啥鳥智商高？科學(xué)實(shí)驗(yàn)見分曉
撰文 | 趙政東
責(zé)編 | 王承志
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中學(xué)教科書中曾引用恩格斯的名言：“能夠制造和使用工具是人和動(dòng)物的本質(zhì)區(qū)別”。誠(chéng)然，大多數(shù)動(dòng)物都不擅長(zhǎng)使用，更不用說制造工具。在人們的印象中，只有一些較為高級(jí)的靈長(zhǎng)類動(dòng)物，如大猩猩，可以利用樹枝折成自己需要的程度然后去蘸白蟻吃。而在其他動(dòng)物中并不會(huì)發(fā)展出使用工具的“高級(jí)技能”。
然而，鳥類學(xué)家們并不這么看，至少烏鴉就是一個(gè)特例。2005年，在華盛頓的一次科學(xué)會(huì)議上，加拿大麥吉爾大學(xué)（The McGill University）的列斐伏爾（Louis Lefebvre）發(fā)布了一項(xiàng)鳥類智商的研究報(bào)告，他們總結(jié)了2000份自然界中鳥類創(chuàng)新取食的觀察報(bào)告和75年內(nèi)在世界各國(guó)發(fā)表的鳥類研究論文，列出了一份鳥類智商排名，其中烏鴉名列第一?？茖W(xué)家們很早就注意到，有些種類的烏鴉能夠使用甚至制造工具來幫助自己找到食物。相比于其他大部分只能靠自己的喙和爪子來取食的鳥類，烏鴉的這種技能真的是智慧的多，智商排名第一名副其實(shí)！那么，我們來認(rèn)識(shí)一下這群機(jī)智的烏鴉吧。
在《伊索寓言》中有一則很有名的故事《烏鴉喝水》，這則寓言的內(nèi)容現(xiàn)在已被科學(xué)家們證實(shí)。在一項(xiàng)發(fā)表于《公共科學(xué)圖書館 — 綜合》的研究中，來自新西蘭的動(dòng)物學(xué)家杰伯特（Sarah A. Jelbert）等參照《伊索寓言》中的模式對(duì)新喀鴉（New Caledonian Crows）的覓食行為進(jìn)行了研究。
他們將食物置于裝有水的玻璃管中，由于距離管口有一段距離，新喀鴉并不能直接接觸到食物。然而，他們很快就發(fā)現(xiàn)，將管子旁邊的小石塊投入水中，食物便會(huì)上升，直至可以啄到食物。不僅如此，他們還能區(qū)分裝有沙子和水的瓶子，因?yàn)橄蜓b有沙子的玻璃管中投擲石子，并不會(huì)使食物上升（圖1A）；他們能區(qū)分輕的物塊和重的物塊，因?yàn)檩p物塊擲入水中只會(huì)漂浮起來（圖1B）；他們會(huì)使用實(shí)心的物塊，而不使用空心的物塊，因?yàn)楹笳卟粫?huì)使液面上升（圖1C）；他們還會(huì)在細(xì)瓶子和粗瓶子（圖1D），在高水位和低水位瓶子之間做出明智的選擇（圖1E）；更令人驚奇的是，在U 形管實(shí)驗(yàn)中，右邊的玻璃管和中間的食物管相連，而左邊不相連，新喀鴉經(jīng)過幾次嘗試后，便正確選擇了與食物相連的玻璃管（圖1F）。
?圖片（1），不同模式下測(cè)試烏鴉從水中獲取食物的能力。截取自：Crows 'clever' as human seven-year-old (http://www.abc.net.au/science/articles/2014/03/27/3972001.htm)
新喀鴉是生活在南太平洋新喀里多尼亞島上的熱帶烏鴉，他們聰明、好奇、喜歡玩耍，更奇特的是，他們非常擅長(zhǎng)使用工具，甚至能用周圍的材料自己制造工具。一位研究新喀鴉行為長(zhǎng)達(dá)十多年的鳥類學(xué)家，英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)的魯茲（Christian Rutz）說，新喀鴉是已知的極少數(shù)會(huì)使用工具的鴉科動(dòng)物（鴉科，Coridae，共23屬117種，總的來說包括烏鴉、渡鴉、禿鼻烏鴉、穴烏、喜鵲、樹鵲、灰鳥等鳥類）。比如下圖，他們會(huì)將一些樹枝彎曲以“抓取”縫隙中的食物。
?隨機(jī)捕獲的野生烏鴉，他們將樹枝等彎曲成“鉤”，以“掏取”樹洞中的食物。圖片選自：Rutz C, Sugasawa S, van der Wal J E M, et al. Tool bending in New Caledonian crows[J]. Royal Society Open Science, 2016, 3(8): 160439.
