Функциональное использование орудий у животных

Содержание
  1. Глава 9. Творческий импульс: происхождение технологии и искусства.
  2. Использование орудий.
  3. В мире животных.
  4. Археологические данные о гоминидах.
  5. Использование орудий как селективный фактор в человеческой эволюции.
  6. Оценка когнитивной способности гоминидов.
  7. Функциональное использование орудий у животных
  8. ТЕРМИНОЛОГИЯ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОРУДИЙНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОТНЫХ
  9. В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
  10. Использование орудий млекопитающими
  11. Использование орудий птицами
  12. Использование орудий беспозвоночными
  13. “Популярная физика” для приматов
  14. “Популярная физика” для птиц
  15. СООТНОШЕНИЕ ВРОЖДЕННЫХ И ПРИОБРЕТЕННЫХ КОМПОНЕНТ
  16. В ФОРМИРОВАНИИ ОРУДИЙНОГО ПОВЕДЕНИЯ
  17. Влияние раннего опыта и груза стереотипов на решение инструментальных задач
  18. Развитие орудийного поведения в онтогенезе
  19. “Культурные” аспекты орудийной деятельности животных
  20. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  21. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 9. Творческий импульс: происхождение технологии и искусства.

Это не жизнь в большем масштабе,

Когда, нарастая спиралью

Постоянно расширяющихся и восходящих колец,

Она устремлена к напряженной значимости

Всех вещей, жаждая Бесконечного?

Религия и искусство происходят из одного источника и состоят в близком родстве. Экономика и искусство чужды друг другу.

1. Почему поведение, связанное с использованием орудий, не всегда является признаком интеллекта?

2. Когда наши предки впервые начали использовать орудия?

3. Каким образом искусство может быть объяснено как продукт естественного отбора?

Использование орудий.

Необходимой предпосылкой искусства была утилитарная технология, хотя они сильно отличаются по своим конечным целям. Нужно было достичь определенного уровня технологической сложности, прежде чем стало возможным создание произведений искусства. Технология берет свое начало в использовании простых орудий, которое распространено у многих видов, в том числе и у наших ископаемых предков.

В мире животных.

Хотя понятие использования орудий кажется достаточно очевидным, в период с 1963 по 1980 год исследователями было предложено множество разных определений. Для наших целей мы воспользуемся определением использования орудий, которое дал Бек (Beck, 1980). Чтобы поведение можно было квалифицировать как использование орудий, Бек предложил следующие критерии:

Поскольку наш интерес к инструментальной деятельности связан с выводами в отношении когнитивных способностей пользователя, определение Бека не безупречно. Бек (Beck, 1986) указал, что, согласно его определению, многие паттерны когнитивного манипулятивного поведения высокого уровня, демонстрируемые животными, не являются использованием орудий. Одной из иллюстраций этого служит полевое исследование раскалывания ракушек серебристыми чайками, проведенное в Кейп-Коде, штат Массачусетс (Beck, 1981). Бек обнаружил, что чайки обычно бросают одну и ту же ракушку по несколько раз, ориентируются на площадки-мишени, которые находятся вне поля зрения в момент захвата жертвы, демонстрируют адекватный выбор площадок-мишеней и делают при бросании необходимые поправки с учетом высоты и ветра. Бек утверждает, что сноровка в этом поведении приобретается посредством научения и что бросание ракушек у чаек можно сравнить по своей когнитивной сложности с выуживанием термитов у шимпанзе.

Если животное, использующее орудие, морфологически и физиологически подобно нам, то мы, как правило, соотносим научение, понимание причины и следствия, а иногда и загадочное качество, называемое «научением путем инсайта» со способностью использовать орудия. С другой стороны, когда орудие использует насекомое или какое-то другое животное, находящееся в нижней части лестницы природы (scala natura) Аристотеля, мы обычно считаем такое поведение генетически запрограммированным автоматизмом. Этим не отрицается, что подобные взгляды достаточно валидны в определенных случаях, а скорее предполагается, что «усвоенное (выученное) использование орудий» и «запрограммированное использование орудий» представляют собой полюса одного континуума. Научение может быть необходимой частью даже наиболее «жесткой» программы использования орудий, и, наоборот, врожденные паттерны поведения могут составлять базовые моторные компоненты использования орудий, которое с виду высоко когнитивно.

