortak çalışanlar zoolog Serengeti Milli Parkı’nda dişi aslan spontan davranış araştırdık. Yazarlar, vahşi hayvanların bir konuşmacı aracılığıyla çalınan seslendirmelere gerçek bireyler varmış gibi tepki vermesinden yararlandılar. Oynatma tehdit oluşturan yabancı bir aslan gibi ses çıkarırsa, dişi aslanlar konuşmacıya düşman kaynağı olarak agresif bir şekilde yaklaşır. Bu akustik çalma çalışmasında, yazarlar, yabancı dişi aslanların sakinlere kükreyişini oynayarak düşmanca saldırıları taklit ettiler.

Dişi aslanlar, davetsiz misafirlere saldırgan bir şekilde yaklaşmaya ancak ikincisini aşarlarsa karar verirler – bir hayvanın nicel bilgileri hesaba katma yeteneğine bir örnek

Deneklere iki koşul sunuldu: ya kükreyen dişi aslanların kayıtları ya da birlikte kükreyen üç dişiden oluşan grupların kayıtları. Araştırmacılar, saldırganların sayısının ve savunucuların sayısının savunmanın stratejisini etkileyip etkilemeyeceğini merak ediyorlardı. İlginç bir şekilde, savunan tek bir kadın, bir veya üç davetsiz misafirin oynatmalarına yaklaşmakta çok tereddüt etti. Bununla birlikte, üç savunucu, tek bir davetsiz misafirin kükreyişine kolayca yaklaştı, ancak üç davetsiz misafirin birlikte kükremesine değil.

Açıkçası, üç rakiple bir kavgaya girerken yaralanma riski önseydi. Dişi aslanlar, ancak sakinlerinin sayısı beş veya daha fazla ise, üç davetsiz misafirin kükremesine yaklaşırdı. Başka bir deyişle, dişi aslanlar, davetsiz misafirlere saldırgan bir şekilde yaklaşmaya ancak ikincisini aşarlarsa karar verirler – bir hayvanın nicel bilgileri hesaba katma yeteneğinin bir başka açık örneği.

Hayvanlar âlemindeki en yakın kuzenlerimiz olan şempanzeler çok benzer bir davranış modeli sergiliyor. Benzer bir oynatma yaklaşımını kullanan Michael Wilson ve Harvard Üniversitesi’nden meslektaşları, şempanzelerin askeri stratejistler gibi davrandıklarını buldular. Rakip partilerin göreceli güçlerini hesaplamak için askeri güçler tarafından kullanılan denklemleri sezgisel olarak takip ederler. Özellikle şempanzeler, Lanchester’ın “kare yasası” savaş modelinde yapılan tahminleri takip ederler. Bu model, her iki tarafta birden fazla kişinin olduğu yarışmalarda, bu popülasyondaki şempanzelerin, ancak karşı tarafı en az 1.5 kat daha fazla sayarlarsa bir yarışmaya katılmaya istekli olmaları gerektiğini öngörüyor. Ve vahşi şempanzelerin yaptığı da tam olarak budur.

Canlı kalmak – biyolojik bir duruştan – amaca ulaşmak için bir araçtır ve amaç genlerin aktarılmasıdır. Un kurdu böceklerinde ( Tenebrio molitor ), birçok erkek birçok dişiyle çiftleşir ve rekabet yoğundur. Bu nedenle, bir erkek böcek, çiftleşme fırsatlarını en üst düzeye çıkarmak için her zaman daha fazla dişiye yönelecektir. Çiftleşmeden sonra, erkekler diğer erkeklerin daha fazla çiftleşme eylemlerini önlemek için dişileri bir süre korurlar. Bir erkek çiftleşmeden önce ne kadar çok rakiple karşılaşırsa, çiftleşmeden sonra dişiyi o kadar uzun süre korur.

Bu tür davranışların üremede önemli bir rol oynadığı ve bu nedenle yüksek bir adaptif değere sahip olduğu açıktır. Miktarı tahmin edebilmek erkeklerin cinsel rekabet gücünü artırdı. Bu da evrim boyunca daha karmaşık bilişsel nicelik tahmini için itici bir güç olabilir.

Her şeyin başarılı bir çiftleşme ile kazanıldığı düşünülebilir. Ancak bu, gerçek ödülün bir yumurtayı döllemek olduğu bazı hayvanlar için gerçek olmaktan uzaktır. Erkek çiftleşme partnerleri oyundaki rollerini tamamladıktan sonra, sperm yumurtanın döllenmesi için rekabet etmeye devam eder. Biyolojide üreme büyük önem taşıdığından, sperm rekabeti davranışsal düzeyde çeşitli adaptasyonlara neden olur.

