Могут ли животные, посмотрев на нас, создать свою, альтернативную, культуру? Исследования на шмелях показывают: могут (но, видно, не очень хотят)
Исследователи из Лондонского университета королевы Марии впервые однозначно продемонстрировали способность животных к социальному обучению, то есть к обучению на примере своих сородичей. Хотя давно известно, что многие животные учатся друг у друга и даже передают такое поведение из поколения в поколение, аргументация в пользу того, что животные могут создавать свою культуру, до сих пор всякий раз упиралась в «проблему гениев» — талантливых одиночек, которые способны «переизобретать» наблюдаемое поведение вообще без обучения. Отличие от людей тут в том, что даже самый гениальный человек не может самостоятельно переизобрести всю человеческую культуру. И если подобное возможно у животных, неизбежно встает вопрос, можно ли это вообще считать культурой — или это просто иллюзия, вызванная недостаточным временем наблюдения за возможностями врожденного поведения. В новом эксперименте британских исследователей такое объяснение впервые было полностью исключено: поведение, которому научили животных, было настолько сложным, что изобрести его самостоятельно было совершенно невозможно. При этом передавать друг другу полученное знание животные могли вполне эффективно. Этот результат удивителен сам по себе, но еще удивительнее то, на ком он был получен. Моделью в эксперименте выступили не ближайшие к человеку шимпанзе или знаменитые своим интеллектом новокаледонские вороны — мастерами учиться у сородичей оказались скромные земляные шмели.
Ученые давно поняли, что ради еды шмели способны на многое. И что они могут научить этому друг друга
Поведение, которому не первый год учат шмелей ученые, и раньше выглядело довольно удивительным. Задача насекомого — открыть головоломку, внутри которой спрятан искусственный цветок — желтая лунка с сахарным сиропом. Шмели, участвующие в эксперименте, хорошо знают, что ожидать от таких лунок, их специально приучали, что в них всегда есть сахар. Сложность задачи состоит в том, что искусственный цветок закрыт круглой прозрачной пластиной из плексигласа. Награду получит только та особь, которая повернет пластину так, чтобы отверстие в ней совпало с лункой. Сделать это довольно сложно, ведь подобные пластины не встречаются в природе и обращение с ними не входит в репертуар инстинктов, которыми шмели наделены от рождения.
Эксперименты той же британской группы под руководством Ларса Читтки ранее показывали, что некоторые шмели способны самостоятельно додуматься до того, как повернуть пластину и добраться до сахарного сиропа. В этих предыдущих опытах ученые старались, чтобы пластина, закрывающая награду, вращалась в разные стороны. Шмели, научившиеся поворачивать ее в одном направлении, не изменяли своей привычке и в дальнейшем: к примеру, начав поворачивать пластину по часовой стрелке, они уже не вращали ее против, и наоборот. Решение, как именно нужно вращать, чисто произвольное.
Предпочтение распространялось у других животных в популяции. Шмели, наблюдавшие за тем, как их собратья вращают пластину по часовой стрелке, не только научались добывать корм сами, но и делали это привычным для данной популяции путем. Кстати, схема этого эксперимента и его результат были полностью аналогичны более раннему опыту на синицах — только в том случае вместо прозрачной пластины и раствора сахара была сдвижная дверь в кормушку с личинками.
Ученые обоснованно интерпретировали оба этих предшествующие эксперимента как аргумент в пользу наличия и у синиц, и у шмелей способности к социальному обучению. Совершенно новое для вида поведение явно передавалось от животного к животному и образовывало соответствующую традицию в популяции. При этом в обоих случаях находились особо сообразительные животные, которые изобретали наблюдающееся поведение самостоятельно, без обучения.
Сначала шмелей научили дергать за веревочки и играть в мячик. А потом поставили задачу, с которой не справится ни один шмелиный гений
В новом эксперименте на шмелях это было исключено за счет дополнительного уровня сложности задачи. На этот раз, чтобы открыть головоломку, шмелю недостаточно было просто повернуть прозрачную пластину: она не сдвигалась, если предварительно не был убран запирающий рычаг-задвижка. Поэтому сначала насекомому нужно было убрать эту задвижку и лишь потом можно было добраться до пластины и повернуть ее в нужном направлении.
