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只有7秒鐘記憶?魚類的智力其實超乎你的想像


鳳凰科學北京時間月日消息,據國外媒體報導,人們一直以為魚類是笨頭笨腦的動物,而且記性很差,但事實上,它們既能「數數」,也能穿越迷宮,甚至記住人的面孔。與電影《海底總動員》(F N)中的多莉(D)一樣,魚類一直被視為健忘的代名詞,可以在幾秒鐘內就忘掉一切。它們只...

- 2019年2月09日00時24分
- 【鳳凰科學】

鳳凰科學

北京時間2月8日消息,據國外媒體報導,人們一直以為魚類是笨頭笨腦的動物,而且記性很差,但事實上,它們既能「數數」,也能穿越迷宮,甚至記住人的面孔。

與電影《海底總動員》(Finding Nemo)中的多莉(Dory)一樣,魚類一直被視為健忘的代名詞,可以在幾秒鐘內就忘掉一切。它們只是在漫無目的地游泳,對外界的一切毫無察覺。然而在某些方面,一些魚類甚至可以像猿類一樣聰明。它們對細節的記憶可以維持數年,並且在判斷空間方面比人類表現更好。

在對待魚類的態度上,我們似乎有些過於草率。據估計,全世界海洋中生存著大約25萬種魚類,儘管它們的外觀和行為多種多樣,但在許多人看來,魚類基本上都是「愚蠢」的。

這種觀點可能還會因下意識的偏見而持續存在,追根溯源,這種偏見或許來自對生命演化的傳統看法。澳大利亞麥考瑞大學的庫勒姆·布朗是《魚類生物學雜誌》(Journal of Fish Biology)的助理編輯,他推測,許多人之所以低估魚類的聰明程度,是因為他們將魚類視為原始的動物。「實際上,現今地球上的大多數魚類都是與人類差不多同時演化出來的,」布朗說道。

我們或許是下意識地低估了魚類的認知能力,因為它們生活在與我們非常不一樣的棲息環境中;也可能因為我們被影視中傳達的觀點欺騙,加深了魚類健忘的印象;或者是因為我們單純地假設魚類不夠聰明,從而避免在處理魚肉料理時感到內疚。

一條擬刺尾鯛(Paracanthurus hepatus)

在《海底總動員》中,健忘的擬刺尾鯛(學名:Paracanthurus hepatus)多莉告訴尼莫:「我患有短期記憶喪失……幾乎會立即忘記事情。」然而,通過動物行為學家的研究,認為魚只有3秒鐘(或7秒鐘)記憶的普遍觀點已經被徹底否定。

不起眼的金魚可以記住三個月的事情,甚至可以在訓練之後,記住時間的差別。在1994年的一項研究中,研究人員訓練金魚推動一根操縱杆以換取獎勵,每天可操作的時間為1小時。金魚學會了利用這段時間,表明它們可以記住時間、學習並記憶。

這並不奇怪,養金魚的人經常能見到金魚游到水面乞求食物。該研究的作者之一、英國普利茅斯大學的菲爾·吉(Phil Gee)表示,魚類預測食物的能力使它們具有「競爭優勢和演化優勢」。

庫勒姆·布朗表示,許多魚可以在很長一段時間內回憶起細節。例如,根據他在2001年發表的一項研究,杜氏虹銀漢魚(學名:Melanotaenia duboulayi)為了躲避危險,可以在11個月內記住逃生路線。「它們的認知能力在許多方面與大多數陸地動物一樣好,在許多情況下還超過它們,」布朗說道。

孔雀魚(學名:Poecilia reticulata)可以解決由6個連續T型交叉點組成的迷宮問題。根據2007年2月發表的一項研究,這種頗受歡迎的寵物不僅學會了完成迷宮,而且在為期5天的訓練過程中,它們解決問題的速度越來越快,錯誤越來越少。

研究第一作者、義大利帕多瓦大學的Tyrone Lucon-Xiccato表示,孔雀魚的表現令人驚奇,甚至可以和老鼠相媲美。他說:「嚙齒類動物預計可以在類似的任務中獲得成功,因為它們已經演化到可以在類似迷宮的洞穴系統中生存。但是,魚類通常生活在(與迷宮)非常不同的環境中,因此迅速地學會穿越迷宮很出乎意料。」

Tyrone Lucon-Xiccato還指出,孔雀魚可能已經演化出了導航能力,因為在野生條件下,它們生活在遍布障礙物的溪流中。

和哺乳動物一樣,魚類也具有極好的空間感

根據2016年的一項研究,它們會利用感知到的流體靜壓等信息,來確定自己在三維空間中的位置。牛津大學的特蕾莎·伯特·德·佩雷拉(Theresa Burt de Perera)表示,魚類可以將空間信息以三維形式「編碼」起來,而包括人類在內的陸地動物則在垂向維度上感到困難。與老鼠不同,魚類可以準確地判斷垂直距離。

魚類在追蹤深度方面有著「優於人類」的能力

還有一些初步證據顯示,魚類具有類似「位置細胞」(place cells)的生理結構。科學家在大鼠大腦中發現了這種細胞,它們其實是動物在占據特定區域時會變得活躍的神經元。當動物身處不同地點時,其活躍的位置細胞也各不相同。因此,這些神經元被認為組成了哺乳動物的空間神經地圖。

