Осы узнают друг друга по лицам
Елена Наймарк"Американские ученые экспериментально показали, что одни виды бумажных ос превосходно различают друг друга по лицам, а другие, близкие им виды не могут узнать своих товарок. Результаты позволили заключить, что распознавание лиц - не столько следствие высокого развития нервной системы, сколько специализированная адаптация к социальному образу жизни. Те виды, у которых заведена строгая иерархия в семьях, приобрели эту способность; тем же, которые живут более простыми семьями, она оказалось не нужна. Это исследование помогает понять, что разум складывается из разных блоков, каждый из которых имеет особую историю и развивается по своим законам.
Около десяти лет назад Элизабет Тиббеттс (Elisabeth Tibbetts) из Мичиганского университета подметила бесконечное разнообразие расцветок лиц (если это можно называть лицом) у одного вида ос, с которым она в то время работала. Это был вид северных бумажных ос Polistes fuscatus, которому свойственна очень сложная социальная структура в гнездах и строгие иерархические отношения в семье. Тиббетс предположила и подтвердила экспериментально, что разнообразие лиц согласуется с развитой способностью к их распознаванию среди особей своего вида.
Способность к распознаванию лиц обычно приписывают высокоразвитому интеллекту и зачастую связывают с человеческим мозгом. Однако специалистам по поведению животных хорошо известно, что различать лица умеют не только люди, но и различные виды обезьян, а у шимпанзе это получается не только не хуже, но даже лучше, чем у их высокомерных разумных потомков. Существование такой высокоинтеллектуальной особенности у насекомых сразу ставит вопрос: является ли эта способность побочным следствием общего развития интеллекта или же она появляется как необходимая специализированная адаптация? Осы дают превосходную возможность ответить на этот вопрос. Нужно лишь исследовать наличие способности к распознаванию лиц у близких видов ос. Именно этот труд и предприняли Тиббетс и ее коллега Микаэль Шихан.
Ученые сравнили способность различать лица у двух видов ос - северной бумажной осы P. fuscatus и бумажной осы P. metricus. Для этого они поставили серию очень хорошо продуманных экспериментов. Они помещали ос в Т-образный лабиринт, в двух рукавах которого экспонировалась пара изображений. Коридор с одним изображением - с тем или иным лицом или другой картинкой - был безопасный, а в соседнем коридоре был включен электрический ток - отрицательный стимул. Каждое из пары изображений было связано либо с опасным, либо с безопасным коридором. Все осы проходили 40 последовательных тренировок с одной и той же парой «лиц». Ток со связанной с ним картинкой включали в рукавах в случайном порядке, то есть неизвестно было, в каком рукаве появится безопасная картинка.
Схема экспериментальной установки: сначала оса в течение двух минут осваивалась в прихожей, затем открывалась скользящая дверь и оса перемещалась в сам лабиринт, где включался ток. Осе нужно было выбрать безопасный рукав, ориентируясь на картинку А или В, одна из которых обозначала безопасную камеру. Из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
Картинки, которые предъявляли осам в лабиринте: нормальные лица обоих видов; лица, у которых стерли одну или две антенн; лица, у которых переставили или согнули антенны, геометрические фигуры, гусеницы. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Ясно, что осе следовало научиться как можно быстрее выбирать безопасный рукав, используя «подсказку». Чем быстрее оса обучалась избегать электрического рукава, ориентируясь на нее, тем выше оценивалось ее умение узнавать своих по лицам. В качестве других образов осам предъявляли геометрические фигуры, разные виды гусениц (а это их главная добыча) и так или иначе измененные лица особей своего вида.
Результаты экспериментов привели к надежным (с точки зрения статистики) выводам. Во-первых, распознавание лиц, или, иначе, обработка информации о лицах у ос происходит иначе, чем обработка информации о других зрительных образах. Возможно, в этом участвуют разные отделы нервной системы. Во-вторых, близкие виды ос, которых использовали в экспериментах, продемонстрировали четкие различия по этому признаку: если первые справлялись с задачей запросто, то для вторых это оказалось существенно сложнее.