Дополнительная сложность задачи заключалась в том, что в процессе открытия задвижки шмелям приходилось идти в противоположном от цели направлении — не к лунке с «цветком», к которому они так стремились, а в обратную сторону. Животное должно было понимать, что для того чтобы достичь своей цели, нужно в какой-то момент от нее физически удалиться — такое поведение далеко не тривиально и с трудом возникает естественным путем.
Вообще, на протяжении многих лет перед членами группы Ларса Читтки стояла довольно сложная задача: нужно было придумать головоломку настолько сложную, чтобы ни один даже самый умный шмель не мог самостоятельно без обучения с ней справиться, но и достаточно простую, чтобы животные могли хотя бы потенциально решить задачу по примеру сородичей.
Одна из первых их головоломок подразумевала обучение шмелей работе с веревочкой: искусственный цветок был также скрыт под слоем плексигласа, но его можно было достать, если за эту веревочку потянуть. Обучить этому было несложно — достаточно сначала скрыть цель пластиной лишь наполовину, потом на две трети и так далее. Механически приближать к себе «цветок» было для шмелей делом достаточно естественным, поэтому трудностей в обучении не возникало — в среднем насекомые осваивали новое поведение за пять часов. Тут интересно, что если веревочку складывали гармошкой — вследствие чего прямая связь между физическим усилием и приближением к цели исчезала, — то научиться трюку шмели так и не могли. Если же в опыте участвовали такие шмели, которые уже хорошо освоили трюк, то свернутая веревка их с толку не сбивала.
В следующем эксперименте группы шмелей учили играть в шарик — его нужно было доставить в центр игровой площадки, после чего насекомое получало порцию сахарного сиропа. Такому поведению обучали шмелей-демонстраторов, которые использовались для социального обучения остальных сородичей. Давая шмелям возможность использовать разные шарики, ученые смогли показать, что насекомое не просто механически воспроизводит поведение демонстратора, но действует целенаправленно. Если на площадке было три шарика, удаленных на разное расстояние от лунки, то шмели неизменно выбирали ближайший, даже если у него был совершенно другой цвет, чем тот, что использовался при обучении. Если же во время «уроков» ближайшие шарики были приклеены к подложке, а потому демонстраторы вынуждены были выбирать самый дальний, то шмели-ученики потом старались использовать ближайший. Иными словами, они не механически воспроизводили поведение учителя, а демонстрировали понимание цели своих действий. Фактически в этом эксперименте можно было вполне обоснованно говорить об использовании шмелями шарика в качестве орудия труда — такое поведение долгое время считалось свойственным лишь человеку, хотя и раньше было понятно, что это не так.
Несмотря на все эти удивительные результаты, описанные эксперименты плохо подходили для однозначной демонстрации социального обучения, выходящего за пределы того, чему шмель может научиться самостоятельно. Чтобы исключить все альтернативные интерпретации, понадобилось создать ту самую головоломку с вращающейся пластиной и рычагом, в которой общая задача разделена на два достаточно сложных этапа. Самостоятельно справиться с такой головоломкой шмели уже точно не могли — но как тогда обучить обращаться с ней демонстраторов, которые должны будут показывать пример остальным? В этом случае пришлось пойти на хитрость: ввести дополнительную награду за каждый шаг головоломки только для демонстраторов. Сначала эти шмели получали раствор сахара и за сдвиг рычага, и за вращение пластины, и только после того, как головоломка была хорошо освоена, первую награду постепенно отменяли, оставляя лишь награду финальную. Таким образом формировалось необходимое поведение, которое демонстраторы должны были передавать другим шмелям на своем примере.
