Prenatal acoustic communication pro

Prenatal acoustic communication programs offspring for high posthatching temperatures in a songbird
In many species, embryos can perceive and learn external sounds. Yet, the possibility that parents may use these embryonic capacities to alter their offspring’s developmental trajectories has not been considered. Here, we demonstrate that zebra finch parents acoustically signal high ambient temperatures (above 26oC) to their embryos. We show that exposure of embryos to these acoustic cues alone adaptively alters subsequent nestling begging and growth in response to nest temperature and influences individuals’ reproductive success and thermal preferences as adults. These findings have implications for our understanding of maternal effects, phenotypic plasticity, developmental programming, and the adaptation of endothermic species to a warming world.
By sharping offspring phenotype to the environment experienced by the mother; maternal effects have the capacity to alter population dynamics in fluctuating environments (1-3). Maternal effects, as other forms of phenotypic plasticity, may therefore provide a mechanism for species’ persistence under global warming (4, 5). In particular, parental effects may improve offspring thermal acclimation (6) and optimize offspring growth in current temperature regimes, as demonstrated in invertebrates (7) and recently in ectothermic vertebrates (8). Whether parents in endothermic species can program their offspring for current climatic conditions is currently unknown.
Here, we investigated whether avian parents can signal environmental conditions to their embryos, allowing them to adaptively modulate their growth inresponse to temperature. Because, in birds, mother can no longer affect the biochemical environment of their embryos afetr laying, we tested the possibility that parents signal current climatic conditions via acoustic cues. Indeed, parents call to their eggs during incubation in several bird species (9-11), and late-stage avian embryos can perceive, and even produce, sound (12-15). Prenatal acoustic communication, mostly in precocial birds, has been found to synchronize hatching (14), allow embryos to solicit parental incubation (12, 15), and improve imprinting, perceptual learning, and brain functions (16-18), although the direct fitness impact of these effects has not been quatified. Recent studies in two species of fairy wrens (Malurus spp.) showed that nestlings imitate the call of their foster incubating mother, and provisioning mothers tend to discriminate against foreign-sounding nestlings (10, 11). Therefore, by altering nestling begging, incubation calling may have the potential to function similarly to other avian maternal effects, such as yolk hormone content that modifies nestling begging and growth (3, 19, 20). Yet, whether parents signal environmental conditions and alter the developmental trajectory of their offspring using prenatal acoustic communication is unknown.
The Australian zebra finch (Taeniopygia guttata) is an arid-adapted songbird that breeds opportunistically in fluctuating temperature regimes (21) and in which nestling mass before fledging varies by up to 30%, depending on nestling density (22) and parental care coordination (23). We identified that, in outdoor aviaries, wild-derived zebra finches produced an “incubation call” while alone with their eggs (24) (fig. S1). This call was exclusively uttered toward the end of the incubation period, within 5 days of hatching (Fig. 1A) (time to expected hatch date: linear: Z = 2.19, P = 0.03; quadratic: Z = -2.38, P = 0.02, n = 266 recordings) (table S1), and calling rate per hour increased closer to expected hatch date (table S1). In addition, incubation calling was very clearly associated with elevated ambient temperatures, occurring only when maximal daily temperature rose above 26oC (Z = 2.81, P = 0.005, n = 266) (Fig. 1B), regardless of seasonal variation (fig. S2 and table S1). Therefore, as suggested in fairy wrens (10, 11, 25), zebra finch parents appear to control the production of incubation calls to signal environmental conditions to their embryos, because calling only occurred close to hatching, rather than as a spontaneous reaction to heat.