Первая часть выводов сделана на основе экспериментов с выбором «правильной» подсказки из пары нормальных лиц, пары измененных лиц и пары других образов. Лица были изменены довольно остроумно: в «Фотошопе» на картинках убирали антенны или же их рисовали под немыслимыми углами и в неожиданных местах головы (замечательные возможности современной техники!). Понятно, что осы в конце концов обучались находить правильное лицо или другую правильную картинку, но скорость обучения была различной. Быстрее всего осы P. fuscatus находили безопасный рукав, ориентируясь по лицам своего вида. Гусеницы, геометрические фигуры и измененные лица распознавались примерно с одинаковой эффективностью и медленнее, чем нормальные лица.
Интересно, что как только на лице - обычном, которые, теоретически, оса должна легко узнавать, - убирается важная часть, в данном случае антенна, оно переходит в разряд неспециализированных визуальных стимулов. Это всё равно как если бы нам, людям, показывали лица без ушей или без бровей или у которых нос помещен в неожиданном месте. Вроде нос есть, но не там, где надо, - и тут же мозг перестает считать это лицом, превращая его в неспециализированный зрительный стимул без индивидуальных черт; тут уж не до разглядывания, какого цвета глаза у этой геометрической фигуры с горизонтальным носом. Видно, у ос действуют те же самые принципы. Но если лицо нормальное, то нервная система воспримет все мельчайшие оттенки пятнышек на лбу. Так что получается, что узнавание лиц стоит особняком от способности различать любые другие предметы и образы. Это - специализированная функция мозга ос (или его аналога) и специализированная поведенческая адаптация.
Второй вывод базируется на сравнении этой функции у двух близких видов. Если особи P. fuscatus быстро распознавали своих по лицам, то для особей P. metricus это оказалось нетривиальной задачей. Для них не было разницы между зрительными стимулами, будь то геометрическая фигура, гусеница или нормальное лицо; даже лица своих товарищей они узнавали немного хуже, чем другие зрительные стимулы. Острота зрения оказалась здесь ни при чем, так как невнимательные осы видят чуть-чуть лучше, чем их внимательные родичи. Ученые напомнили читателям, что у P. metricus социальная иерархия отличается от той что обычна у P. fuscatus. У P. fuscatus в гнезде живут несколько маток, которые соблюдают четкую иерархию. Они сменяют друг друга в строгой последовательности согласно родству и порядку рождения. Так что они должны так или иначе узнавать друг друга, для этого у них, по всей видимости, и появилась такая вариабельность индивидуальных черт и развилось умение различать лица.
У P. metricus в семье царствует только одна матка, других нет. Так что им такая энергоемкая способность ни к чему. Им, вероятно, необходимо лишь опознавать особей своего вида, и индивидуальные различия будут только мешать узнавать своих. Отсюда неизбежно следует вывод, что распознавание лиц, будучи, на первый взгляд, свидетельством высокого интеллекта, на самом деле является специализированной чертой поведения и специализированной функцией нервной системы. Она развивается как полезная поведенческая адаптация, в частности в условиях социальной иерархии. При этом формирование ее не требует особых преадаптаций, это лабильная функция нервной системы, которая при необходимости легко появляется и легко исчезает.
Это исследование заставляет задуматься об устройстве нашего разума. Вполне вероятно, что «разумность» не является целостным признаком сознания, а в действительности состоит из разных блоков. Каждый из этих блоков имеет различное происхождение и различные функции. Некоторые могут быть побочным следствием развития мозга, другие - специализированной адаптацией к тому или иному стилю жизни. Разобраться в этом важнейшем и интереснейшем вопросе помогают качественные исследования поведения животных. И никакая видовая предвзятость, свойственная Homo sapiens, не должна порождать настороженное к ним отношение.
