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大黄蜂也会学习他蜂经验!

已有 1637 次阅读 2024-3-7 07:42 |系统分类:海外观察

历史上曾经有这样的看法,人类学习是特有的能力,后来认为是灵长类动物特有的,其实大多数动物都具有学习能力,现在发现大黄蜂都可以相互学习。也有研究果蝇的学习记忆能力。本质上,学习和记忆能力应该是神经系统或生物体最基本的特征,可能细菌都具有一定的学习能力。人类并没有特异性,只是自然进化某些方面比较高级点而已。学习能力上升一步就成为了文化,至少过去我们曾经认为文化是人类特有的现象,现在看也并非如此。

人类在生物学上都是非洲猿,但我在康沃尔用笔记本电脑写这篇文章,你可能在科伦坡、加拉加斯或堪培拉阅读它。这反映了人类物种最显著的特征之一——随着创新的传播和建立在创新之上,技能和技术的逐步改进,这一现象被称为累积文化。Bridges等人在《自然》杂志和van Leeuwen等人在《自然人类行为》上的研究揭示了其他动物展示可能实现累积文化所需的技能类型的能力。

人类文化产品(如工具和技术)的进步使人类得以遍布全球,改变生态系统并探索太空的最远端。其他动物表现出了适度形式的累积文化——例如,信鸽(Columba livia)通过相互学习优化了它们的飞行路线效率3——但人类累积文化的范围和规模显然超出了自然界观察到的任何事物。为什么会这样呢?一个有影响力的观点4认为,只有人类能够从他人那里学习超出他们独立学习能力的东西,超过所谓的潜在解决方案区域(个体可能独自发明的解决方案)。Bridges等人和van Leeuwen等人的研究,检验了两个截然不同的物种,对这种所谓的人类特殊性提出了严重的怀疑。

在赞比亚的一个保护区,van Leeuwen和同事向两组黑猩猩(Pan troglodytes)展示了一个涉及类似自动售货机装置的多步骤任务。为了获得花生奖励,黑猩猩必须取回一个木球,拉动并持续打开机器上的抽屉,将球放入然后关闭抽屉以释放花生(图1a)。黑猩猩探索了这个任务,但在3个月的时间里,66只测试的个体中没有一只能解决它。然而,在实验者训练了2只黑猩猩解决任务并且这些动物充当示范者后,解决方案在其社会网络中传播,导致14只个体学会了如何解决任务。

 Figure 1

1 | 除了人类以外的动物也能通过观察学习那些一个个体可能在一生中难以单独实现的技能。科学家检验了黑猩猩和大黄蜂通过长期创新解决复杂任务的能力。a,van Leeuwen等人2揭示了黑猩猩能够学会完成他们通过三个月的创新单独无法解决的任务。黑猩猩通过观看一个被训练解决任务的个体示范者来获得完成任务的能力。b,Bridges等人1表明这种能力也存在于无脊椎动物中,因为大黄蜂可以通过社交学习解决个体通过创新在长达24天内无法解决的任务——比大多数大黄蜂一生中觅食的时间还要长。大黄蜂必须移动两个标签来解决问题。红色标签连接着塑料上层的一个开口,当开口移动到奖励上方时,就可以通过开口获取糖奖励。

因此,黑猩猩似乎加入了人类的行列,通过观察,可以学习那些单独难以甚至不可能学会的技能。这在原则上可能使得累积文化成为可能,因为许多人可以从罕见创新者的进展中学习。但也许这个实验的结果并不那么令人惊讶,因为黑猩猩有大脑袋和丰富的文化生活,包括发展不同社区之间的觅食技巧和工具的传统5。

Bridges和同事的研究更加引人注目,因为它关注的不是人类的灵长类表亲,而是平凡的大黄蜂(Bombus terrestris)——一种大脑大小仅为黑猩猩大脑大小0.0005%的动物。这些作者使用了一个两步拼图盒,在这个盒子中,大黄蜂首先必须移动一个蓝色标签才能到达红色标签,然后可以推动红色标签以获取糖奖励(图1b)。在12天或24天的时间段内,3个殖民地中没有一只大黄蜂解决了这个问题。然后,作者通过一个繁琐的过程,使用奖励训练了九只大黄蜂学会解决方案,从而成为其他大黄蜂的示范者。引人注目的是,随后接触示范者的15只大黄蜂中有5只自己学会了任务。这些样本量很小,但观点很清楚——单独学习任务非常困难,然而一些大黄蜂可以通过社会学习解决它。

研究中的一些个体如果给予更多时间,可能会创新出任务解决方案。毕竟,对于可能活40年或更久的黑猩猩来说,3个月并不是很长的时间框架。相比之下,普通的大黄蜂一生中只有8天用于觅食,所以Bridges和同事研究中的12-24天可能是科学家们测试动物一生中能力的最佳接近。

但如果更多的个体参与了实验会怎样呢?这显示了基于潜在解决方案区域测试假设的一般困难。研究人员如何能确信一个任务太难而无法单独解决?鉴于特定物种内的个体之间认知能力、技能和知识因基因和发育经历而差异很大5,6,我们真的可以为特定物种定义潜在解决方案区域吗?

当然,通过人类训练获得的行为的社会传播并不能表明大黄蜂或黑猩猩在野外会社交地学习如此复杂的技能。此外,两项研究都涉及一次社交学习事件,因此它们不能明确测试表征累积文化的技能逐步改进的潜力。黑猩猩研究与自然行为(如坚果破壳——一些人认为这对黑猩猩来说太复杂而无法单独学习,因此必须是累积文化的结果7)有着有趣的相似之处。然而,与其告诉我们关于大黄蜂和黑猩猩的累积文化,这些研究的一个优点可能是它们揭示了关于人类的东西。

人们习惯性地高估了自己相对于其他动物的能力,并倾向于对人类的认知和文化寻求“银弹”解释8。这项研究表明,现在应该将无法单独学习的能力加入到工具使用、情景记忆(回忆特定过去事件的能力)和有意沟通的废墟中。



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1 郑永军

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