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新喀鸦善于使用工具获得美食

核心提示:传说中乌鸦会把石子投入瓶子垫高水位以便喝到瓶子里的水。最近,有研究显示,这或许不仅仅是个传说。英国伯明翰大学的研究发现,新喀里多尼亚乌鸦(简称“新喀鸦”)善于使用工具。研究人员采用了检眼镜摄像机,记录三只野生新喀鸦在诱饵的管道前其眼球的视野活动,发现它们的眼睛定位更前,而非横向定位,出现了异常的“双目重叠”。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年11月26日讯  传说中乌鸦会把石子投入瓶子垫高水位以便喝到瓶子里的水。最近,有研究显示,这或许不仅仅是个传说。英国伯明翰大学的研究发现,新喀里多尼亚乌鸦(简称“新喀鸦”)善于使用工具。研究人员采用了检眼镜摄像机,记录三只野生新喀鸦在诱饵的管道前其眼球的视野活动,发现它们的眼睛定位更前,而非横向定位,出现了异常的“双目重叠”。

  正是这种特殊视觉结构,使这种乌鸦能紧握工具并让其处于视野范围之内。科学家展望这种成像技术未来能应用于机器人研发等领域。究竟鸟类的视觉有多特别?在它们眼中所呈现的“世界”,和人类又有何区别?

  新喀鸦善于使用工具获得美食

  南太平洋新喀里多尼亚岛上土生土长的新喀鸦,是自然界非人类最会使用工具的其中一种动物。研究人员用特定摄像机研究乌鸦捕食幼虫的方法。乌鸦用树枝戳甲虫的幼虫直到虫子变得激动,接着用嘴上颌叼住树枝猛地拉出来,就能够成功获取猎物。

  研究人员把相关研究结果发表在《自然》杂志上。伯明翰大学的科学家表示:“我们可以非常准确地运用工具,那是因为人类有双手和宽双眼视觉,可以使工具准确定位在视线中。没有双手,鸟类就需要额外的技能并成功地对工具进行定位,新喀鸦已经进化到能掌握这项本领。”

  通过双眼检测事物的区域非常重要,因为它能帮助大脑判断物体所处的位置。而新喀鸦的眼睛拥有异常的“双目重叠”视觉效果。研究者发现,新喀鸦的双目重叠是61.5度,至少大于其他不太善于使用工具的乌鸦23.9度。因此,新喀鸦能紧握住工具并让其处在视野的范围之内。

  研究者认为,有效使用工具是一种高级认知能力,因为要弄明白因果关系、懂得推理、对过程进行计划等等。实际上,不管鸟类是否拥有这些能力,或是碰巧本能地可以完成任务,这种灵活使用工具的本领相比起简单的天性,已经很了不起。接下来,科学家们将会研究乌鸦们使用工具是否有助于其生存发展,比如寿命的延长、健康的改善或是繁衍问题。

  “双目重叠”使乌鸦的分辨能力更精确

  研究者发现,不同形状的视野地形需求促进了鸟类使用工具的本领。至今,在所调查的鸟类中,新喀鸦的双目重叠程度大幅提高了其视觉估计物体位置和大小的精确度。那么,鸟类独特的视觉条件,是否在它们使用工具这项本领上起到决定性作用呢?

  从事保护色及人类与鸟类视觉对比方面研究的肖枫博士在接受本报专访时表示,动物的捕食习性和生存环境决定了动物的形态和行为的进化,例如生存环境恶劣、食物短缺会导致一些开发能力强的动物去学习更多的捕食技巧和发现更多的食物资源,一些动物则会跟其他不同种的动物学习技巧甚至语言。综合考量乌鸦的生理构造,它们大脑发达,善于学习,嘴型比较直,更容易控制树枝,两眼之间的距离较近,“双目重叠”的视觉效果可以更精确地分辨物体的位置和大小,由于这些条件的综合作用,乌鸦才能“得心应手”地使用工具。

  新喀鸦“双目重叠”的程度和灵活使用工具的关联,是本次新发现的亮点。“鸟类的视觉复杂程度取决于它们本身的生存环境和食物种类。以昆虫或果实为食的鸟类,两眼之间的距离通常都比较宽阔,这便于它们在大范围内搜寻食物,但对食物的分辨度和精确度相对比较低。”肖博士说,“例如鸽子,它们可视的角度几乎是360度,‘双目重叠’范围约为40度,它们可以看见身后的环境,但它们的视野模糊,看静止的食物比较清晰,对快速运动的物体分辨度不高。

  而以其他鸟类、哺乳类、鱼类或两栖动物为食的鸟种,对食物的分辨度和精确度要求相对较高,两眼之间的距离通常比较狭窄,例如猫头鹰,它们的可视角度大约是110度, ‘双目重叠’范围约为70度,这使它们能精准地捕捉到快速奔跑中的田鼠。”

  “双目重叠”的程度跟动物两眼之间的距离、眼球转动的灵活程度以及眼球大小、视觉神经的进化有关,“我们相信不同品种的鸦类,在视觉方面会存在或多或少的差别。”肖博士说。“双目重叠”区域的增大以及“双目总和”效果的增强,能提高生物辨别和测量前方物体大小的精准度。例如使用的树枝长度是否与洞穴的深浅相当,这对使用工具的能力是有影响的。看到的物体越清晰,自然对工具的使用更灵活。“双目重叠”的范围越大,对物体的分辨越精确。

  鸦类或比其他鸟类更聪明

  在动物界,懂得使用工具的不多。其中,乌鸦的聪明是众所周知的。在纪录片《Discovery》中曾有专题报道,记录了乌鸦的智慧。比如,灌丛鸦感觉自己被竞争对手发现的时候,会将食物和住所隐藏起来,并试图阻挡敌人的入侵。还有研究发现,鸟类可以在镜子中认出自己。然而,通过使用工具的手段来获取美食是否乌鸦的专属本领?

