Cognition shapes the interactions of an animal with its environment. Species vary greatly in all aspects of cognition, and studying the relationship between this variation and ecology is crucial for understanding how intelligence has evolved. In this thesis, I approach questions about the ecology and evolution of cognition that are often ignored because cognition is difficult to quantify. I use innovation rate as an operational measure and residual brain size as a correlate of general cognition in birds. I first examine the link between cognition and ecology through comparative analyses of the relationships between residual brain size, innovativeness, and measures of ecological generalism across a broad sample of the avian phylogeny, and within a single clade (Icteridae). I find that innovation is positively correlated with habitat breadth but not diet generalism, and that neither measure of generalism is associated with residual brain size. Although residual brain size and innovation rate are strongly correlated with one another, they each appear to have different relationships to a species' ecology. Further analysis finds that the relationship between innovativeness and residual brain size is driven by innovations that involve the use of novel foraging techniques and not the ingestion of new food items. Comparative studies use the traits of extant species to infer their evolutionary history, but can only speculate on the forces driving changes in a trait. The latter half of my thesis focuses on these underlying forces and behavioural mechanisms. Using a game theory model, I show that unpredictable food availability might drive both behavioural flexibility and sociality, two traits strongly associated with cognitive complexity. Finally, I focus on innovativeness at the intraspecific level and examine foraging innovation in a large-brained grackle species, Quiscalus lugubris. I find that this gregarious species is slower to innovate when conspecifics are nearby, and that individuals differ in their ability to solve novel problems. I use these differences to describe the process of innovation, and show that novelty responses, attention, persistence, and flexibility are all important factors underlying individual variation in the ability to innovate. / La cognition dirige les interactions d'un animal avec son environnement. Les espèces varient énormément dans tous les aspects de la cognition, et étudier les relations entre ces variations, l'écologie et l'évolution est crucial pour comprendre comment l'intelligence a évolué. Dans cette thèse, j'aborde les questions de l'écologie et l'évolution de la cognition souvent ignorées, la cognition étant difficile à évaluer quantitativement. J'ai utilisé le taux d'innovation comme une mesure opérationnelle, et la taille résiduelle du cerveau comme un corrélat de la capacité cognitive générale des oiseaux. J'ai d'abord examiné le lien entre la cognition et l'écologie en procédant à des analyses comparatives des relations entre la taille résiduelle du cerveau, la capacité innovatrice, et des mesures du généralisme écologique à travers un large échantillon de la phylogénie aviaire, et dans un clade unique (Icteridae). J'ai trouvé que la capacité innovatrice est corrélée positivement avec l'étendue de l'habitat, mais non avec le régime généraliste, et qu'aucune mesure du généralisme n'est associée avec la taille résiduelle du cerveau. Bien que la taille résiduelle du cerveau et le taux d'innovation soient fortement corrélés entre eux, chacun d'eux semble avoir des relations différentes avec l'écologie de l'espèce. Une analyse plus poussée a montré que la relation entre la capacité innovatrice et la taille résiduelle du cerveau est déterminée par les innovations impliquant l'utilisation de nouvelles techniques d'approvisionnement, et non l'ingestion de nouveaux types d'aliments. Les études comparatives utilisent les traits d'espèces existantes pour en déduire leur évolution, mais peuvent seulement spéculer sur les forces conduisant les changements d'un trait. La seconde moitié de ma thèse se concentre sur ces forces sous-jacentes et les mécanismes comportementaux. En utilisant un modèle de théorie des jeux, j'ai montré que l'imprévisibilité de la disponibilité alimentaire peut mener tant à la flexibilité comportementale qu'à la socialité, deux traits fortement associés à la complexité cognitive. Enfin, je me suis concentrée sur la capacité innovatrice au niveau interindividuel et j'ai étudié l'innovation lors de l'approvisionnement chez le Quiscale merle, Quiscalus lugubris, une espèce possédant un gros cerveau. J'ai trouvé que cette espèce grégaire est moins rapide à innover lorsque des congénères sont à proximité, et que les individus diffèrent dans leur capacité à résoudre de nouveaux problèmes. J'ai utilisé ces différences pour décrire le processus de l'innovation, et montré que la réponse à la nouveauté, l'attention, la persistance et la flexibilité sont d'
importants facteurs sous-jacents de la variation interindividuelle de la capacité à innover.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103452 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Overington, Sarah Elizabeth |
| Contributors | Louis Lefebvre (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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