魚類大腦中「位置細胞」所處的區域相當於人類大腦中的海馬體。魚類可能利用這些細胞來創造周圍空間的記憶。

除了導航能力,魚類還會使用工具,這是曾經被認為人類專屬的技能

隆頭魚科的幾種魚類會將海膽在石頭上撞碎,然後取食裡面的肉。據庫勒姆·布朗在2012年發表的一篇綜述稱,南美洲的慈鯛和隆胸大美鲶(學名:Hoplosternum thoracatum)會將魚卵粘在植物葉片和小塊岩石上,作為在巢穴受到威脅時的可攜式「託兒所」。

正在捕食的查達射水魚(Toxotes chatareus)正在捕食的查達射水魚(Toxotes chatareus)

在使用工具上,最讓人印象深刻的或許是查達射水魚(學名:Toxotes chatareus)。它們能利用水流作為武器,就像我們射箭一樣。這種魚從嘴裡射出的水流可以準確命中水面上方的昆蟲,它們甚至還能將光的折射角度計算在內,不會因為視差或昆蟲的位置而導致瞄準上出現偏差。

德國拜羅伊特大學的斯特凡·舒斯特爾(Stefan Schuster)是研究射水魚的權威。他發現,幼年射水魚似乎可以通過觀察更有經驗的射水魚來學習複雜的捕獵技巧——即使它們沒有新皮質(neocortex)這一大腦區域。在哺乳動物大腦中,新皮質與視力知覺、空間推理等高級功能有關。

在射出水流並擊中目標之後,射水魚會計算獵物落下來的地點,並以最快的速度衝過去,趕在競爭對手之前吃掉獵物。這一過程最短可以在40毫秒內完成。「這些決定結合了速度和複雜性,非常了不起,」舒斯特爾說道。

在某種意義上,射水魚做的是彈道學計算。當然,它們是在直覺水平上「進行計算」,就像優秀的足球運動員可以迅速完成一個完美的傳球,並預判其他球員會在哪裡接到球,而無需制定出具體的軌跡。

射水魚甚至還可以區分出人臉,此前只有靈長類動物能完成這樣的任務。

根據2016年的一項研究,射水魚可以從44個新面孔中挑選出一個熟悉的面孔。研究人員訓練射水魚用水流射擊的方式來識別熟悉的面孔,發現它們的準確率可以達到89%。研究作者、牛津大學的凱特·紐波特(Cait Newport)說:「射水魚可以學會這一任務的事實表明,識別人臉並不一定需要複雜的大腦。」

菲爾·吉表示,寵物金魚可能會辨別出主人的面孔,但目前對此還沒有證據。野生金魚生活在渾濁的水體中,它們對視力的依賴可能不如射水魚。

魚類還能夠區分出數量,就像鳥類一樣

在2013年的一項研究中,研究人員發現新出生的孔雀魚能夠在兩組物體中選擇數量較多的一組。研究作者、義大利帕多瓦大學的克里斯蒂安·阿格利羅(Christian Agrillo)說:「剛出生的小魚可以學會區分不同數量的兩組物體,這進一步證實了計數能力至少在出生時就部分展現了出來。」

對魚類來說,判斷數量十分重要,因為它們往往要通過加入更大魚群的方式來躲避掠食者。一些研究表明,魚類在被放入未知環境時,更傾向於加入兩個魚群中較大的一個。

阿格利羅認為,魚類在量化物體方面的能力與哺乳動物和鳥類不相上下。如果真的如此,那就意味著我們的計數能力可能要比原先想像的更為古老,甚至可以追溯到魚類和陸地脊椎動物分離的時候,即大約4.5億年前。

除了「做算術」,魚類還可以合作完成任務,甚至是與其他物種合作

蠕線鰓棘鱸(學名:Plectropomus pessuliferus)和鰓棘鱸(學名:Plectropomus leopardus)這兩種魚類,有時會與爪哇裸胸鱔(學名:Gymnothorax javanicus)合作,將獵物從狹小的岩石縫隙中趕出來。

蠕線鰓棘鱸和鰓棘鱸都會擺動頭部,邀請爪哇裸胸鱔一起去捕獵。

鰓棘鱸有時會找爪哇裸胸鱔(Gymnothorax javanicus)合作捕獵鰓棘鱸有時會找爪哇裸胸鱔(Gymnothorax javanicus)合作捕獵

在2014年的一項研究中,生物學家展示了鰓棘鱸如何迅速選擇最高效的爪哇裸胸鱔「獵手」。他們設置了一個鰓棘鱸無法接觸食物的裝置,這些鰓棘鱸很快意識到,它們需要一個合作者來幫助獲取食物。令人驚訝的是,它們選擇高效的裸胸鱔「隊友」的機率,要比選擇一個無效隊友的機率高三倍。

研究作者、劍橋大學的亞歷山大·韋爾(Alexander Vail)表示,這一實驗「進一步表明了一個相對較小的大腦——與溫血動物相比——並不能阻止至少一部分魚類擁有與猿類媲美甚至超過猿類的認知能力。」

一條在魚缸中漫無目的遊動的金魚可能沒那麼聰明,但射水魚和其他一些魚類正在挑戰我們對魚類大腦能力的認知。舒斯特爾表示,這個問題應該將我們人類的認知能力納入背景中,因為顯然早在人類出現很久之前,大腦智能就已經演化了很長時間。不過,對魚類「智力」的新認識是否足以讓我們不吃炸魚薯條,還有待觀察。


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