Intenzita biparentální péče u měkkozobých a dalších vybraných skupin ptáků: shrnutí hlavních ultimátních a proximátních mechanismů

• Thesis title in Czech: Intenzita biparentální péče u měkkozobých a dalších vybraných skupin ptáků: shrnutí hlavních ultimátních a proximátních mechanismů
• Thesis title in English: Intensity of biparental care in Columbiformes and other selected bird taxa: a summary of the main ultimate and proximate mechanisms
• Key words: Biparentální péče, Columbiformes, kooperace v rámci parentální péče, parentální konflikt, konflikt mezi rodiči a mláďaty, prolaktin
• English key words: Biparental care, Columbiformes, cooperation in parental care, parental conflict, parent-offspring conflict, prolactin
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Zoology (31-170)
• Supervisor: RNDr. Eva Landová, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 27.10.2022
• Date of assignment: 23.01.2023
• Confirmed by Study dept. on: 27.01.2023
• Date of electronic submission: 04.05.2023
• Date of proceeded defence: 29.05.2023
• Opponents: MVDr. Oldřich Tomášek, Ph.D.

Guidelines

Etologie a sociobiologie

References

Angelier, F., Wingfield, J. C., Tartu, S., & Chastel, O. (2016). Does prolactin mediate parental and life-history decisions in response to environmental conditions in birds? A review. Hormones and Behavior, 77, 18-29.

Cockburn, A. (2006). Prevalence of different modes of parental care in birds. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 273(1592), 1375-1383.

Farrar, V. S., Harris, R. M., Austin, S. H., Ultreras, B. M. N., Booth, A. M., Angelier, F., ... & Calisi, R. M. (2022). Prolactin and prolactin receptor expression in the HPG axis and crop during parental care in both sexes of a biparental bird (Columba livia). General and Comparative Endocrinology, 315, 113940.

Iserbyt, A., Fresneau, N., Kortenhoff, T., Eens, M., & Müller, W. (2017). Decreasing parental task specialization promotes conditional cooperation. Scientific Reports, 7(1), 1-10.

Remeš, V., Freckleton, R. P., Tökölyi, J., Liker, A., & Székely, T. (2015). The evolution of parental cooperation in birds. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(44), 13603-13608.

Royle, N. J., Smiseth, P. T., & Kölliker, M. (Eds.). (2012). The evolution of parental care. Oxford University Press.

Smiley, K. O. (2019). Prolactin and avian parental care: new insights and unanswered questions. Hormones and behavior, 111, 114-130.

Webb, T. J., Olson, V. A., Szekely, T., & Freckleton, R. P. (2010). Who cares? Quantifying the evolution of division of parental effort. Methods in Ecology and Evolution, 1(3), 221-230.

Preliminary scope of work

Rodičovská péče (RP) u obratlovců je z evolučního pohledu pod silným selekčním tlakem a u jednotlivých skupin obratlovců je ovlivněna řadou znaků spjatých s životní historií jako je velikost gamet, typ oplození, párovací sytém, náročnost rodičovské péče ve vztahu k míře predace a k délce života či vzhledem k aktuální kondici jedince. Biparentální péči nalézáme u obratlovců nejčastěji u ptáků, ale i tam se míra kooperace mezi oběma pohlavími na výchově potomstva značně liší. Na základě recentní metaanalýzy (Remeš et al. 2015) se ukazuje, že u populací s vyváženým poměrem pohlaví se s nižší mírou sexuální selekce zvyšuje míra kooperace v rámci RP. Naopak tam, kde je míra sexuální selekce vyšší dochází ke snížení kooperace v RP a ke zvýšení sexuálního dimorfismu. Obecně nejvíce v rámci RP kooperují dlouhověké druhy s trvalými svazky. Je zajímavé, že z tato metaanalýza neukazuje vliv typu ontogenetického vývoje mláďat (altriciální vs prekociální) na míru kooperace mezi rodiči.
Nicméně, u některých taxonů s altriciálním typem vývoje, jako jsou měkkozobí, může zvýšené nároky na rodičovskou péči představovat to, že je nutné malá mláďata krmit značně odlišným typem potravy než žerou rodiče. Měkkozobí jež jsou převážně granivorní či plodožraví tento problém řeší produkcí tkzv. holubího mléka v první fázi ontogeneze, později pak krmením pomocí natrávené potravy. Dále se ukazuje, že rozdělení úkolů mezi samce a samice při obstarávání potravy, líhnutí a shánění potravy zvyšuje kooperaci mezi pohlavími během ranných fází rodičovské péče. Taková specializace chování se vytrácí s rostoucím věkem mláďat, což způsobuje zvýšení variability v zejména v míře krmení mezi samcem a samicí.
Cílem práce je shrnout hlavní evoluční omezení a faktory vedoucí k distribuci extrémně zvýšené rodičovské péče u ptáků a poté se zaměřit na proximátní řízení této extrémní kooperace v rodičovské péči na příkladu modelového taxonu měkkozobých (především holubů a hrdliček). Zahrnuty mohou být studie o proximátních mechanismech i u dalších ptačích taxonů s vysokou mírou kooperace v rámci rodičovské péče, především tam, kde je tato míra péče vynucena rozdílnými potravními nároky mláďat a dospělých.

Preliminary scope of work in English

From an evolutionary perspective, parental care (PC) in vertebrates is under strong selection pressure from and in particular groups of vertebrates it is influenced by a number of life-history related traits such as gamete size, type of fertilization, mating system, cost of parental care in relation to predation rate and lifespan, or in relation to the current condition of the individual. Biparental care is found among vertebrates most often in birds, but even there the degree of cooperation between the two sexes in raising offspring varies considerably. Recent meta-analysis (Remes et al. 2015) showed, that in populations with a balanced sex ratio, PC cooperation rates increase with lower rates of sexual selection. Conversely, where the degree of sexual selection is higher, there is a decrease in cooperation in the PC and an increase in sexual dimorphism. Generally, long-lived species with long lasting social bond cooperate most in PC. Interestingly, this meta-analysis does not show an effect of the type of development of the offspring (altricial vs precocial) on the degree of cooperation between parents.
However, in some taxa with an altricial developmental pattern, such as Columbiformes, the young must be fed a very different type of food from that eaten by the parents, which increases the demands on parental care. Columbiformes, which are predominantly granivore or frugivorous, solve this problem by producing so-called pigeon crop milk in the first stage of ontogeny and later by feeding on semi-digested food. Furthermore, the distribution of tasks between males and females in incubation , feeding and foraging appears to increase cooperation between the sexes in PC, especially during the early stages of chicks. Such behavioural specialization disappears as the age of the young increases, causing high variability in feeding rates between male and female.
The aim of this thesis is to review the main evolutionary constraints and factors leading to the distribution of highly cooperative parental care in birds, and then to focus on the proximal control of this extreme cooperation in parental care using a Columbiformes as the model taxon (mainly pigeons and doves). Included may be studies of proximal mechanisms in other avian taxa with high levels of cooperation in parental care, particularly where this level of care is enforced by differing food requirements of juveniles and adults.