Результаты нового эксперимента сводятся к следующему. Всего удалось обучить девять шмелей-демонстраторов, которые стабильно решали головоломку. Они работали с 15 шмелями-учениками, и пять из них научились решать эту сложную задачу. Ученые, конечно, провели и эксперимент с контрольной группой — таким шмелям просто предоставляли головоломку для самостоятельного изучения в течение очень длительного (для шмелей) времени. Но ни один из них, конечно, даже близко не подступился к решению. Животные поначалу интересовались новым предметом и пытались как-то добраться до лунки с сахаром. Но, не имея возможности хотя бы приблизиться к цели (ведь без открытия рычага даже сдвинуть пластину было невозможно), шмели быстро теряли интерес к головоломке.
С точки зрения статистики пять успешно обученных шмелей из 15 учеников не звучит как что-то достаточно убедительное. Но нужно понимать, что в данном случае речь не идет о случайном процессе: даже одного обученного шмеля было бы достаточно, чтобы доказать, что животные могут приобретать от своих сородичей поведение, явно выходящее за пределы генетически наследуемого репертуара. А значит, накопительная культура у животных все-таки возможна — даже если речь идет о существах, объем мозга которых составляет десятитысячные доли процента от мозга людей или высших обезьян.
Шмели удивляли своим поведением еще Дарвина и с тех пор постоянно исследуются этологами. Но главное, что выводы о социальном обучении относятся ко всем животным вообще
Шмели могут показаться странным объектом для изучения социального поведения и культуры, но история их исследования, как и многое в биологии вообще, восходит непосредственно к Чарльзу Дарвину. В 1884 году он оставил описание, возможно, первого примера социального обучения у этих животных:
Летом 1857 года я наблюдал гораздо более любопытный случай, когда одно насекомое, по-видимому, имитировало сложное действие другого, принадлежащего к другому роду. <…> Я видел, как несколько шмелей… прорезали своими челюстями нижнюю сторону чашечки [цветков фасоли] и таким образом высасывали нектар… <…> На следующий день я обнаружил, что все без исключения пчелы сосут [нектар] через отверстия, проделанные шмелями. <…> Я полагаю, что пчелы либо видели [поведение] шмелей… и понимали, что они делают… либо что они просто подражали шмелям… <…>
Если это подтвердится, то, я думаю, это будет очень поучительный случай приобретенного знания у насекомых. <…> Мы должны быть поражены, если бы один род обезьян перенял [поведение при кормлении] у другого… насколько же больше мы должны быть поражены в случае с племенем насекомых, столь выдающихся своими инстинктивными способностями, которые обычно полагаются в обратном соотношении с интеллектуальными!
Поведение, о котором говорит Дарвин, действительно регулярно наблюдается у насекомых-опылителей и называется воровством нектара. Шмели — это так называемые неспециализированные опылители, они собирают нектар с цветков самых разных растений. Обычно это проходит нормальным образом — через отверстие венчика, одновременно с опылением цветка. Но если венчик оказывается слишком длинным, а нектар — недоступным из-за короткого хоботка насекомого, некоторые шмели могут догадаться до того, чтобы надрезать основание чашечки и высосать нектар напрямую. Опыления при этом не происходит, растение от такого взаимодействия ничего полезного не получает, и именно поэтому такой способ сбора нектара и называется воровством.
То, что наблюдал Дарвин, было многократно воспроизведено в экспериментах и наблюдениях в дальнейшем. Более того, оказалось, что у воровства нектара могут быть свои особенности, напоминающие культуру. Так, британский энтомолог Дейв Галсон с соавторами показали, что в случае с малым погремком — растением, которое имеет удобные для надреза точки с двух сторон от цветка, — воровство нектара происходит по-разному. Некоторые шмели всегда проделывают отверстие слева, а некоторые — только справа от венчика. Такие предпочтения быстро распространяются в популяции и отличают одну от другой. В какой-то момент ученым даже удалось разметить на карте альпийских лугов участки, сплошь состоящие из надрезанных справа растений, и те, где цветки погремков были надрезаны слева. Более того, как и в наблюдении Дарвина, такое поведение могло передаваться между разными видами шмелей, а не только между близкими родственниками.
