海洋生物中的天才——章鱼

文章作者:李星儿 | 2016-07-16
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一只移动中的真蛸(学名:Octopus vulgaris),该物种即通常所说的普通章鱼一只移动中的真蛸(学名:Octopus vulgaris),该物种即通常所说的普通章鱼

一只正在举起贝壳的条纹蛸(学名:Amphioctopus marginatus)一只正在举起贝壳的条纹蛸(学名:Amphioctopus marginatus)

  新浪科技讯 北京时间7月8日消息,当你像章鱼一样聪明的时候,逃离水族馆就变得轻而易举了。2016年4月,新西兰国家水族馆就发生了这样的事情,一只名为“Inky”的章鱼成功实现了胜利大逃亡。当时,Inky所处的水族缸在夜晚是半开状态,它利用了这一疏漏,从水族缸里爬了出来,走过房间并钻入一个排水口,穿过50米长的水管之后,它回到了外海中。

  Inky的成功再次向我们证明:章鱼是地球上最聪明的生物类群之一。下面让我们来盘点章鱼的8种行为,了解它们到底能有多聪明。

北太平洋巨型章鱼(学名:Enteroctopus dofleini)北太平洋巨型章鱼(学名:Enteroctopus dofleini)

  聪明的计划

  珍妮弗·马瑟(Jennifer Mather)是加拿大莱斯布里奇大学的比较心理学家,从1972年开始她就在研究章鱼。1984年,在百慕大海域野外工作的一次相遇中,她意识到章鱼可能远比人们所认为的聪明得多。

  马瑟观察到一只真蛸(学名:Octopus vulgaris,又被称为普通章鱼)捕捉了几只螃蟹,并带回巢穴里吃。突然,这只章鱼猛地冲到2米之外,用触腕抓起一块石头,带回巢穴。这样又来回重复了三次,它在住处前方筑起了一道石墙。似乎是对这道防御十分自信,之后它就在石头屏障后面睡着了。

  马瑟认为,这个例子以及其他一些例子证明,章鱼有能力进行长远的考虑,并能安排好行动的次序。“这一切向我表明,这种动物对于它想要的东西有一个思维蓝图,并且能够做出计划,”马瑟说,“这与我们在研究动物时所认为的刺激—反应模式有很大差别。”

太平洋红蛸(学名:Octopus rubescens)太平洋红蛸(学名:Octopus rubescens)

  工具的使用

  马瑟和她的同事们认为,利用石头筑起防御的“石墙”可以被视为使用工具。不过,有人对此并不赞同,他们认为这可能只是章鱼出于本能的行为,而不是经过计算的结果。这里就要说到条纹蛸(学名:Amphioctopus marginatus)了。2009年,澳大利亚墨尔本维多利亚博物馆的朱利安·芬恩(Julian Finn)及其同事发现了条纹蛸使用工具的有力证据。

  这些条纹蛸挖出落在海底的废弃椰子壳,用水流清洗它们,有时还会把它们堆起来,并携带着移动多达20米的距离,再重新组合成一个庇护所。在潜水者拍摄的视频中,这种章鱼先是把贝壳凸出的一面朝下,然后把触腕扩展到贝壳上方,以一种非常喜剧的方式爬过海床。

  朱利安·芬恩指出,虽然这种缓慢、笨拙并耗能的移动方式使它们在面对掠食者时更加脆弱,但它们愿意接受这些风险,以换取未来能获得保护。这是一个结论性的证据,表明章鱼能真正地使用工具。

一只拟态章鱼(学名:Thaumoctopus mimicus)把自己伪装成有毒的鳎鱼一只拟态章鱼(学名:Thaumoctopus mimicus)把自己伪装成有毒的鳎鱼

  会玩的章鱼

  玩耍经常被认为是拥有更高认知能力的动物的专利。很难精确地定义什么是“玩耍”,但是在广义上,玩耍可以视为一种不会带来立即的益处,而只是提供乐趣的活动。

  在与研究哺乳动物玩耍行为的同事交流之后,马瑟开始思考章鱼是否也会玩耍。她与西雅图水族馆的科学家罗兰·安德森(Roland Anderson,于2014年去世)合作,设计了一个实验。