新喀鴉是唯一天生會(huì)使用的工具的鴉科動(dòng)物嗎？這個(gè)問題一直困擾著研究新喀鴉十多年的鳥類學(xué)家魯茲。而且，由于沒有其他同屬物種作為比較，這種使用工具行為的演化起源一直無法進(jìn)行研究。后來圣地亞哥動(dòng)物園（San Diego Zoo Global）的飼養(yǎng)員注意到，另一種熱帶鴉科——夏威夷烏鴉（Corvus hawaiiensis，通稱‘a(chǎn)lal?。?/span>也非常擅長(zhǎng)使用工具。他們便與魯茲等合作，對(duì)夏威夷烏鴉的行為開展研究。近期，研究結(jié)果作為封面文章發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》上。
?左圖：一只夏威夷烏鴉正在“認(rèn)真”的用嘴銜著小樹枝從洞中取食。來自：https://cosmosmagazine.com/biology/hawaiian-crows-wield-tools-like-their-new-caledonian-cousins
右圖：《自然》期刊封面——“隱秘”的天才，Ken Bohn/San Diego Zoo Global（封面攝影）
夏威夷烏鴉主要生活在森林中，主要食物是蜥蜴、種子、昆蟲等。但是，在21世紀(jì)初，夏威夷烏鴉在野外已經(jīng)滅絕（可能因?yàn)闂⒌馗淖?、人們的獵殺、瘟疫的傳播等原因），目前存活的均為人工飼養(yǎng)。因此研究人員們就以現(xiàn)存109只飼養(yǎng)的夏威夷鴉中的104只（其余5只因健康原因未參與）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
首先，他們?cè)O(shè)計(jì)了兩種不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，一種是鉆有數(shù)個(gè)水平和豎直的小孔與凹槽的一節(jié)樹干，另一種是同樣有數(shù)個(gè)小孔與凹槽的木制小平臺(tái)。然后，他們?cè)诳着c槽中放置食物，以觀察烏鴉使用工具的情況。研究人員增田（Bryce Masuda）說：“很久以來，我們就知道夏威夷烏鴉非常聰明，但在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之前，我們都沒有意識(shí)到夏威夷烏鴉有多擅長(zhǎng)使用工具?！?/p>
舉例來說，幾乎所有的烏鴉都會(huì)使用工具，78%的烏鴉會(huì)自發(fā)使用棍子試探無法直接觸及的食物，所有成功的嘗試只有一例耗時(shí)超過一分鐘。這些烏鴉能找到長(zhǎng)度合適的木棍并換掉不合適的木棍，而且頻繁出現(xiàn)改造工具的情況。在單獨(dú)測(cè)試的烏鴉中，有67%懂得把過長(zhǎng)的木棍啄短。14%的烏鴉會(huì)用周圍的樹枝等材料自制工具。工具的使用情況與性別無關(guān)，卻和年齡有關(guān)：93%的成年鴉都會(huì)使用工具，而幼年鴉的比例為47%。
?用來測(cè)試烏鴉利用工具取食能力的裝置。圖片來自：Rutz, Christian, et al. "Discovery of species-wide tool use in the Hawaiian crow." Nature 537.7620 (2016): 403-407.
那么，這種復(fù)雜的工具使用模式是這些烏鴉與生俱來的呢？還是經(jīng)過后天學(xué)習(xí)（向其他烏鴉學(xué)習(xí)或者向人類學(xué)習(xí)）的呢？
科學(xué)家們認(rèn)為是前者。因?yàn)?，第一，幾乎所有的烏鴉都具有使用工具的能力；第二，他們將7只幼年烏鴉進(jìn)行獨(dú)立飼養(yǎng)，使其既不能向其他成年鴉學(xué)習(xí)這種技能，也不能向人類學(xué)習(xí)，這群未經(jīng)學(xué)習(xí)的夏威夷烏鴉依然表現(xiàn)出了豐富的工具使用行為。這兩個(gè)事實(shí)，以及其他一些證據(jù)表明，使用工具是夏威夷烏鴉的一種本能行為。他們的覓食行為需要他們不停的到處找東西，這種用工具輔助覓食的傾向可能是由此導(dǎo)致的，并且已經(jīng)刻入基因。當(dāng)然，個(gè)體學(xué)習(xí)和社交對(duì)他們的行為也會(huì)有重要的影響。此外，由于夏威夷烏鴉在野外已經(jīng)滅絕，我們無法觀察其野外的生活情況，目前的觀察結(jié)果傾向于認(rèn)為他們?cè)谝巴庖灿心芰κ褂霉ぞ摺４送?，由于夏威夷鴉與新喀鴉關(guān)系較為疏遠(yuǎn)，但是生活環(huán)境相似：均生活在偏遠(yuǎn)的熱帶島嶼。作者認(rèn)為，正是這種相似的生態(tài)條件——如本地獵物覓食競(jìng)爭(zhēng)較小和被捕食風(fēng)險(xiǎn)不高——促進(jìn)了他們趨同進(jìn)化，學(xué)會(huì)了使用工具覓食，并進(jìn)化為一種本能行為。
目前，全世界僅剩100多只圈養(yǎng)的夏威夷烏鴉，但在今年晚些時(shí)候，其中一些烏鴉將被放歸自然，科學(xué)家將可以在野外觀察他們的工具使用行為。夏威夷烏鴉也將有望在野外得以復(fù)蘇，這或許很困難，我們期待這一天的到來！
參考資料：
1. BBC News：Crows and jays top bird IQ scale：http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4286965.stm
2. Sol, Daniel, et al. "Big brains, enhanced cognition, and response of birds to novel environments." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102.15 (2005): 5460-5465.
3. Jelbert, Sarah A., et al. "Using the Aesop's Fable paradigm to investigate causal understanding of water displacement by New Caledonian crows." PloS one 9.3 (2014): e92895.
4. Rutz, Christian, et al. "Discovery of species-wide tool use in the Hawaiian crow." Nature 537.7620 (2016): 403-407.
5. Rutz, Christian, et al. "Tool bending in New Caledonian crows." Royal Society Open Science 3.8 (2016): 160439.
6. Nature自然科研：本周Nature封面研究：善用工具的夏威夷烏鴉（視頻）
視頻資源：
1. Crows 'clever' as human seven-year-old ：http://www.abc.net.au/science/articles/2014/03/27/3972001.htm
2. Nature Vedio: http://www.nature.com/nature/journal/v537/n7620/full/nature19103.html#videos