Шиллер (Schiller, 1952, 1957) исследовал усвоение инструментальной деятельности у большой группы содержащихся в неволе шимпанзе. Он обнаружил, что уровень способности использовать орудия у шимпанзе, по-видимому, зависит от возраста, а не от объема релевантного опыта. Кроме того, Шиллер установил, что большинство, а то и все паттерны моторного поведения, демонстрируемые при «спонтанном» использовании орудий этими обезьянами, появлялись в неподкрепленных ситуациях свободной игры, когда под рукой имелись манипулятивные объекты. Было установлено, что несмотря на радикальные различия в физических свойствах манипулятивных объектов (коробки, палки, куски ткани, веревка), они использовались очень схожим образом. Обычно проявлялись три общих паттерна поведения, которые, по-видимому, соответствовали демонстрации агрессивности, уходу за шерстью, исследованию и строительству гнезда. Когда шимпанзе давали палки, у них отмечалась устойчивая тенденция использовать их для исследования любых доступных отверстий или щелей, вытаскивать орудие обратно и слизывать с него любой предмет и влагу, приставшие к орудию (эти наблюдения были сделаны за десятки лет до пришедших из Африки сообщений о выуживании термитов и окунании муравьев). Палкой также можно агрессивно размахивать в сторону человека или другого обитателя клетки, или же ее можно сломать на мелкие куски, которые шимпанзе могли сложить в определенной части клетки, чтобы на них улечься. Когда обезьянам давали две палки, одна из которых имела на конце отверстие, шимпанзе почти всегда всовывали одну палку в отверстие второй. Шиллер заключил, что частота проявления этой врожденной моторной тенденции лежит в основе решения проблемы доставания объекта двумя палками. Поведение, связанное с доставанием предмета двумя палками, было впервые описано в 1927 г. Вольфгангом Келером. Он заметил, что когда шимпанзе сталкивается с проблемой, состоящей в том, что желанный объект находится вне досягаемости, обезьяна может решить ее, вставив одну палку в другую и используя эту удлиненную палку для притягивания к себе объекта. Хотя моторная тенденция вставлять палку в отверстие у шимпанзе, по-видимому, врожденная и обусловлена созреванием, сама по себе она не объясняет проявление инструментальной деятельности. Когда Шиллер предлагал обезьянам пищу, которую можно было достать только с помощью двойной палки, животные часто соединяли палки вместе, не сознавая, что это действие является решением проблемы. Подобное понимание, по-видимому, зависит от ассоциативного научения, достигаемого посредством случайной манипуляции орудием.

Келер (Коhler, 1927) проинтерпретировал решение шимпанзе проблемы с двумя палками как обусловленное «научением путем инсайта». Возможно, что и Келер, и Шиллер правы в своей оценке. Определенные жесткие моторные тенденции могут предрасполагать шимпанзе к определенным действиям с орудиями, но чтобы фактически применить эти действия к решению проблем, связанных с выживанием, требуется более высокое когнитивное функционирование.

Использование орудий, демонстрируемое многими видами птиц, может представлять своего рода промежуточную ступень между генетически запрограммированным и усвоенным использованием орудий. У дятловых вьюрков с Галапагосских островов использование орудий является важным элементом экологической адаптации. Эти птицы подбирают ветки или колючки кактусов и используют их для исследования отверстий и трещин в деревьях и под корой. Когда попадается насекомое, веточка или колючка кактуса используется для его прокалывания или исследования. Без подобного применения орудий у этих вьюрков могут возникнуть такие же большие трудности с добычей пищи, как и у дятла, внезапно лишившегося своего специализированного клюва. Вероятно, этим вьюркам присуща сильная наследственная предрасположенность к выработке инструментальной деятельности (Beck, 1980).