  他们将8只北太平洋巨型章鱼(学名:Enteroctopus dofleini)放入没有放置其他东西的水族缸中,然后在超过10次的实验中,给它们一些能漂浮的塑料药瓶。一开始,这些章鱼都把药瓶放到嘴里,显然是想知道能不能吃,之后药瓶就被丢到一边。

  然而,经过几次实验后,其中两只章鱼开始对着药瓶喷出水流。这些药瓶开始在水族缸另一端翻滚,水流将它们又送回到章鱼身边。研究者于1999年发表了研究结果,并认为这是一种探索性的玩耍行为。

  “罗兰给我打电话,说‘他在拍着那个球’,”马瑟说道。她认为,这些章鱼确实是在与药瓶玩耍。这类似于人类儿童开始与陌生物体玩耍的过程——心理学家科妮·赫特(Corinne Hutt)几十年前就对此做了阐述。

  “如果你让一只章鱼处于任何新的环境,它做的第一件事就是去探索,”马瑟说,“我想这就是赫特所说的,儿童会从‘这个物体有什么用’转变为‘我能用这个物体来做什么’,而这些章鱼就在做这些事情。”

真蛸(学名:Octopus vulgaris)又被称为普通章鱼真蛸(学名:Octopus vulgaris)又被称为普通章鱼

  快速学习

  马瑟和安德森很愉快地做出结论:他们的章鱼确实在玩耍,虽然只有两只这么做。之前的研究已经显示,章鱼具有不同的个性。这意味着,章鱼个体会表现出稳定的行为方式,与其他小伙伴都不相同。

  对于那些经常与章鱼打交道的人来说,这一点毫不出奇。举例来说,养在水族馆里的章鱼常常有特别的名字,这跟它们应对人类的方式有关。马瑟和安德森着手对这些个性差异进行测量。他们在水族缸里养了44只太平洋红蛸。在两周时间里,每隔一天,一位研究者打开水族缸盖子,把头伸进去,然后用试管刷触碰章鱼,并给它们美味的螃蟹吃。

  研究人员记录了19种不同的反应。在1993年发表的一项研究中,他们确定了个体间显著并且稳定的差异。比如,一些章鱼通常会较为被动地做出反应,而另一些则显得过分好奇。

  “人们经常说热带雨林是十分复杂的环境,但近海的珊瑚礁更是如此,”马瑟说,“章鱼有许多潜在的天敌,还有很多众多可供捕食的猎物,考虑到它们所处的环境多种多样,变化极多,因此不同个体不是精确地适应相同的生态位也就说得通了。”

  在2001年发表的一项后续研究中,研究者发现了章鱼将个性特质传递给后代的证据。由于章鱼并不抚养后代,因此这一结果预示着它们的个性至少有一部分是遗传的。马瑟认为,这些不同的个性可能正是许多章鱼具有高级认知能力的原因,能使它们快速地学习和适应不同的环境。

  伪装大师

  演化军备竞赛使动物发展出许多迂回曲折的手段来互相欺骗。水游蛇会装死来避免被吃掉,一些雄性鱼类会伪装成雌鱼来尽可能获得繁殖利益,还有一些鸟类会用假装受伤的翅膀来引开掠食者,使其不对后代造成伤害。

  不过,在所有伪装者中,拟态章鱼(学名:Thaumoctopus mimicus)毫无疑问是“伪装大师”头衔的最有力争夺者。其他章鱼能改变体色和皮肤纹理来欺骗掠食者,而拟态章鱼是唯一一种能模拟其他动物形态的章鱼。它们能改变形状、运动和行为方式,模仿至少15个不同物种。

  在沙质海底移动的时候,拟态章鱼会把触腕贴着身体放平,并像有毒的鳎鱼一样上下起伏地游动。在开阔水域中游动时,它们又会模仿蓑鲉——同样是有毒的。拟态章鱼的另一个把戏是,将6只触腕放入一个洞穴里,然后伸出剩余的两只触腕,就像一条灰蓝扁尾海蛇,当然,这种海蛇也是有毒的。

