Mierenbruggen of door vogels gebouwde pergola's: wat dierlijke architectuur ons leert over evolutie

De wilde wereld is vol met architectuur . We zien het in bijenkorven, vogelnesten, spinnenwebben, beverdammen, termietenheuvels, holen... De diversiteit is enorm, maar al deze architecturen hebben iets gemeen: ze zijn het product van complex dierlijk gedrag dat grotendeels aangeboren is; je hoeft het niet te leren. Hoe heeft het zich ontwikkeld?

Hoe genetische veranderingen tot verschillend gedrag leiden, is een mysterie dat de wetenschappelijke gemeenschap al jaren fascineert. Omdat de architectonische structuren van dieren nauwkeurig gemeten kunnen worden, zijn dit uitstekende eigenschappen om dit raadsel op te lossen. Hieronder staan ​​drie voorbeelden van architectonische dieren die zeer verhelderend zijn:

Mierenbruggen: eenvoudige regels voor complex gedrag

Legermieren (geslacht Eciton ) leven in de tropische regenwouden van Zuid-Amerika en zijn, in tegenstelling tot andere soorten, nomadisch. Elke dag verplaatst de kolonie, die uit duizenden of zelfs miljoenen individuen bestaat, zich op zoek naar voedsel. Deze levensstijl vereist snelle aanpassing aan de omgeving. Terwijl andere mieren hun territorium grondig kunnen verkennen om efficiënte routes te creëren, moeten legermieren geïmproviseerde routes vinden op een complexe junglebodem vol obstakels, zoals gaten en takken.

Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben deze insecten een heel eigenaardig gedrag ontwikkeld: collectieve verzameling . Ze gebruiken hun lichaam om tijdelijke structuren te vormen die de doorgang voor soortgenoten vergemakkelijken. Levende bruggen springen daarbij in het oog. Ze kunnen tot wel 12 centimeter lang worden, wat overeenkomt met ongeveer 12 keer de lichaamslengte van een mier.

In 1874 beschreef de Amerikaanse natuuronderzoeker Thomas Belt voor het eerst het gedrag van legermieren en stelde hij de vraag: "Kan men niet zeggen dat zulke insecten door redenering kunnen bepalen hoe ze iets het beste kunnen doen, en dat hun handelingen worden geleid door gedachten en reflectie?"

Dankzij vervolgonderzoek weten we dat voor de assemblage van mieren geen centrale planning of geavanceerde cognitieve vaardigheden nodig zijn. Het is daarentegen een gedrag dat wordt aangestuurd door eenvoudige regels, waarbij de tastzin en feromonen de sleutel zijn.

De eerste regel is: ‘als je een gat in de weg vindt, dek het af en stop.’ Op deze manier wordt de eerste schakel gevormd. Naarmate er meer mieren oversteken, sluiten ze zich aan bij de brug en verlengen of versterken deze. Vervolgens geldt de regel ‘beweeg niet als iemand bovenop je ligt’. Deze tactiele reactie zorgt ervoor dat constructies samenhangend en stabiel blijven, zelfs bij schommelingen in het verkeer. Ten slotte gebruiken ze feromonen om meer mieren aan te trekken, waardoor de brug sterker wordt.

Met deze regels kunnen de mieren hun gedrag aanpassen aan het verkeer. Zo kan een brug snel oplossen als de stroom vertraagt ​​of wordt onderbroken, waardoor de ‘structurele’ mieren hun normale activiteiten weer kunnen hervatten.

Muizenholen: een uitgebreid fenotypemodel

Richard Dawkins bedacht in 1982 het concept van het ‘uitgebreide fenotype’ om te beschrijven hoe de genen van een organisme niet alleen zijn lichaam vormgeven, maar ook de omgeving die het verandert. Hij voorspelde dat genen bevoordeeld zouden worden als ze ervoor zorgen dat organismen hun omgeving zodanig aanpassen dat hun voortplanting wordt bevorderd. Dierlijke architectuur is een duidelijk voorbeeld van een uitgebreid fenotype en muizen van het geslacht Peromyscus vormen het perfecte model om dit te bestuderen .