Использование орудий, демонстрируемое еще одним видом птиц, может лежать ближе к когнитивному концу континуума. Хант (Hunt, 1996) сравнил использование орудий у новокаледонских ворон с человеческими культурами периода нижнего палеолита, в которых применялись орудия из камня и кости. Было замечено, что вороны изготавливают и используют два различных типа орудий-крюков, которые помогают им поймать жертву. Использование орудий, которое Хант наблюдал у этих ворон, отличалось высокой степенью стандартизации, явно дискретными типами орудий и применением крюков. Согласно Ханту, эти особенности ранее никогда не демонстрировались живущими на воле животными, они появляются только в человеческих культурах после периода нижнего палеолита.

Среди млекопитающих, не принадлежащих к приматам, только четыре вида повторно используют орудия в различных ситуациях. Это африканский слон, азиатский слон, белый медведь и морская выдра (Chevalier-Skolnikoff & Liska, 1993). Считается, что все эти животные отличаются развитым интеллектом. У белых медведей и морских выдр инструментальная деятельность подчинена прежде всего добыче пищи. У слонов, которые применяют орудия с наибольшей частотой и разнообразием среди млекопитающих, не принадлежащих к приматам, использование орудий имеет место главным образом при уходе за телом, например при избавлении от паразитов и охлаждении тела. Это демонстрирует множественность адаптивных функций и истоков инструментальной деятельности у животных.

В свете того факта, что люди являются образцовым примером животных, использующих орудия, следовало ожидать, что другие виды приматов также покажут относительно высокий уровень компетентности в этом поведении. Однако на самом деле среди большинства высших приматов проявления инструментальной деятельности на свободе очень ограничены или отсутствуют. Среди 175 видов приматов только шесть используют орудия на регулярной основе (Chevalier-Skolnikoff & Liska, 1993). К ним относятся три вида обезьян-капуцинов (Cebus species), обитающих в Новом Свете, и три вида человекообразных приматов (обыкновенный шимпанзе, горилла и орангутан). Среди этих шести видов только обыкновенный шимпанзе последовательно и регулярно использует орудия в естественных условиях.

Даже среди шимпанзе форма и частота использования орудий заметно варьируют от одной популяции к другой. Некоторые популяции шимпанзе практикуют «выуживание» термитов, другие используют камни, чтобы раскалывать орехи, а у многих популяций использование орудий вообще никогда не наблюдалось. Все это позволяет предположить, что использование орудий у наших ближайших филогенетических родственников очень когнитивно по своему характеру и тесно связано с феноменом, который мы называем культурой.

Гудолл (Goodall, 1968) наблюдала процесс, посредством которого навык выуживания термитов передавался следующему поколению. Детеныши в возрасте до двух лет следили за своей матерью и ее действиями, когда она выуживала насекомых из термитника. Они манипулировали выброшенными орудиями и, играя, проделывали отверстия в термитнике. Кроме того, детеныши имитировали некоторые жесты, использовавшиеся при собирании насекомых, например обтирание. На прямое научение у каждого индивидуума уходит достаточно много времени, прежде чем произойдет успешная интеграция отдельных операций, как правило, завершающаяся примерно к пятилетнему возрасту. Различные популяции шимпанзе демонстрируют специфические варианты приемов выуживания термитов (когда такое поведение имеет место), и это можно приписать существованию различных традиций. Предполагается, что различия в приемах обусловлены экологическими вариациями (McBeath & McGrew, 1982; Collins & McGrew, 1987).

Современных человекообразных обезьян можно обучить изготовлению и использованию простых каменных орудий (Wright, 1972; Schick & Toth, 1993). Например, бонобо (карликовый шимпанзе) по имени Канзи получает заостренные осколки (отщепы), нанося сильные молотящие удары или бросая камни о твердую поверхность (Schick & Toth, 1993). Затем он использует осколки, чтобы перерезать шнур, которым завязана коробка, содержащая лакомую пищу. Каменные орудия, получаемые Канзи, не похожи на самые ранние известные нам артефакты гоминид. Каменные орудия, произведенные свыше двух миллионов лет назад, показывают, что они были изготовлены с большой точностью и пониманием углов скалывания. Технику Канзи можно охарактеризовать как «случайное битье», которое позволяет получить осколки камней, напоминающие естественные эолиты, созданные геологическими силами. Можно предположить, что самые ранние каменные орудия, датируемые временем свыше 2,5 миллиона лет назад, просто остаются незамеченными, поскольку они очень напоминают камни, сформированные климатическими и геологическими силами.

