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科学好故事|蜘蛛其实比你想象的更聪明

图1:认知研究人员发现小小的蛛形纲动物拥有惊人的能力

人们倾向于将智力与大脑的大小联系起来。作为一般准则,这似乎有一定道理:更多大脑细胞,意味着更多的智力。人类,以及我们认为尤其聪明的许多其他动物(如黑猩猩和海豚),都具有很大的大脑。长期以来,人们也一直认为,最微小的大脑压根没有能力去支持复杂的心理过程。但假如事实恰恰相反呢?

地球上的绝大多数动物物种都相当小,其中只有极少一部分被研究过,而研究这些微小的动物中又极少有认知科学家。不过,有一组微型动物的地位正在发生变化,因为科学家们发现它们具有令人惊讶的复杂行为。

人们普遍认为,可能蜘蛛太小了,以至于脑组织需要达到某个临界质量,蜘蛛才能执行复杂行为。但现在研究人员发现,蜘蛛是使这种普遍想法受到挑战的一个例子,这些微小的动物其实能够做非常复杂的事情。

与自然反应相反,那些被描述为“认知”的行为,在蜘蛛中可能相当普遍。从可以根据想要捕捉的猎物类型调整织网方式的园蛛科蜘蛛到会学习将香草气味与奖励联系起来的幽灵蜘蛛,蜘蛛大脑中发生的事情远比我们以为的要多很多。

其实重要的不是大脑的大小,而是动物可以用它所拥有的去做什么。跳蛛是蜘蛛大家族中无可争议的认知冠军。尽管这些微小的蛛形纲动物的大脑几乎和大头针帽差不多,但研究表明,它们拥有的一些能力,如果换做是其他拥有更大大脑的动物(如狗或人类婴儿)的话,我们会不假思索地将这些能力视为智力的标志。当一只不起眼的跳蛛之类的东西戳穿我们的生物优越感时,会令人有一种莫名的感觉。

图2:在跳蛛中,最娴熟的猎人是孔蛛。众所周知,像孔蛛这类蜘蛛,会在攻击其他蜘蛛前筹谋划策,包括迂回路线和针对猎物量身定制的策略。

跳蛛在行为上如此先进的一个可能原因是,和与其体型相同的动物(通常身体长度在1毫米到2.3厘米之间)相比,它们拥有最敏锐的视觉。它们使用这种视觉能力去寻找、跟踪和突袭猎物,而不是更广为人知的织一个蜘蛛网然后等待猎物自投罗网的策略。

视觉解放了跳蛛,让它们能够探索周围环境。在外面四处游荡,它们需要能够从远处看到一切(捕食者、猎物、配偶),然后在接近之前做出决定,这是它们拥有非凡认知的一个原因。

蜘蛛也玩智力游戏

跳蛛已经被证明拥有最敏锐的视力,而聪明程度最令人印象深刻的要数在亚洲、非洲和澳大利亚发现的孔蛛属蜘蛛。这些孔蛛更喜欢捕食其他蜘蛛,并且还会针对它们的猎物制定不同策略,孔蛛的许多战术十分狡猾。

在猎杀另一种名为“Euryattus”的跳蛛时,孔蛛会采用一个聪明的技巧。雌性Euryattus蜘蛛喜欢在卷曲枯叶中筑巢,附着在岩石或植物上的蛛丝将枯叶悬挂在半空。求爱的雄性蜘蛛顺着蛛丝吊索往下爬,站在巢穴上,用特定的方式摇晃巢穴。这个信号会吸引雌性蜘蛛钻出巢穴。于是,孔蛛似乎也掌握了这个诀窍,通过模仿雄性蜘蛛的摇晃方式引诱雌性蜘蛛上钩。

对于孔蛛而言,在捕食也会吃跳蛛的其他蜘蛛时,找到正确的策略尤为重要。例如,为了攻击一只会织网的蜘蛛,孔蛛会拨动蜘蛛网的一些丝线,来欺骗蜘蛛靠近。如果目标蜘蛛相对较小,孔蛛会继续拔网来模仿被困的昆虫,促使目标蜘蛛冲过去并认为它可以美餐一顿――结果却自己变成了孔蛛的盘中餐。但是,如果织网的蜘蛛更大并且可能更危险,孔蛛可能会制造一种温和的干扰,类似于果蝇接触蜘蛛网边缘的单根蛛丝,这时蜘蛛会慢慢走过去检查。一旦目标足够接近,孔蛛就会猛扑上去并用毒牙展开攻击。