Deze knaagdieren komen voor in geheel Noord-Amerika en leven in uiteenlopende omgevingen, zoals bossen en open graslanden. P. maniculatus en P. polionotus zijn nauw verwante soorten, maar er zijn duidelijke verschillen in de holen die ze bouwen.

Terwijl P. maniculatus eenvoudige holen bouwt, met een korte ingangstunnel en een kleine nestkamer, legt P. polionotus de lat hoger. Ze bouwen langere, complexere holen met daarin een ontsnappingstunnel voor het geval dat een roofdier binnendringt. Deze verschillen blijven bestaan, zelfs als de dieren onder dezelfde laboratoriumomstandigheden worden grootgebracht. Dit onderstreept de sterke erfelijke component van gedrag.

Uit een onderzoek van het Princeton Neuroscience Institute in de Verenigde Staten is gebleken dat P. polinotus een meesterlijke graver is dankzij de locus (locatie van een gen) op chromosoom 4. Ze introduceerden deze P. polionotus locus in een P. maniculatus muis en de muis bouwde holen die 20% langer waren. Dit laat zien dat kleine genetische veranderingen een grote impact kunnen hebben op gedrag.

Dit betekent niet dat het milieu geen invloed heeft op het eindresultaat van een bouwwerk. Elk gedrag is het resultaat van de interactie tussen genen en de omgeving, zelfs de meest aangeboren gedragspatronen. P. polionotus is monogaam en beide ouders werken samen bij het graven van holen. Uit een onderzoek uit 2022 blijkt dat wanneer twee individuen van verschillend geslacht samenwerken, de coördinatie veel beter is. De holen die ze graven zijn dan wanneer twee individuen van hetzelfde geslacht samenwerken.

De prieelvogel: het belang van seksuele selectie

Een van de grootste drijfveren achter complexe gedragingen in de natuur is ongetwijfeld seksuele selectie. Tot de meest fascinerende voorbeelden behoren de prieelvogels (familie Ptilonorhynchidae), vogels uit Australië en Nieuw-Guinea. Ze worden zo genoemd omdat de mannetjes pergola's bouwen met als enig doel vrouwtjes aan te trekken.

Deze vogels gebruiken bladeren, takken en allerlei voorwerpen om hun meesterwerken te bouwen en te versieren. Ornamenten bestaan ​​uit natuurlijke elementen zoals bloemen en schelpen, maar ook uit kunstmatige voorwerpen zoals plastic of blikjes. Bovendien schilderen sommige soorten, zoals de satijnprieelvogel ( Ptilonorhynchus violaceus ), de binnenkant van de pergola's met pigmenten die uit fruit worden verkregen, waarbij ze zorgvuldig specifieke kleuren zoals blauw selecteren.

Zodra een vrouwtje de pergolalaan opkomt, begint het mannetje vanaf buiten met zijn vertoning. Met snelle bewegingen zwaait en gooit ze kleurrijke objecten uit het blikveld van haar toeschouwers, terwijl ze daarbij de meest uiteenlopende geluiden maakt. Dit alles met als doel om haar aandacht zo lang mogelijk vast te houden. Als het vrouwtje na de show nog even op de laan blijft, maakt het mannetje van de gelegenheid gebruik om met haar te paren.

Uit recent onderzoek is gebleken dat pergola's niet alleen een visuele functie hebben, maar ook een akoestische. De vorm van de structuur en de harde materialen die mannetjes gebruiken, zoals botten en schelpen, reflecteren en versterken hun vocalisaties, waardoor ze direct naar de plek worden geleid waar het vrouwtje zich bevindt. Op deze manier bereiken geluiden u met een grotere intensiteit en helderheid, waardoor de kans groter is dat ze uw aandacht trekken.

Interessant is dat er binnen de familie van de prieelvogels soorten zijn die sterk variëren in de complexiteit van de bouwwerken die ze bouwen. De primitiefste soorten bouwen geen pergola's en baseren hun balts voornamelijk op vocalisaties. Dit wijst erop dat auditieve signalen de eerste evolutionaire stap in hun paringsrituelen zouden kunnen zijn geweest. In de loop van de tijd werden er visuele elementen aan toegevoegd, waardoor de verfijning toenam. Deze combinatie van signalen, ook wel multimodale communicatie genoemd, wordt vaak in verband gebracht met een groter reproductief succes.