Археологические данные о гоминидах.

Нет сомнений, что первое использование орудий нашими гоминидными предками носило случайный характер, во многом напоминая инструментальную деятельность современных шимпанзе. В качестве орудий с небольшим или минимальным видоизменением применялись любые ветки, листья, палки или камни, которые оказывались в данный момент под рукой. Сомнительно, что нам удастся найти свидетельства, которые со всей определенностью укажут на подобные орудия. Как мы видели в предыдущем разделе, будет чрезвычайно трудно идентифицировать самые ранние стадии использования каменных орудий, поскольку они очень похожи на камни, сформированные естественными процессами. Несмотря на эти методологические ограничения, надежно установлено, что гоминиды использовали орудия в глубочайшей древности.

В русле высохшей реки в Эфиопии были найдены тысячи заостренных каменных отщепов, фрагментов отщепов и ядер (нуклеусов) каменных орудий, датируемые временем свыше 2,5 миллиона лет назад (Schuster, 1997). Эту самую раннюю индустрию изготовления орудий называют олдовайской, поскольку первые артефакты данной группы были найдены в древнейших пластах ущелья Олдовай в Танзании (Tattersall, Delson & Couvering, 1988). Олдовайские орудия, иногда называемые галечными орудиями, состоят из чопперов (колунов) и скребков, видоизмененных с помощью простого нанесения ударов камнем о камень. Об одном из применений олдовайских чопперов свидетельствуют сломанные кости конечностей животных; вероятно, эти кости были вскрыты, чтобы извлечь из них костный мозг. Очень вероятно, что режущие орудия использовались для расчленения трупов животных. Олдовайская технология сохранялась почти без изменений на протяжении более 1,5 миллиона лет. Большинство археологов считают, что создателем и пользователем олдовайских орудий был человек умелый (Homo habilis), хотя определенные доказательства этого отсутствуют.

Возникновение и распространение следующей индустрии изготовления орудий, названной ашельской, соответствует появлению и миграционному рассеянию более 1 миллиона лет назад нового вида гоминид, человека прямоходящего (Homo erectus) (Schick & Toth, 1993). Ашельская индустрия названа так по местечку Сент-Аашель во Франции, где в XIX веке была обнаружена палеолитическая стоянка, содержавшая орудия этого типа. Ашельские артефакты находят в Африке, Европе и Азии и датируют периодом от 1,7 миллиона до 200 тыс. лет назад. Производство ашельских орудий, как считается, потребовало перехода от использования твердого каменного отбойника, когда отщепы откалывают от каменного ядра, к «мягким» отбойникам, таким как кость и оленьи рога. Ашельский набор орудий состоит из больших, обычно бифациальных форм, таких как рубила, кирки и кливеры (топоры). Термин «бифациальный» предполагает, что камень оббивали с обеих сторон, чтобы получить симметричный режущий край. Основным ашельским орудием является рубило. Оно имеет форму капли с очень острыми тонкими сколотыми краями и острием, но с утолщенным основанием, благодаря чему рубило было удобно держать в руке. Вероятно, рубило было универсальным орудием. Микроскопический анализ износа рубил показывает, что они использовались при разделке животных, а также при обработке дерева, шкур и костей. Ашельские артефакты демонстрируют очень развитую культурную традицию, которая сохранялась на протяжении сотен тысяч лет и на огромных географических пространствах. В течение этих периодов времени рубила все-таки подвергались определенным улучшениям. Самые ранние ашельские рубила были очень толстыми в среднем поперечнике, причем одна сторона более плоская, чем другая, а к концу ашельского периода рубила стали очень симметричными и тонкими. Как таковая, ашельская индустрия свидетельствует о существовании культурной традиции, однако она также показывает, что эта традиция была настолько консервативной, что темп появления новшеств оказался еще более медленным, чем скорость биологической эволюции.

ris20

Рис. 9.1. Примеры каменных орудий, охватывающие период в 2,5 миллиона лет (Опубликовано с разрешения Nani Faye Palmer.)