Источник: Michael J. Sheehan, Elizabeth A. Tibbetts. Specialized Face Learning Is Associated with Individual Recognition in Paper Wasps // Science. 2011. V. 334. P. 1272-1275.
http://elementy.ru/news/431715
P.S. Настороженное отношение к новым данным - скорей признак некоторой ограниченности, часто связанный с религиозными или иными предрассудками, а вот обоснованные сомнения в некритичном «горизонтальном переносе» интерпретаций с человека на животных и обратно есть, и существенные. Тем более что не факт, что у non-human animals для индивидуального распознавания служит именно «лицо», ожидать этого - неявный антропоморфизм. Опять же, уже показано, что у малых лебедей для этой цели служит форма жёлтого рисунка на клюве, индивидуальная у каждой особи: у самца и самки в паре рисунок клюва максимально несхож, а вот у молодых - похож на родительский, отчего можно полагать действие «разнообразящего» механизма внутри популяции, который направленно «подбирает» пары из птиц, наименее сходных по клюву-идентификатору, чем среди прочего достигаются «перемешивание» и аутбридинг.
То же самое у самцов турухтана индивидуализирован цвет воротника, и разнообразие воротников играет важную роль в формировании специфической структуры токовища. У больших пёстрых дятлов (в отличие от всех прочих членов рода) сильно индивидуализирован тип рисунка на 6-й паре рулевых перьев хвоста; они не несут опорной функции и в спокойном состоянии не видны, но выдвигаются и демонстрируются оппоненту в контексте охраны территории (также существенном на начальной стадии образования пар). И именно этот вид осенью занимает одиночные территории и, если в поселении плотность достаточно высока (>15 особей/км2, что бывает в местах со значительным урожаем хвойных), эти территории жёстко охраняются по всему периметру.
У близких видов (даже почти двойников, вроде сирийского и белокрылого дятлов), не бывает ни такой плотности, ни такой территориальности. Осень и зиму они живут на обширных неохраняемых участках обитания, поддерживая максимум индивидуальную дистанцию вокруг себя. Соответственно они не используют выдвигание 6-й пары рулей в качестве агрессивной демонстрации; и, в отличие от больших пёстрых дятлов, у них владельцы соседних территорий не «подбираются» по наибольшему разнообразию рисунков на этих перьях.
Как может действовать этот «разнообразящий» механизм, изучено на больших синицах. У этого вида показано (в классической работе 1984 г. 2-х финских авторов), что ранги особей в зимних стаях хорошо коррелируют с шириной брюшной полосы - что у самцов, что у самок, что у молодых. Чем шире, в общем, тем доминантнее. Такие стаи образуются в конце лета-начале осени и существуют всю зиму. Однако в начале периода их существования никакой строгой корреляции между шириной полосы и социальным рангом нет, если мерить то и другое по отдельности. В группе достаточно низкоранговых (т.е. часто проигрывающих агрессивные столкновения с сотоварищами) птиц, однако обладающих более широкой полосой, чем у их собратьев, более эффективных в плане дистантной агрессии, вытеснения на кормушках и т.п. ситуациях, в которых проявляется ранговая неравноценность между членами стаи - и наоборот.
Однако в течение осени птицы, «не укладывающиеся» в линейную зависимость между рангом и шириной полосы, преимущественно исчезают из группы и наоборот, «хорошо укладывающиеся», имеют преимущественный шанс остаться в стае и спокойно жить там до весны (ибо у вытесненных особей, floaters, жизнь куда более нелегкая и опасная, чем у членов территориальных стай. Соответственно, уже к началу зимы в подавляющем большинстве стай устанавливается «правильная» корреляция между реальными рангами индивидов и сигналом статуса - в каждой группе своя, но везде сильная.
См. другие примеры паттернов окраски, разнообразие которых способно обеспечить индивидуальное распознавание особей в популяции - как минимум для этологов - во введении здесь. Используют ли его сами особи для распознавания друг друга, и что именно они распознают - персону или «позицию», занимаемую ею в структуре социальной системы, нужно конечно, каждый раз специально изучать. В том числе часто возникает вопрос (после того, как окажется, что этот паттерн окраски существенен) - его вариации служат индивидуальному распознаванию или представляют собой сигнал статуса? (см. тут).