Hem böceklerde hem de omurgalılarda, erkeklerin rekabetin büyüklüğünü tahmin etme yeteneği, ejakülatın boyutunu ve bileşimini belirler. Örneğin Cordylochernes scorpioides adlı sözde akrepte, birçok erkeğin tek bir dişiyle çiftleşmesi yaygındır. Açıkçası, ilk erkeğin bu dişinin yumurtasını dölleme şansı en yüksekken, sonraki erkeklerin çocuk sahibi olma şansı daha zayıf ve daha azdır. Bununla birlikte, sperm üretimi maliyetlidir, bu nedenle sperm tahsisi, bir yumurtayı dölleme şansı dikkate alınarak tartılır.

Erkekler, bir dişiyle çiftleşen rakip erkeklerin sayısını koklar ve farklı erkek koku alma ipuçlarının sayısı sıfırdan üçe çıktıkça sperm dağılımını kademeli olarak azaltarak ayarlanır.

Cowbird dişileri, ilk ziyaretlerinden bu yana yumurta sayısının arttığı ev sahibi yuvalara dikkat eder.

Bu arada bazı kuş türleri, ebeveynliğin yükünden kurtulmak ve başkalarının işi yapmasına izin vermek için tam bir hile cephaneliği icat etti. Ne de olsa bir debriyaj yetiştirmek ve genç yetiştirmek maliyetli çabalardır. Yumurtalarını diğer kuşların yuvalarına bırakarak ve ev sahibinin kuluçka yumurtaları ve yavruları beslemek gibi tüm zor işleri yapmasına izin vererek kuluçka paraziti haline gelirler. Doğal olarak, potansiyel ev sahipleri memnun değildir ve sömürülmekten kaçınmak için her şeyi yapar. Ve potansiyel ev sahibinin elindeki savunma stratejilerinden biri sayısal ipuçlarının kullanılmasıdır.

Örneğin Amerikan yavruları, yumurtalarını komşularının yuvalarına gizlice sokar ve civciv yetiştirmeleri için onları kandırmayı umarlar. Elbette komşuları sömürülmekten kaçınmaya çalışıyor. Kaplumbağaların doğal yaşam alanlarında yapılan bir araştırma, potansiyel koçan ev sahiplerinin kendi yumurtalarını sayabildiğini ve bu da onların parazit yumurtaları reddetmelerine yardımcı olduğunu gösteriyor. Genellikle kendi yumurtalarından ortalama büyüklükte bir kavrama bırakırlar ve daha sonra herhangi bir fazla parazit yumurtayı reddederler. Bu nedenle Coots, kendi yumurtalarının sayısını değerlendiriyor ve diğerlerini görmezden geliyor gibi görünüyor.

Kuzey Amerika’da yaşayan bir ötücü kuş türü olan cowbirds’de daha da karmaşık bir kuluçka paraziti türü bulunur. Bu türde dişiler ayrıca, kraliçe kadar küçük kuşlardan, çayırlar kadar büyük olanlara kadar çeşitli ev sahibi türlerin yuvalarına yumurtalarını bırakırlar ve gelecekteki yavrularının parlak bir geleceğe sahip olmalarını garantilemek için akıllı olmaları gerekir. .

Cowbird yumurtaları tam olarak 12 günlük inkübasyondan sonra çatlar; Kuluçka süresi sadece 11 gün ise civcivler yumurtadan çıkmaz ve kaybolur. Bu nedenle, en yaygın konakçıların yumurtaları için kuluçka sürelerinin ortalama 12 gün olmak üzere 11 ila 16 gün arasında değişmesi bir tesadüf değildir. Konakçı kuşlar genellikle günde bir yumurta bırakırlar – ev sahibi tarafından yuvaya yumurta eklenmeden bir gün geçtikten sonra konakçı kuluçka işlemine başlamıştır. Bu, civcivlerin yumurtalarda gelişmeye başladığı ve saatin ilerlemeye başladığı anlamına gelir. Bu nedenle dişi bir dişi çoban kuşu için, sadece uygun bir ev sahibi bulmak değil, aynı zamanda yumurtalarını uygun şekilde tam olarak zamanlamak da önemlidir. Çoban kuşu yumurtasını ev sahibi yuvaya çok erken bırakırsa, yumurtasının keşfedilmesi ve yok edilmesi riskini alır. Ancak yumurtasını çok geç bırakırsa, kuluçka süresi, çoban kuşu civcivinin yumurtadan çıkmadan önce sona ermiş olacaktır.