Использование орудий как селективный фактор в человеческой эволюции.

Хотя шимпанзе, будучи нашими ближайшими из ныне живущих родственников, демонстрируют достаточно видов инструментальной деятельности, наш вид, возможно, уникален среди других приматов в том, что выработал анатомические и поведенческие предпосылки, необходимые для использования орудий (Wynn, 1994). Например, человеческая кисть состоит из тех же самых мышц, костей и сухожилий, что и кисть шимпанзе, однако она обладает по меньшей мере пятью анатомическими особенностями, которые обеспечивают сохранение эффективного захвата и устойчивость ладони, и это дает возможность регулировать значительные внешние и внутренние силы (Marzke & Shackley, 1986). Вот эти особенности: 1) длинный большой палец (относительно остальных пальцев); 2) структуры в середине ладони, способствующие устойчивости; 3) расположение мышц ладони, обеспечивающее захват; 4) большой, указательный и средний пальцы относительно крупны и функционируют как единое целое; 5) кончики пальцев приплюснуты и имеют широкие подушечки. Кости рук ископаемых людей, датируемые временем в 2 миллиона лет, демонстрируют многие из этих отличительных особенностей, показывая, что даже тогда родословная линия гоминид формировалась инструментальной деятельностью.

Оценка когнитивной способности гоминидов.

Уинн (Wynn, 1979, 1981) утверждает, что когнитивный уровень пользователей олдовайских орудий отличается от уровня более позднего ашельского периода. Уинн полагает, что орудия, произведенные олдовайской культурой, могли быть получены с помощью процесса проб и ошибок, и их создание требовало только того, чтобы у нашего предка имелось внутреннее представление типа задачи, для которого предназначалось орудие. Это помещает пользователей олдовайскими орудиями на преоперациональныи интеллектуальный уровень в системе когнитивного развития, разработанной Жаном Пиаже. Пиаже писал, что дети в возрасте от двух до семи лет обладают преоперациональным интеллектом, в том смысле, что они могут пользоваться символами, думать и использовать речь, но не рассуждают логически. Уинн считает, что каменные орудия ашельского периода из Исмилы, Танзания, которые датируются временем примерно в 300 тыс. лет, указывают на операциональный уровень интеллекта. Он основывает этот взгляд главным образом на двустороннем рубиле. Зеркальная симметрия, присущая этому объекту, должна предвидеться до его создания, с тем чтобы заранее устранить возможные ошибки. Пиаже доказывал, что симметрия никогда не воспринимается пассивно, а должна активно конструироваться посредством такого операционального отношения, как обратимость. Поскольку зеркальная симметрия является результатом изменения формы на обратную вдоль средней линии, способность выполнить подобную задачу достигается не ранее операциональной стадии, так как она требует одновременного представления формы и ее противоположности. Аргумент Уинна валиден, если считать, что каждый каменный артефакт является изолированным изобретением создателя. Однако это определенно не так. Культурная практика может проходить процесс избирательного формирования, подобно тому как частотности генов подвергаются процессу естественного отбора. Известно, что традиции изготовления каменных орудий были частью культуры, или предкультуры, гоминид в течение по меньшей мере 2 миллионов лет до создания позднеашельского рубила. Это составляет огромный период времени, обеспечивающий протекание культурной эволюции. Вероятно, что в течение такого промежутка времени симметричные артефакты могли быть созданы благодаря всего лишь случаю, и если они устраивали пользователей, по крайней мере некоторые компоненты процедуры, посредством которой они изготавливались, могли быть включены в передаваемые традиции мастеров-изготовителей. Со временем все компоненты производства совершенно симметричных каменных орудий могли быть включены в традицию племени. Ашельский мастер мог обладать способностью мысленно представлять симметрию рубила до его изготовления не в большей степени, чем современный физик способен представить искривление времени и пространства.

Источник

Функциональное использование орудий у животных

КОГНИТИВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЖИВОТНЫХ

В обзоре, на базе краткого описания феноменологии орудийной деятельности, проанализированы экспериментальные исследования когнитивных аспектов орудийного поведения животных. Систематизация последних достижений в данной области знаний дает основания рассматривать орудийное поведение животных как эффективный методологический инструмент для интегральной оценки когнитивных возможностей ряда биологических видов.