如果这些策略对特定的网蛛不起作用的话,孔蛛还有另一个技巧,就是摇动整个蜘蛛网,好似一股劲风来袭。这个行为犹如烟雾弹,掩盖了孔蛛在目标蜘蛛的网上爬行产生的振动。在实验室的实验中,研究人员发现,孔蛛会尝试不同的拨动方法、速度和模式,直至找到合适的组合来欺骗每一个它想要猎杀的网蛛――这无异于在实践中摸索经验。

即使在这个非常聪明的群体中,孔蛛也因其出奇的聪慧脱颖而出。毕竟,它们的猎物本身也非常危险,所以谨慎和聪明是有用的工具。

图3:孔蛛(右)在跟踪一只丝绒蜘蛛。众所周知,跳蛛会采用拉扯蛛网丝线来引诱目标蜘蛛靠近检查的策略捕杀网蛛。当网蛛在攻击范围内时,孔蛛会一跃而起。

蜘蛛也会筹谋划策

孔蛛的狩猎策略中,最引人注意的方面之一是,孔蛛通常会在远处观察猎物,然后规划一条精心设计的路线接近猎物。研究人员曾在野外观察到神奇的一幕:一只孔蛛恰巧遇到一种园蛛。这种园蛛会通过猛烈摇晃蛛网来保护自己,将任何入侵的跳蛛甩到地上。这只孔蛛没有进入蛛网,而是在迂回路线中,寻找更佳的攻击位置。在这种情况下,孔蛛绕道而行,绕过树干,爬到蜘蛛的上方,沿着一条蛛丝向下,然后跳下,在不接触蛛丝的情况下将盘踞在自己蛛网上的蜘蛛逮个正着。

为了弄清楚这些小蜘蛛是如何绘制出如此复杂路线的,研究人员在实验室中对孔蛛的心智能力进行了测试。他们建造了一个装置,在平台上有一个中央t望塔,平台四周环绕着水,蜘蛛可以从t望塔上看到另外两座塔,塔顶都有一个盒子:一个装有孔蛛喜欢捕食的死蜘蛛,另一个装有枯叶。跳蛛十分讨厌水。所以,在不被弄湿的情况下,孔蛛接近猎物的唯一方法就是爬下平台,然后在通往箱子的两条独立走道中选择正确的一条。

蜘蛛从t望塔塔顶的栖息处仔细观察了场景,然后下塔并爬上走道。大多数蜘蛛选择了通向食物的走道,即使这条走道可能会远离猎物并在途中经过不正确的路线。蜘蛛从t望塔规划了路线,然后依计划行事,可能是通过构建场景的心理“表征”――对于仅比罂粟种子大那么一点的大脑而言,这真的是一个令人印象深刻的认知壮举。

图4:在实验室实验中,孔蛛能够执行规划好的迂回路线以接近猎物。 从这个装置中心的塔上开始,孔蛛看到两个盒子,其中只有一个盒子里有潜在的食物。孔蛛必须从塔上爬下来,来到一个被水包围的平台,并选择正确的走道抵达猎物。

蜘蛛可能会感到惊讶

在孔蛛使用心理表征的另一个测试中,研究人员借用了一个经典的心理学实验,该实验旨在评估人类婴儿的认知能力。由于婴儿和蜘蛛一样,都无法告诉你他们脑子里在想什么,这个实验的想法就是从令它们感到惊讶的事物中来推断他们都知道些什么。例如,一个婴儿看到一辆玩具消防车在障碍物的左侧后方移动,然后又看到障碍物右侧后方有消防车或者毛绒兔子出现时,婴儿盯着突然出现的毛绒兔子的时候会比预期会出现的消防车的时间更长。这表明婴儿已经形成了消防车的心理表征,并且当兔子不匹配该表征时会感到困惑。

为了看看孔蛛是否也会感到惊讶,研究人员为蜘蛛们搭建了一个猎物展示台。首先,他们向孔蛛展示一种猎物30秒。然后,他们关闭展示台前面的活动窗,并换掉猎物,90秒之后再打开活动窗。如果孔蛛首先看到的是一只银斑蛛,但接着看到的又是一只园蛛,它会作何反应呢?