Pennsylvania Üniversitesi’nden David J White ve Grace Freed-Brown tarafından yapılan zekice deneyler, dişi çoban kuşlarının, parazitliklerini potansiyel bir ev sahibinin kuluçka dönemiyle senkronize etmek için ev sahibinin kavramasını dikkatlice izlediğini öne sürüyor. Cowbird dişileri, ilk ziyaretlerinden bu yana yumurta sayısının arttığı ev sahibi yuvalara dikkat eder. Bu, ev sahibinin hala döşeme sürecinde olduğunu ve inkübasyonun henüz başlamadığını garanti eder. Ek olarak, çoban kuşu ilk ziyaretinden bu yana geçen gün sayısı başına tam olarak bir ek yumurta içeren yuvalar arıyor.

Örneğin, dişi ilk gün bir yuvayı ziyaret etmişse ve yuvada bir konukçu yumurta bulmuşsa, ancak ev sahibi yuvada üçüncü gün üç yumurta varsa kendi yumurtasını bırakır. Yuva, son ziyaretten bu yana geçen gün sayısından daha az ek yumurta içeriyorsa, kuluçka döneminin çoktan başladığını ve kendi yumurtasını bırakmasının yararsız olduğunu bilir. İnanılmaz derecede bilişsel olarak zorludur, çünkü dişi çoban kuşunun birkaç gün boyunca bir yuvayı ziyaret etmesi, bir günden diğerine debriyaj boyutunu hatırlaması, yuvadaki yumurta sayısındaki değişimi geçmiş bir ziyaretten günümüze değerlendirmesi, değerlendirme Geçen günlerin sayısı ve ardından yumurtayı bırakıp bırakmama kararı vermek için bu değerleri karşılaştırın.

Ama bu hepsi değil. Cowbird annelerin de kötü güçlendirme stratejileri vardır. Yumurtalarını bıraktıkları yuvaları izlerler. Kovboy kuşları yumurtalarını korumak için mafya gangsterleri gibi davranırlar. Çoban kuşu, yumurtasının tahrip edildiğini veya ev sahibinin yuvasından çıkarıldığını tespit ederse, ev sahibi kuşun yumurtalarını yok ederek, içlerindeki delikleri gagalayarak veya yuvadan çıkararak ve yere düşürerek misilleme yapar. Ev sahibi kuşlar, çoban kuşlarını yavrularını büyütse daha iyi olur, yoksa çok pahalıya mal olurlar. Bu nedenle, ev sahibi ebeveynler için, uyarlanabilir bir bakış açısıyla bir koruyucu civciv yetiştirmenin tüm zahmetlerini aşmak faydalı olabilir.

Çoban kuşu, evrimin bazı türleri genlerini aktarma işinde kalmaya ne kadar sürüklediğinin şaşırtıcı bir örneğidir. Mevcut seçilim baskıları, ister cansız ortam ister diğer hayvanlar tarafından empoze edilsin, tür popülasyonlarını belirli genlerin neden olduğu uyum özelliklerini sürdürmeye veya artırmaya zorlar. Sayıları değerlendirmek, bu mücadelede hayatta kalmaya ve yeniden üretmeye yardımcı oluyorsa, kesinlikle takdir edilir ve güvenilir.

Bu, sayısal yeterliliğin hayvanlar âleminde neden bu kadar yaygın olduğunu açıklıyor: Ya daha önceki ortak bir ata tarafından keşfedilip tüm torunlara geçtiği için ya da hayat ağacının farklı dallarında icat edildiği için evrimleşti.

Evrimsel kökenine bakılmaksızın, bir şey kesindir – sayısal yeterlilik, kesinlikle uyarlanabilir bir özelliktir.

* Bu makale ilk olarak The MIT Press Reader’da yayınlandı ve Creative Commons lisansı altında yeniden yayınlandı. Andreas Nieder , Hayvan Fizyolojisi Profesörü ve Tübingen Üniversitesi Nörobiyoloji Enstitüsü Direktörü ve bu makalenin uyarlandığı A Brain for Numbers’ın yazarıdır .

–

BBC Türkçe’den alınmıştır