加州双斑蛸(学名:Octopus bimaculoides)加州双斑蛸(学名:Octopus bimaculoides)

  解决问题

  章鱼能通过尝试错误法来找到解决问题的最好方法。在2007年发表的一项研究中,马瑟和安德森观察了北太平洋巨型章鱼尝试摄食不同贝类的方式。它们会打碎外壳比较脆弱的贻贝,拉开相对较硬的花蛤,并用齿舌钻入非常有力的蚌蛎外壳,从而吃到美味的贝肉。如果三种贝类都在眼前,章鱼会更青睐贻贝,因为它们费最少的力气就能饱餐一顿。

  接下来,研究者用线将花蛤保持在闭合状态,试图迷惑这些章鱼。然而,它们只是改变了一下技巧就解决了这一问题。马瑟总结称,这些章鱼能基于非视觉信息进行学习。“这告诉我们,章鱼是解决问题的高手,”她说,“为了达到相同的目的,它们具有不同的策略,而且会首先使用最容易的那种。”

  迷宫测试

  在百慕大海域调查期间,马瑟观察到,章鱼在捕猎之后返回巢穴时并没有回溯它们外出时的路线。它们会在后来的捕猎中一个接一个地造访生活范围内的不同地方。在发表于1991年的一项研究中,马瑟总结称,章鱼具有复杂的记忆能力。它们能记住已知捕食地点的价值,以及最近造访过哪些地方。

  当动物利用地标来帮助导航时,它们必须理解地标在环境中的关联性。这种能力被称为“条件区辨”,传统上被视为一种复杂的学习形式:某种只有脊椎动物才具备的能力。

  在2007年发表的一项研究中,宾夕法尼亚州米勒斯维尔大学的琼·博尔(Jean Boal)把加州双斑蛸(学名:Octopus bimaculoides)放入了两个不同的迷宫。每次试验中,章鱼必须从一个照亮的水族缸中央爬回黑暗的洞穴,这是它们更加喜欢的环境。为了达成目标,它们还必须避开一个假洞穴,那里面被一个颠倒的玻璃瓶堵住。

  经过5次试验,大部分章鱼都学会了识别自己所处的是哪一种迷宫,并立即朝着正确的洞穴移动。琼·博尔认为,这一结果显示章鱼的确具有条件区辨的能力。

拟态章鱼(学名:Thaumoctopus mimicus)拟态章鱼(学名:Thaumoctopus mimicus)

  相似而又不同

  在许多方面,章鱼的大脑与我们的大脑很类似。它们具有折叠的脑叶,与脊椎动物类似,而这一特征被视为复杂性的表现。此外,章鱼大脑的电生理模式也与哺乳动物十分相似。

  章鱼还具有单眼视觉,即它们喜欢一只眼的视觉胜过另一只眼。这一特征通常出现在那些大脑两个半球具有不同特殊功能的物种中,最初还被认为是人类独有,并且与更高的认知技能(比如语言)有联系。

章鱼甚至在储存记忆的方式上也与人类相似。它们使用的是被称为“长期增强作用”的过程,能够加强大脑细胞之间的连接。这些相似性令人震惊。人类与章鱼最近的共同祖先要追溯到很久远的时期——很可能是多细胞生命历史的最初阶段,并且是一种非常简单的生命。也就是说,这种大脑结构的相似性是独立演化出来的。

  比这些相似性更加令人不可思议的是差异性。在章鱼5亿个神经细胞中,有超过一半位于它们的触腕上,这意味着这8只触腕既能够独立行动,也能够彼此互相合作。研究者发现,在切断章鱼的一只触腕后,在捏起来时这只触腕还会收缩,甚至是在切断一小时之后还会如此。很显然,章鱼的触腕在相当程度上能够自主活动。

  人类大脑可以被视为控制中枢,而章鱼的智能或许是分散在神经元网络中,有点像互联网。如果这一结论成立,那我们就有必要重新审视它们高超的认知和逃脱能力。Inky和它的近亲们或许会促使我们以新的方式思考智慧的本质。

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