To investigate experimentally whether this calling behavior may prepare offspring for high ambient temperatures, eggs were artificially incubated at a standard temperature (37.7oC) and exposed to acoustic playback of either incubation calls (“treatment”) or control contact calls in the last 5 days of incubation (fig. S1) (24). Nestlings hatched in the incubators were then returned to the aviary to be raised in nest boxes with naturally contrasting temperature profiles, depending on sun exposure throughout the day. Nestlings exposed to incubation calls as embryos followed a different growth pattern in response to nest temperature than did control nestlings: Treatment nestling mass (and to a lesser extent tarsus length) on day 13 decreased with

Results (Vietnamese) 1:

Chương trình giao tiếp âm thanh trước khi sinh con đối với nhiệt độ cao posthatching trong một chim sơn caỞ nhiều loài, phôi thai có thể cảm nhận và học bên ngoài âm thanh. Tuy nhiên, khả năng rằng cha mẹ có thể sử dụng những khả năng phôi để thay đổi con cái của họ phát triển của hnăm đã không được coi là. Ở đây, chúng tôi chứng minh cha mẹ zebra finch vang âm báo hiệu nhiệt độ môi trường xung quanh cao (trên 26oC) để phôi thai của họ. Chúng tôi cho thấy rằng tiếp xúc của phôi với các tín hiệu âm thanh một mình một cách điều hợp làm thay đổi tiếp theo nestling xin ăn và phát triển để đáp ứng tổ nhiệt độ và ảnh hưởng đến sinh sản thành công cá nhân và các sở thích nhiệt như người lớn. Những phát hiện này có tác động đối với sự hiểu biết của chúng tôi hiệu ứng bà mẹ, dẻo kiểu hình, phát triển của lập trình và thích ứng của các loài thu nhiệt đến một thế giới ấm lên.Bởi sharping con cái kiểu hình với môi trường, kinh nghiệm của mẹ; bà mẹ tác dụng có khả năng thay đổi dân số động lực trong môi trường biến động (1-3). Bà mẹ tác dụng, như các hình thức khác của kiểu hình dẻo, có thể do đó cung cấp một cơ chế cho loài kiên trì dưới sự nóng lên toàn cầu (4, 5). Đặc biệt, tác dụng của cha mẹ có thể cải thiện con cái nhiệt acclimation (6) và tối ưu hóa tốc độ tăng trưởng con cái ở hiện tại nhiệt độ chế độ, thể hiện ở xương sống (7) và gần đây trong ectothermic có xương sống (8). Cho dù cha mẹ ở các loài thu nhiệt có thể chương trình con cái của họ cho các điều kiện khí hậu hiện nay là hiện nay không rõ.Ở đây, chúng tôi điều tra cho dù cha mẹ dịch cúm gia cầm có thể báo hiệu các điều kiện môi trường để phôi của họ, cho phép họ điều chỉnh một cách điều hợp của tăng trưởng inresponse nhiệt độ. Bởi vì, trong chim, mẹ không còn có thể ảnh hưởng đến môi trường sinh hóa của họ phôi afetr đẻ, chúng tôi thử nghiệm khả năng phụ huynh tín hiệu thời tiết khí hậu thông qua tín hiệu âm thanh. Thật vậy, cha mẹ mời gọi các trứng của họ trong thời gian ủ bệnh trong một số loài chim (9-11), và vào cuối giai đoạn phôi dịch cúm gia cầm có thể cảm nhận, và thậm chí tạo ra, âm thanh (12-15). Thông tin âm thanh trước khi sinh, chủ yếu tại precocial chim, đã được tìm thấy để đồng bộ hóa dùng để ấp (14), cho phép phôi để thu hút các parental ấp (12, 15) và cải thiện imprinting, perceptual học và chức năng não (16-18), mặc dù tác động trực tiếp thể dục của những hiệu ứng này đã không là quatified. Các nghiên cứu gần đây trong hai loài hồng tước cổ tích (Malurus spp.) cho thấy rằng nestlings bắt chước gọi mẹ ấp nuôi của họ, và cung cấp các bà mẹ có xu hướng phân biệt đối xử chống lại nước ngoài-sounding nestlings (10, 11). Vì vậy, bằng cách thay đổi nestling xin ăn, ủ điện thoại có thể có khả năng hoạt động tương tự như vậy với các hiệu ứng ngoại dịch cúm gia cầm khác, chẳng hạn như lòng đỏ hormone nội dung mà đổi nestling xin ăn và tăng trưởng (3, 19, 20). Tuy nhiên, cho