Dissecting the roles of body size and beak morphology in song evolution in the "blue" cardinalids (Passeriformes: Cardinalidae)

Abstract

Ciertas señales vocales pueden ser difíciles de producir debido a restricciones en los mecanismos vocales. En el caso del canto de las aves, se ha visto que tanto el tamaño corporal como la morfología del pico restringen parámetros espectrales y temporales del canto. Por lo tanto, la variación dentro de un clado en ambos caracteres morfológicos puede ejercer un importante efecto en la evolución vocal y su diversidad. Sin embargo, dada la relación alométrica entre el tamaño del cuerpo y del pico, no siempre es fácil separar los efectos que cada uno pueda tener. Además, diferentes hábitats imponen diferentes fuentes de atenuación y degradación del sonido, y el canto de las aves parece haberse adaptado a minimizar la degradación acústica específica a su hábitat. Aquí analizamos la variación vocal en relación tanto al tamaño corporal como a la morfología del pico en 13 de las 14 especies del clado “azul” de la familia Cardinalidae, controlando por las características del hábitat. Por un lado, encontramos la correlación negativa predicha entre el tamaño corporal y las frecuencias del canto, pero ningún efecto del tamaño corporal en las variables temporales. Por otro lado, no encontramos ninguna relación entre las dimensiones del pico (corregidas por el tamaño corporal) y las frecuencias del canto, pero encontramos que el largo del pico correlaciona negativamente con la tasa de notas y positivamente con la duración del intervalo entre notas. Previamente se encontraron resultados similares, pero principalmente en especies con trinos, donde las notas son iguales y producidas a tasa constante. Nuestros resultados muestran que diferentes variables morfológicas, incluso si están fuertemente correlacionadas, pueden ejercer diferentes restricciones en un carácter comportamental complejo como es el canto. Un mejor entendimiento de la relevancia de estos factores próximos en la evolución vocal es fundamental para entender las causas de la diversidad vocal aviar.

Certain vocal signals can be difficult or challenging to produce due to constraints on vocal mechanics. In the case of birdsong, both body size and beak morphology have been shown to constrain spectral and temporal song parameters. Therefore, variation within a clade in both these morphological traits could exert an important effect in vocal evolution and diversity. However, given the allometric relationship between body size and beak size, it is not always easy to separate the effects they may have. Additionally, different habitats impose different sources of sound attenuation and degradation, and birdsong seems to be adapted to minimize habitat-specific sound degradation. Here, we analyze vocal variation in relation to both body size and beak morphology in 13 of 14 species in the "blue" clade of the Cardinalidae, controlling for habitat characteristics. On one hand, we found the predicted negative correlation of body size with song frequencies, but no effect of body size on temporal variables. On the other hand, we found no relationship between different beak dimensions (corrected by body size) and song frequencies, but we found that beak length was correlated negatively with note rate and positively with the duration of the interval between notes. Similar results have been found previously, but mostly in species with trilled songs, in which notes are equal and produced at a constant rate. Our results show that different morphological variables, even if strongly correlated, can exert differential constraints in a complex behavioral trait such as song. A better understanding of the relevance of these proximate factors in shaping vocal evolution is fundamental to understanding the causes of avian vocal diversity.