ТЕРМИНОЛОГИЯ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОРУДИЙНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОТНЫХ

В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Элкок (Alcock, 1972) предложил следующее определение орудийной деятельности : использование орудий состоит в манипуляциях с каким-либо неодушевленным предметом, созданным вне собственного организма животного и повышающим эффективность его действий, направленных на изменения положения или формы какого-нибудь другого предмета. Гудолл (Goodall, 1970) дает более краткое определение: использование тех или иных предметов внешнего мира в качестве функционального продолжения какой-либо части тела для достижения ближайшей цели. Бек (Beck, 1980) в книге “Орудийное поведение животных: использование и изготовление орудий” дает, в общем, сходное определение: использование объектов внешнего мира для изменения положения, формы или состояния других объектов, при этом пользователь удерживает предмет и контролирует его ориентацию и эффективность действия.

Н.Н. Ладыгина-Котс (1959) рассматривала в качестве конструктивной деятельности манипулирование предметами и изготовление сооружений (гнезд), а в качестве орудийной – использование предметов для достижения цели. При этом сложные формы орудийной деятельности включают подготовку и преобразование предметов, т. е. изготовление орудий. Мы будем придерживаться этой терминологии, тем более что она соответствует и устоявшимся в англоязычной литературе терминам: tool using ( использование орудий ) и tool manufacture ( изготовление орудий ).

Рассмотрим разнообразие примеров использования орудий представителями разных видов животных в ситуациях, близких к естественным, без вмешательства наблюдателей.

Использование орудий млекопитающими

Использование орудий птицами

Гнезда птиц не рассматриваются как “орудия для выращивания птенцов”. Однако при постройке славки-портнихи (род Orthotomus ) используют орудия, помогающие скрепить элементы гнезда. Птички используют в качестве основы большой лист, свертывая лапками и клювом и затем закрепляя в форме кулька. Для того чтобы края листа не расходились, птица прокалывает клювом дырочки и протаскивает в них скрученные волокна паутины или стебельки трав. Пушистые кончики “нитей” сами по себе хорошо удерживаются маленькими отверстиями, но хозяйка гнезда к тому же сворачивает что-то вроде узелков; этот процесс ближе не к сшиванию, а к клепанию (Фройде, 1986, Attenborough, 1998).

Использование орудий беспозвоночными

В целом можно предполагать, что склонность к использованию орудий является частью видовой специфики животных. Те виды, которые используют орудия в естественной среде обитания, демонстрируют при этом сложные комплексы поведения, включающие элементы индивидуального опыта, а в некоторых случаях, возможно, и социального распространения навыков. Наблюдение за использованием орудий дает исследователям дополнительную возможность интегральной оценки интеллектуальных возможностей животных и способностей к принятию решений.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОГНИТИВНЫХ АСПЕКТОВ

ОРУДИЙНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВОТНЫХ

По организации последовательности поведенческих актов орудийная деятельность животных нередко выглядит проще, чем конструктивная. Комплекс действий, совершаемых иволгой, сплетающей гнездо-корзинку, или паучихой, подвешивающей на травинке сплетенный кокон, сложнее, чем действия обезьяны, колотящей камнем по ореху. Животные, сооружающие конструкции, действуют настойчиво и целенаправленно. Так, в гнезде королька насчитывается до12 000 стебельков мха, что говорит о том, что птичка тысячи раз повторяла действия с элементами конструкции, прежде чем завершила ее. Еще более впечатляют результаты коллективной конструктивной деятельности, например, величественные сооружения термитов или плотины бобров. Почему же именно орудийное, а не конструктивное поведение животных находится в центре внимания когнитивной этологии? В стремлении упростить ситуацию, можно было бы сказать, что конструирование у животных основано на инстинктивных действиях, тогда как орудийная деятельность опирается на когнитивные процессы. На самом деле такой четкой границы нет. Это отчасти видно из приведенных выше примеров, и будет показано ниже, на ряде экспериментальных результатов. Орудийная деятельность дает возможность интегральной оценки интеллекта животных, так как эта форма активности часто является своеобразной “вершиной айсберга”: ей предшествует последовательность действий, связанных с оценкой обстоятельств, поиском подходящих предметов, “расчетом” возможных последствий, коммуникацией с сородичами.