dù cha mẹ báo hiệu điều kiện môi trường và thay đổi quỹ đạo phát triển của con cái của họ bằng cách sử dụng giao tiếp âm thanh trước khi sinh là không rõ.Ngựa vằn Úc finch (Taeniopygia guttata) là một khô cằn thích nghi songbird giống opportunistically ở chế độ nhiệt độ biến động (21) và có khối lượng nestling trước khi thay đổi fledging theo lên đến 30%, tùy thuộc vào nestling mật độ (22) và chăm sóc của cha mẹ phối hợp (23). Chúng tôi xác định rằng, trong hồ aviaries, hoang dã có nguồn gốc zebra cách sản xuất một "ủ bệnh gọi" trong khi một mình với trứng (24) (hình. S1). Cuộc gọi này chỉ được thốt lên tới cuối thời kỳ ủ bệnh trong vòng 5 ngày kể từ ngày dùng để ấp (hình 1A) (thời gian đến dự kiến sẽ nở ngày: tuyến tính: Z = 2.19, P = 0,03; bậc hai: Z =-2.38, P = 0,02, n = ghi 266) (bảng S1), và các tỷ lệ cuộc gọi cho một giờ tăng lên gần gũi hơn để mong đợi nở ngày (bảng S1). Ngoài ra, ủ bệnh gọi là rất rõ ràng liên quan đến nhiệt độ môi trường xung quanh cao, xuất hiện chỉ khi nhiệt độ tối đa hàng ngày ở trên 26oC (Z = 2.81, P = 0,005, n = 266) (hình 1B), không phân biệt biến đổi theo mùa (hình. S2 và bảng S1). Do đó, như đề xuất trong cổ tích Hồng tước (10, 11, 25), ngựa vằn finch cha mẹ xuất hiện để kiểm soát việc sản xuất các ấp cuộc gọi để báo hiệu các điều kiện môi trường để phôi của họ, vì gọi chỉ xảy ra gần nở, chứ không phải là một phản ứng tự phát với nhiệt.Để điều tra thử nghiệm cho dù gọi hành vi này có thể chuẩn cho con cái cho môi trường xung quanh nhiệt độ cao, trứng giả tạo được ủ ở nhiệt độ tiêu chuẩn (37.7oC) và tiếp xúc với âm thanh phát lại ủ các cuộc gọi ("xử lý") hoặc điều khiển các cuộc gọi liên lạc trong 5 ngày qua ấp (hình. S1) (24). Nestlings nở trong các vườn ươm doanh nghiệp sau đó được đưa về aviary được nâng lên trong tổ hộp với tự nhiên tương phản nhiệt độ cấu hình, tùy thuộc vào ánh nắng mặt trời suốt cả ngày. Nestlings tiếp xúc với cuộc gọi ủ như phôi theo một mô hình tăng trưởng khác nhau để đáp ứng với tổ nhiệt độ hơn đã kiểm soát nestlings: điều trị nestling khối lượng (và đến một mức độ thấp hơn tarsus chiều dài) vào ngày 13 giảm với

Results (Vietnamese) 2:

Trước khi sinh các chương trình truyền thông âm thanh con cho nhiệt độ posthatching cao trong một loài chim biết hót
Ở nhiều loài, phôi có thể cảm nhận và học hỏi âm thanh bên ngoài. Tuy nhiên, khả năng rằng các bậc cha mẹ có thể sử dụng những khả năng phôi để làm thay đổi quỹ đạo phát triển của con cái của họ đã không được xem xét. Ở đây, chúng tôi chứng minh rằng cha mẹ zebra finch âm tín hiệu nhiệt độ môi trường cao (trên 26oC) để phôi của họ. Chúng tôi thấy rằng việc tiếp xúc của phôi lại những tín hiệu âm thanh mình thích nghi làm thay đổi khất nép sau và tăng trưởng để đáp ứng với nhiệt độ sinh sản thành công tổ và ảnh hưởng của cá nhân và sở thích nhiệt như người lớn. Những phát hiện này có ý nghĩa đối với sự hiểu biết của chúng ta về các hiệu ứng của mẹ, dẻo kiểu hình, chương trình phát triển, và sự thích nghi của loài thu nhiệt đến một thế giới nóng lên.
Bằng cách liêu mài mòn con kiểu hình với môi trường kinh nghiệm của người mẹ; ảnh hưởng của mẹ có khả năng làm thay đổi biến động dân số trong môi trường biến động (1-3). Ảnh hưởng của mẹ, như các hình thức khác của dẻo kiểu hình, do đó có thể cung cấp một cơ chế cho sự bền bỉ loài 'dưới sự ấm lên toàn cầu (4, 5). Đặc biệt, hiệu ứng của cha mẹ có thể cải thiện con thích nghi nhiệt (6) và tối ưu hóa sự phát triển con cái trong chế độ nhiệt độ hiện tại, như thể hiện trong xương sống (7) và gần đây trong vật có xương sống ectothermic (8). Cho dù cha mẹ ở các loài thu nhiệt có thể lập trình cho con cái của họ điều kiện khí hậu hiện nay là hiện chưa rõ.
