蜂鳥這隻小可愛,身懷怎樣的絕技?
2020年07月11日10:22

  文章來源:原理

  Alex,生於1976年5月,於2007年9月6日突然離世,享年31歲。Alex臨終前最後一句話是“你保重,我愛你,明天見”。Alex生前是科學界的大明星,為動物心理學和鳥類認知研究做出了巨大貢獻。

  Alex是……

  一隻灰鸚鵡(Psittacus erithacus)。它也是最著名的實驗動物之一,讓科學家進一步認識了動物對數字的理解和感知。

  

灰鸚鵡Alex。| 圖片來源:Wikicommons
灰鸚鵡Alex。| 圖片來源:Wikicommons

  數感並不是人類獨有的認知。自然界,很多動物都有能力分辨數字,甚至“數數”,有些非常聰明的“精英俱樂部”的動物甚至能將“無”的概念轉化為數值,也就是理解“0”的概念(詳見《你知道還有什麼動物能夠理解“0”這個概念嗎?》)。

  理解數字有兩個主要的方面。基數性(cardinality)最早用來測試動物數量辨別的性質,它是描述一組物體數值的性質,簡單理解就是我們常說的一、二、三……除此之外,還有另一個對應的重要性質,被稱為序數性(ordinality),也就是第一、第二、第三……序數性描述的是一組目標中項與項之間的順序關係。

  雖然對“數字順序”的理解聽起來很簡單,但其實這是一項相當複雜的技能。而一些動物也能理解事物是如何按順序排列的,例如,灰鸚鵡Alex就是最早展現出擁有序數機製的動物之一,它可以根據數目的序數位置自發地推斷出其基數數值。

  理解數字具有很大的潛力,它能影響動物在生活中的許多方面,比如覓食和育幼。科學家已經發現,在實驗室里訓練過的小鼠、孔雀魚和猴子都可以利用順序來尋找食物。但早先這些研究都沒能告訴我們,野生動物在自然環境中是否會利用這種能力,以及它們如何利用這種能力。

  在一項新的研究中,生物學家把目光投向了小巧活潑的棕煌蜂鳥(Selasphorus rufus)。這種蜂鳥以長距離遷徙而聞名,它們每年都會跨越北美進行長距離遷徙。現在,它們有了新的名聲。近日,在《皇家學會學報B》上發表的這項研究顯示,棕煌蜂鳥有一種數字順序的概念,它們可以利用這種概念來有效地尋找食物。這是科學家首次在野生脊椎動物身上發現這種能力。

  棕煌蜂鳥是種非常小巧的鳥類,鏽棕色的雄性只有8釐米長,體重大多不到一枚鎳幣的重量。它們會以花蜜為食,有明確的覓食區域,對自己的“領地”記得清清楚楚。

  這些小鳥也會使用最佳路線,從一朵花蜜豐富的花飛向另一朵,就像購物的買家精心規劃了穿過店舖的最佳路線一樣。研究團隊想知道,它們是如何構建出這些路線的。它們只是從一個可見的目標移動到視野中的下一個目標嗎,或者是學習了一個序列,知道哪些花應該接在眼前的這一朵花之後?

  研究人員來到北美落基山脈的一處山穀,每年大約5月左右,蜂鳥就會開始到達這裏。研究人員在這裏用一種類似花蜜的糖漿來喂食蜂鳥。一旦發現一隻蜂鳥會一直從某個喂食器進食,並且開始保護自己這個“領地”時,他們就會給它做上標記,以供識別。隨後,研究人員訓練了9只帶有標記的蜂鳥,讓它們從人造“花”中覓食。這朵“花”其實是在木樁上安裝的黃色泡沫盤,中間連著一根裝有糖漿的管子。

研究人員將10朵人造花排成一排(a),蜂鳥可以從中覓食(b)。|
研究人員將10朵人造花排成一排(a),蜂鳥可以從中覓食(b)。|

  為了觀察這些動物是否對數字順序有概念,研究人員將10朵完全相同的人造花排成一排。他們把糖漿灌在第一朵花里,觀察蜂鳥會去哪裡覓食。不出所料,蜂鳥幾乎都會飛向第一朵花,有時,它們也會迅速地檢查其他花中是否也有美味佳餚。

  然後,在每隻蜂鳥連續造訪4次後,研究人員就會重新排列這些假花,把花的順序打亂,甚至移動整排的位置和間距,但帶有糖漿的仍然是第一朵假花。這樣一來,蜂鳥就無法從位置判斷出哪些花含有糖漿。即便如此,無論排列的位置如何,這些鳥還是會選擇一排中的第一朵花。這說明,在它們的腦中有“第一朵”這樣的概念。

  當研究人員重複整個實驗,但把含有花蜜的花換成一排中的第二朵、第三朵或者第四朵時,蜂鳥大多仍能出色地“完成任務”,成功地重新定位到正確的花。也就是說,它們始終知道是一排花中的“第幾朵”里有吃的,無論這一排出現在哪裡。

  經過反複實驗和分析,研究人員認為,蜂鳥可以基於對數字順序概念的理解,根據一排花中的位置順序(第一、第二、第三或第四朵),來追蹤多汁的花朵。這種技能或許可以給蜂鳥帶來更多覓食的信息,比如,第二朵花里的花蜜已經沒有了,它們就會知道跳過它,這也可以幫助蜂鳥記住更多汁的花朵之間的最佳路線。

  但研究的共同作者Maria Tello-Ramos表示,這並不意味著蜂鳥可以“計數”。她介紹,計數是一個更以人類為中心的概念。“這更像是一種按順序排列。我們不能說蜂鳥在數‘一、二、三、四’,但它們能夠理解,它們遇到的第四朵花和第三朵花不一樣。”

  有關動物認知的研究非常複雜,即使是著名的灰鸚鵡Alex的研究也仍存在爭議。早在20世紀初,人們曾以為一匹名叫Clever Hans的馬懂得算數,但後來發現,它僅僅是能夠察覺提問者在提問時流露出的細微線索,從而答對問題。

  未參與研究的Andreas Nieder是一位專攻動物數字認知的神經生物學家,在接受《科學》雜誌採訪時,他表示這項新研究“確實是一項雄心勃勃的研究”。但他補充道,研究的結果並不能排除另一種可能性,那就是鳥兒利用了其他信息來尋找花朵。他說,也有可能是,不同的鳥使用不一樣的策略,也許就像人類一樣,有些蜂鳥“更擅長和數字打交道”。

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