Рыбы обладают способностью к дедукции

Агрессивная африканская рыбка Astatotilapia burtoni проявляет недюжинную сообразительность, когда дело касается ее шансов на победу в очередном поединке

Американские биологи показали, что рыбы способны делать логические умозаключения на основе косвенных данных, справляясь с тестами на так называемую транзитивную логику не хуже четырехлетних детей. Наблюдая поединки между пятью самцами своего вида, африканская рыбка астатотиляпия делает правильные выводы о положении каждого из соперников в «турнирной таблице» и безошибочно определяет, какой из двух самцов сильнее, даже если они никогда не сражались друг с другом и имеют равное число поражений и побед.

Одним из важных компонентов мышления считается способность делать «транзитивные логические выводы» (transitive inference). Так называют умозаключения о связях между объектами, сделанные на основе косвенных данных. Например, транзитивным является следующий вывод: «если А > B и B > C, то A > C». Способность к транзитивной логике вначале была описана как один из рубежей в умственном развитии детей, затем была зарегистрирована у обезьян, крыс и некоторых птиц (голубей, ворон) — то есть у высших животных, в сообразительности которых мало кто сомневается.

Этологи из Стэнфордского университета (США) сумели показать, что рыбы тоже владеют транзитивной логикой. Ученые ставили опыты на аквариумной рыбке Astatotilapia burtoni, самцы которой отличаются ярко выраженным территориальным поведением и агрессивностью. Они отстаивают свое право на владение территорией в непрестанных поединках с другими самцами. Самец, раз за разом терпящий поражение в этих схватках, не имеет шансов обзавестись семьей. Неудачники впадают в глубокую тоску: они теряют характерную яркую окраску, а заодно и интерес к противоположному полу. Впрочем, всё еще может измениться: природные местообитания астатотиляпии отличаются нестабильностью, и после очередной катастрофы местного масштаба, вызванной колебаниями уровня воды или прогулкой стада гиппопотамов, самцам часто приходится делить участки заново (см. одно из последних исследований, посвященных поведению этих рыб: Social Opportunity Produces Brain Changes in Fish).

Ученые предположили, что рыбки должны уметь определять силу потенциального противника. Гораздо больше шансов на успех (и, следовательно, на продолжение рода) будет иметь тот самец, который сумеет благоразумно уклониться от схваток с заведомо более сильными соперниками, и завоюет себе участок, потеснив слабейших. Предварительные опыты подтвердили это предположение. Оказалось, что самцы астатотиляпии действительно предпочитают держаться подальше от сильных соперников, причем о силе конкурента рыбы судят, в частности, по результатам его схваток с другими самцами. Например, самцу-«наблюдателю» показывали через стекло бой двух других самцов, в котором, естественно, кто-то побеждал, а кто-то проигрывал. Затем «наблюдателя» сажали в центральный отсек аквариума, разделенного на три части стеклянными перегородками, а в два крайних отсека сажали победителя и побежденного. «Наблюдатель» в такой ситуации гораздо больше времени проводил в той половине своего отсека, которая граничила с отсеком проигравшего самца.

Такая особенность поведения делает астатотиляпию замечательным объектом для изучения рыбьего мышления. Ученые поставили очень простой и красивый эксперимент, чтобы выяснить, способны ли рыбы к транзитивной логике.

Первый этап эксперимента состоял в «обучении» самцов. Схема экспериментальной установки показана на рисунке.

Схема аквариума, в котором проводились опыты. В центре — наблюдатель (bystander). Самцы a, b, c, d, e сидят каждый в своем периферическом отсеке. На рисунке показан один из «учебных боев», которые должны были дать наблюдателю представление о силе соперников. В данном случае к самцу a пересадили самца b, а наблюдатель смотрит, как они дерутся. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature

Самец-«наблюдатель» последовательно наблюдал схватки, в которых участвовали пять других самцов (a, b, c, d, e). Все самцы были примерно одинаковыми по размеру и силе. В такой ситуации экспериментаторам было очень легко контролировать исход поединка. Рыбки яростно защищают территорию, которую считают своей, поэтому побеждает всегда «хозяин» данного отсека аквариума, а тот, кого к нему подсадили, обречен на поражение.

Наблюдателю давали посмотреть четыре поединка: в первом из них самец а побеждал самца b, затем b побеждал c, c – d, и, наконец, d одерживал верх над e. Таким образом экспериментаторы пытались внушить наблюдателю, что пять соперников по своей силе располагаются в следующем порядке: a > b > c > d > e. Всего таким способом было «обучено» восемь самцов-наблюдателей.

Чтобы проверить, какие выводы сделал наблюдатель из увиденного, ученые воспользовались методикой, описанной выше, то есть предлагали наблюдателю «на выбор» двух самцов и смотрели, к кому он будет держаться ближе.

Сначала наблюдателям предлагали сделать выбор между a и e, то есть крайними членами ряда. Обученные рыбки безошибочно сочли слабейшим самца e и держались ближе к нему, чем к а. Однако этот результат еще не доказывал способности рыб к транзитивной логике. Хотя наблюдатели не видели схватки непосредственно между a и e, первого из этих самцов они видели только победителем, а второго — только побежденным. Это вполне могло стать основой для «правильного» умозаключения и без осмысления всей цепочки побед и поражений.

Критическим моментом всего исследования стал опыт, в котором наблюдателям предложили сделать выбор между самцами b и d. Каждого из этих самцов наблюдатели видели в двух поединках, и на счету у каждого была одна победа и одно поражение. Тут уж без транзитивной логики никак нельзя вычислить, кто сильнее. Тем не менее рыбы не ошиблись: они держались ближе к d, считая его слабейшим.

Необходимо отметить, что общая схема эксперимента в точности соответствует классическим тестам на транзитивную логику, применяемым при исследовании умственных способностей детей. Удивительно, что рыбы успешно справились с тестом, с которым обычно не справляются дети младше 4,5 лет (см., например: Simone Schnall, 1998. Transitive inference by visual reasoning, Pdf, 950 Кб).

Как и целый ряд других этологических исследований последних лет, эта работа подтвердила две важные идеи. Во-первых, мы по-прежнему сильно недооцениваем умственные способности животных и преувеличиваем собственную уникальность. Во-вторых, для того чтобы понять, как думают животные, самое главное — это удачно подобрать объект и правильно спланировать эксперимент. Очень многие опыты подобного рода в прошлом давали отрицательные результаты только потому, что подопытное животное не было по-настоящему заинтересовано в успехе, либо ожидаемое экспериментаторами «разумное» поведение противоречило каким-то инстинктам, побуждениям или соображениям животного, о которых экспериментаторы не подозревали.

Источник: Logan Grosenick, Tricia S. Clement, Russell D. Fernald. Fish can infer social rank by observation alone // Nature. 2007. V. 445. P. 429–432.

О мышлении животных см. также:
1) З. А. Зорина. Эволюция разумного поведения: от элементарного мышления животных к абстрактному мышлению человека.
2) Скворцы понимают грамматику, радио «Свобода», 28.04.2006.
3) Качественной разницы между мышлением человека и животных нет (беседа с З. А. Зориной), радио «Свобода», 24.04.2006.
4) Животные способны логически мыслить, «Элементы», 26.02.2006.
5) Мартышки произносят фразы из двух слов, «Элементы», 21.05.2006.
6) Использование орудий животными не всегда говорит о большом уме, «Элементы», 29.03.2006.
7) Обезьяны думают о будущем, «Элементы», 29.05.2006.
8) Саранча учится на горьком опыте, «Элементы», 27.03.2006.

Александр Марков

Последние новости: Биология, Психология, Александр Марков