Ở đây, chúng tôi điều tra xem bố mẹ gia cầm có thể báo hiệu điều kiện môi trường để phôi của họ, cho phép họ để thích nghi điều chỉnh inresponse tăng trưởng của họ với nhiệt độ. Bởi vì, trong các loài chim, mẹ không còn có thể ảnh hưởng đến môi trường sinh hóa của phôi của họ afetr đặt, chúng tôi đã thử nghiệm khả năng rằng cha mẹ báo hiệu điều kiện khí hậu hiện nay thông qua các tín hiệu âm thanh. Thật vậy, cha mẹ gọi điện để trứng trong ủ trong một số loài chim (9-11), và phôi gia cầm giai đoạn cuối có thể cảm nhận được, và thậm chí sản xuất, âm thanh (12-15). Truyền âm trước khi sinh, chủ yếu là ở các loài chim precocial, đã được tìm thấy để đồng bộ hóa để ấp (14), cho phép phôi để thu hút ủ bệnh của cha mẹ (12, 15), và cải thiện imprinting, học tập nhận thức, và chức năng não (16-18), mặc dù trực tiếp tác động thể lực của những hiệu ứng này chưa được quatified. Các nghiên cứu gần đây ở hai loài wrens cổ tích (malurus spp.) Cho thấy nestlings bắt chước tiếng gọi của mẹ nuôi ấp của họ, và các bà mẹ provisioning có xu hướng phân biệt đối xử chống lại nestlings nước ngoài nghe (10, 11). Do đó, bằng cách thay đổi khất nép, gọi ủ bệnh có thể có khả năng hoạt động tương tự các hiệu ứng của mẹ gia cầm khác, chẳng hạn như nội dung lòng đỏ hormone mà đổi nép xin ăn và tăng trưởng (3, 19, 20). Tuy nhiên, cho dù cha mẹ báo hiệu điều kiện môi trường và làm thay đổi quỹ đạo phát triển của con cái họ sử dụng truyền thông âm thanh trước khi sinh là không rõ.
Các zebra Úc finch (taeniopygia guttata) là một loài chim biết hót khô cằn thích nghi mà giống cách cơ hội trong dao động chế độ nhiệt (21) và trong đó nép khối lượng trước khi fledging thay đổi lên đến 30%, tùy thuộc vào mật độ nép (22) và phối hợp chăm sóc của cha mẹ (23). Chúng tôi xác định rằng, trong chuồng chim ngoài trời, chim sẻ vằn hoang dã có nguồn gốc từ sản xuất một "cuộc gọi ủ bệnh", trong khi ở một mình với trứng (24) (Hình. S1). Cuộc gọi này được độc quyền thốt ra vào cuối thời kỳ ủ bệnh, trong vòng 5 ngày sau khi nở (Hình 1A). (Thời gian đến ngày nở mong đợi: tuyến tính: Z = 2,19, P = 0,03; bậc hai: Z = -2,38, P = 0,02 , n = 266 ghi âm) (bảng S1), và tỷ lệ cuộc gọi mỗi giờ tăng gần đến ngày nở dự kiến (bảng S1). Ngoài ra, gọi điện thoại ủ bệnh được rất rõ ràng kết hợp với nhiệt độ môi trường cao, chỉ xảy ra khi nhiệt độ tối đa hàng ngày đã tăng trên 26oC (Z = 2,81, P = 0,005, n = 266) (Hình. 1B), bất kể biến động theo mùa (vả. S2 và bảng S1). Do đó, như đề xuất trong wrens cổ tích (10, 11, 25), cha mẹ zebra finch xuất hiện để kiểm soát việc sản xuất ấp gọi để báo hiệu điều kiện môi trường để phôi của họ, bởi vì gọi điện thoại chỉ xảy ra gần nở, chứ không phải là một phản ứng tự phát để sưởi ấm .
để điều tra thực nghiệm cho dù hành vi gọi điện thoại này có thể chuẩn bị cho con cái của nhiệt độ môi trường cao, trứng được ấp nhân tạo ở nhiệt độ tiêu chuẩn (37.7oC) và tiếp xúc với phát lại âm thanh của một cuộc gọi ủ bệnh ( "điều trị") hoặc các cuộc gọi liên lạc kiểm soát trong các cuối cùng 5 ngày ấp (vả. S1) (24). Nestlings nở trong vườn ươm sau đó được trả lại cho các chuồng được nâng lên trong hộp tổ với hồ sơ nhiệt độ tương phản tự nhiên, tùy thuộc vào tiếp xúc với ánh nắng mặt trời suốt cả ngày. Nestlings tiếp xúc với các cuộc gọi ủ như phôi theo một mô hình tăng trưởng khác nhau để đáp ứng với nhiệt độ làm tổ hơn đã làm nestlings điều khiển: Điều trị nép khối lượng (và chiều dài xương cổ chân mức độ thấp hơn) vào ngày 13 giảm với