科学家们发现,如果孔蛛在活动窗打开后看到不同种类的猎物,与看到相同猎物的情况相比,它发起攻击的可能性要小许多。他们断言,这表明蜘蛛在试验开始时已经对猎物形成了一种心理表征,而该表这与它在试验结束时所看到的不符。

蜘蛛会数数

通过修改他们的绕行测试,研究人员探索了其他让这些蜘蛛大吃一惊的方法,这就像深入孔蛛的大脑说“好吧,你在关注什么,孔蛛?什么对你很重要?”

这就是他们发现孔蛛也十分擅长数字的原因。研究人员使用了一种来自肯尼亚的物种――非洲孔蛛。他们让该孔蛛从t望塔看到一定数量的猎物,然后等蜘蛛在路上看不到目标猎物的时候趁机调换猎物的数量。他们发现,如果孔蛛从塔上看到一只猎物蜘蛛,但在到达时发现了两只蜘蛛,它的攻击意愿会降低。对于一只猎物变成三只,两只变成三只的情况,以及最初看到两只或更多猎物但最后只遇到一只的情况,试验结果都类似。当用更大的数量进行测试时,蜘蛛没有区分三个或更多,而是将其归为一类“很多”。

虽然蜘蛛不能从字面上数一二三,但研究表明,一些跳蛛的数字感大致相当于1岁人类的数字感。

蜘蛛会评估风险

做一只在野外游荡的小蜘蛛是有风险的。尽管它们以高超的狩猎能力而闻名,但跳蛛本身也是许多捕食者的目标,包括其他蜘蛛、蚂蚁、鸟类、蜥蜴、蟾蜍,以及可怕的泥蜂。泥蜂喜欢麻痹跳蛛并将它们密封在泥蜂的巢穴里,等孵化的幼虫将它们生吞活剥。

但正如发现的那样,这些聪明的小蜘蛛也非常擅长逃离危险。研究人员在实验室设计了一项测试,以了解孔蛛在评估逃生路线方面的能力。虽然它们会游泳,但跳蛛讨厌水。在这些实验中,一只蜘蛛从一个平台上开始,平台周围是盛满水的托盘。它有四种方法可以穿过水域到达托盘的边缘,包括在由露出水面的木钉制成的小岛之间跳跃。

图5:孔蛛会评估从放置在水托盘中的t望塔逃生的路线风险,因为孔蛛向来对水避之不及。为了安全到达托盘边缘,孔蛛必须在木钉之间跳跃。最安全的选择是由最少的木钉组成的最短路线,这样的话跳跃的次数最少。

孔蛛选择了最安全的路线,即距离最短、需要的跳跃次数比随机预测的要少。但是,当他们没有选择最安全的路线时,出人意料的是,孔蛛似乎更喜欢具有最多木钉的最长路线。事实证明,孔蛛比测试更聪明:最长的路线是弯曲的,而孔蛛往往通过走捷径来略过木钉。“可以说,它们这是在“作弊”。

唯一的问题是,孔蛛可能需要相当长的时间来完成这些任务――有时是几个小时,而且通常比测试的其他跳蛛花的时间要长许多。蜘蛛花在研究路线上的时间与选择安全路径的可能性之间存在明显的关系。观察即思考,孔蛛在做出决定之前花了更多时间去研究路线。

可以肯定的是,随着科学家们继续研究跳蛛的认知能力,这些动物的智慧将不断让我们感到惊讶。如果其他蛛形纲动物也得到同样多的关注,天知道我们还能学到什么,即便是小脑瓜也拥有无限可能。

虽然跳蛛不是最大的蜘蛛,但它们或许能够执行蜘蛛中最复杂的行为,我们还没有真正理解这个门槛,那就是多小的大脑才可以被视为太小。

来源:新浪科技