  肖博士表示,会使用工具的鸟儿不只有乌鸦。“目前人们发现自然界中会使用工具的有好几种鸟类,它们使用工具的目的不同。有的使用工具捕食,有的使用工具求偶,它们使用的工具种类也不一样。比如伯劳和缝叶莺,它们使用带刺植物或小树枝缝纫筑巢;加拉帕戈斯群岛的啄木雀能选择和改变树枝的长度,将其改造为‘探针’,方便捕食;澳大利亚的雄性缎蓝园丁鸟在求偶的时候用木炭和唾液的混合物涂抹求偶‘凉亭’的外墙,为了防止未干的混合物滴落,它会用树皮挡在墙上;还有的鸟类会用石头打开坚硬的食物外壳,就像人类使用锤或钻。”此外,青鹭会使用面包作为捕鱼的诱饵, 人工饲养的美冠鹦鹉在饮水位太低时,会用半个空的胡桃壳来舀水喝。

  乌鸦之所以“聪明”,主要是它们解决问题的能力比较强。肖博士介绍,就目前的研究而言,我们可以说,比起其他已知的鸟种,鸦类在解决问题和使用工具的能力上更突出,因此也成为动物智能研究的对象。另外,很多鸦科鸟类都是群居生活,这促进了个体之间的相互学习和帮助,就我们所知道的鸦类中,除了新喀鸦,渡鸦也是比较常用的实验对象。当然,除了乌鸦,还有其他“聪明”的鸟类,比如涉及语言时,人们更倾向于用鹦鹉或者斑胸草雀作为研究对象。

  鸟儿看到的世界与人类不同

  肖博士介绍,与人类不同,鸟类有四种视锥细胞,而人类只有三种。大多数鸟类,特别是雀形目,比如常见的蓝山雀、大山雀等,可以看到人类看不见的紫外线反射。我们看到的只能是光线的反射,其中的紫外线会伤害人类的视觉系统,所以紫外线视觉的退化是对我们视觉系统的一种保护。而在鸟类的眼睛里,有一种被称为“油滴”的物质,可以阻挡紫外线的伤害,就像墨镜一样。

  紫外线视觉对于雀形目鸟类来讲很重要,被称为雀形目鸟类之间的“秘密沟通渠道”。例如蓝山雀,在人眼里,雄鸟雌鸟的体型颜色是一样的,但在紫外线反射下,它们呈现出不同的图案,雌鸟和雄鸟可以清楚地辨别对方。大多数植物的果实能反射紫外线,而树叶和树干是不能的,所以在鸟类的视野里,树叶树枝比较暗淡,果实相对来讲十分清晰,就像我们看到荧光色一样,因此它们在高空高速飞行时,对树上果实的多寡能一目了然。紫外线在清早和傍晚都比较强烈,这也是为什么鸟类多在清早和傍晚出来觅食的其中一个原因。此外,一些大型的鸟种没有紫外线视觉,例如鹰、隼,它们主要是依靠颜色视觉来辨认事物,跟人类所看到的世界差不多。

  鸟类特殊视觉或能应用于机器人

  过去研究已发现,海豚、大象等非灵长类动物会运用工具。新喀鸦之所以占有“特殊”地位是因为它们精准的视觉和对工具的灵活使用。“灵长类动物进化出灵活的双臂和手指,而大象有比较灵活的鼻子,比起这些动物,鸟类在同等环境或者是完成同样的任务时没有那么灵活。它们只能依靠喙和爪子。”肖博士说。但通常我们不会说哪一种更加发达,哪一种是退化,因为不同生物的生存环境不一样,生存能力的要求也不同。它们没有进化出这样的能力,是因为其生存环境不需要它们运用这种能力。至于鸟类使用工具的能力会往哪个方向发展,这跟它们的形态进化或者生存环境的变化有关,这是科研人员没有办法精准预测的。

  她认为,鸟类甚至其他动物对工具的使用已不是一个新的研究课题,目前更多是聚焦于动物感官的进化,研究动物是怎样实现这些行为的,例如这一项新发现。“通过不断的探索,我们已经不再停留在惊叹‘原来我们不是唯一可以使用工具的生物’这样一个感悟上,而更多的是在研究这些课题:其他生物和人类感官感知的不同,它们的生理进化是怎样实现这一切的,以及与人类的对比。这些研究成果将大量应用在人工视觉和成像术上,例如机器人的研发、安保系统对人像的识别等等。”她说。

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编辑:Cassie.D

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