Нетрудно заметить, что в основе такого приобретенного поведения — социальный конформизм, то есть следование за большинством. Для шмелей он несет вполне очевидную выгоду: насекомые-опылители постоянно борются за экономию ресурсов, а имитация успешного поведения сородичей позволяет не тратить силы на то, что может оказаться невыгодным экспериментом. Конформизм свойственен вообще любым животным, но у насекомых он, по-видимому, особенно выражен. Подтверждением тому могут быть описанные выше опыты со шмелями, научившимися открывать свои кормушки одним определенным образом и создавшими вокруг этого традицию.
Ярче всего о силе конформизма для насекомых свидетельствуют недавние опыты на дрозофилах, проведенные энтомологами из Университета Тулузы. Оказалось, что при выборе половых партнеров самки дрозофил крайне чувствительны к тому, каких самцов предпочитают другие самки. В эксперименте молодые самки, помещенные в прозрачные шестигранные камеры, могли наблюдать за тем, каких партнеров выбирают самки, помещенные в соседние ячейки. В них, помимо самок, сажали пару искусственно окрашенных самцов, с одним из которых удавалось спариться. Если более удачливые самцы были окрашены, например, в зеленый, а менее — в розовый, то именно зеленых самцов предпочитали в дальнейшем самки, которые наблюдали за процессом.
Такой результат, возможно, звучит предсказуемо, но для насекомых такое поведение далеко не тривиально: мушке нужно не только понять, что те, кого она видит за стеклом, — это не какие-то абстрактные пятна, а представители ее собственного вида, но и догадаться, что процесс, за которым она наблюдает, имеет отношение к размножению — а не, скажем, к нападению хищника. Самым удивительным было то, что конформизм дрозофил оказался не просто сильным, но абсолютным: они неизменно предпочитали самцов только «успешного» цвета, даже если самцы другой окраски лишь немногим уступали по числу спариваний конкурентам. Соотношения 60 на 40 было достаточно, чтобы сделать окраску «успешной» и полностью закрепить предпочтения самок.
Этот и другие подобные эксперименты, обнаруживающие у насекомых конформистское социальное обучение, позволили говорить о возможности существования у них зачатков культуры — как ранее у высших обезьян или птиц. Но ни в одном из этих случаев нельзя было уверенно сказать, что распространение определенного поведения возможно только посредством социального обучения, что того же самого не достигнут отдельные гениальные особи. А значит, ни один из этих примеров не доказывал возможности существования культуры в ее истинном смысле.
Критики концепции культуры у животных подчеркивают, что все известные ее примеры до сих пор укладывались в рамки вариантов наследуемого поведения. Что хотя популяции и могут отличаться друг от друга тем, что предпочитают прокусывать цветок с левой или правой стороны или открывать кормушку тем или другим способом, но любое такое отличие лежит в пределах наследуемой «нормы» — того, что критики называют «зона латентных решений». В отличие от человека, ни в одном из этих случаев не проходит такого наследования поведения через обучение, которое могло бы накапливаться с поколениями и поднимать сложность поведения на уровень, где самый гениальный самоучка не смог бы самостоятельно это поведение переизобрести.
Результаты последнего эксперимента, проведенного группой Ларса Читтки, однозначно говорят о том, что по крайней мере потенциал для накопительного усложнения культуры есть даже у шмелей. В жизни шмели не занимаются решением головоломок и созданием новых технологий — но они могут это делать, если для этого возникают соответствующие условия. А значит, вопрос о том, почему все-таки у животных нет развитой культуры, а у людей она есть (как и вообще вопрос об уникальности человека), не может сводиться к отличию в когнитивных способностях.
Конечно, в случае шмелей разгадка может быть простой, связанной с их коротким временем жизни: с каждым сезоном состав популяции у этих перепончатокрылых полностью обновляется, не позволяя передать культуру и особенности поведения. Однако есть множество животных, для которых этот аргумент не работает, и отсутствие развитой культуры требует отдельного объяснения.
Заманчивее всего, конечно, было бы не найти это объяснение отсутствию культуры, а ошибиться в исходной посылке. То есть доказать, что у каких-нибудь дельфинов или китов есть та самая развитая культура, которую мы просто еще не понимаем.
Отдел «Разбор»