“Популярная физика” для приматов

Более 100 лет назад Хобхауз использовал в опытах с обезьянами экспериментальную методику, которая стала универсальной и положила начало многим модификациям (Hobhouse, 1901). Речь идет о задаче “выталкивания приманки из трубы”. В первом же опыте шимпанзе вставил палочку в небольшую трубку и пытался коснуться цели, а во втором он сумел вытолкнуть ее наружу из противоположного отверстия трубы. Йеркс (Yerkes, 1916) предлагал подобную задачу шимпанзе и горилле. Самка шимпанзе решила эту задачу после 12 дней экспериментов. Задача, по сравнению с опытом Хобхауза, осложнялась тем, что предложенная обезьяне труба не помещалась в руках животного, а лежала на земле и была очень длинной по сравнению с ростом обезьяны ( 170 см ). Она, однако, оказалась способной сообразить, что приманку надо толкать в направлении “от себя” для того, чтобы добиться успеха. Горилла освоила этот прием, но только тогда, когда ее научил этому экспериментатор.

Г.З. Рогинский (1948) и Н.Н. Ладыгина-Котс (1959) исследовали орудийную деятельность шимпанзе, работая с шимпанзе Парисом, который жил в Московском зоопарке. Рогинский предлагал Парису классическую кёллеровскую задачу: притянуть к себе с помощью палки лакомство, находящееся на столе, вне его досягаемости. Освоившись с заданием, Парис обрабатывал орудия, не подходящие для достижения цели. Он расщеплял слишком толстую палку, а короткую заменял более длинной. В других опытах экспериментатор предлагал Парису лакомство в чашке, которую можно было притянуть к себе тесемкой, пропущенной через ручку чашки, соединив в руке свободные концы тесемки. Парис в первый же раз, сблизив обе тесемки в руке, достиг требуемого результата. Это произошло, по-видимому, случайно, так как впоследствии только после 30 ошибочных опытов он научился сближать и притягивать тесемки. Все же подлинного понимания соотношения между тесемкой и чашкой у обезьяны, по-видимому, не образовалось, так как в слегка видоизмененных условиях опытов Парис снова делал ошибки. Ладыгина-Котс исследовала орудийную деятельность Париса, предлагая ему задачу выталкивания приманки из трубки. Ее опыты отличались от опытов Хобхауза и Йеркса тем, что исследовательница ставила обезьяну в ситуацию выбора необходимого орудия, пригодного по форме и величине, из группы непригодных, а также исследовала возможность обработки или изготовления орудия при разрешении проблемы. Ладыгина-Котс придумала множество модификаций задания, которые дали возможность проанализировать поведение шимпанзе в ситуациях различной сложности. Ниже приводится примерно треть из списка предметов, которые предлагались Парису “к рассмотрению” для того, чтобы с их помощью вытолкнуть из трубки сверток с лакомством: ветвистый прутик, палка, завернутая в бумагу, палка, обмотанная веревкой, загнутый прутик, проволока с петлей на конце, с загибом, с двумя загибами, виток проволоки, одинарная и двойная петли из проволоки, проволока в виде восьмерки и к тому же скрепленная в двух местах, крест из проволоки, проволока с поперечиной, связка из пяти палочек (одна из которых нужной длины, а остальные короткие), деревянная палочка с пятью проволочными поперечинами (которые нужно вынуть, чтобы протолкнуть палочку в трубку), дощечка с расширением на конце (в другом варианте посредине), а также с двумя и тремя расширениями, трубки с втулками, подвижно скрепленные палки и т.п. Шимпанзе справился с большинством заданий, проявив недюжинную сообразительность и энергию: разгибал проволоку, вытаскивал поперечины, расширения дощечек отгрызал зубами, веревку разматывал. Он осуществлял деконструирование, деформирование, расчленение путем обработки и на разных этапах своей деятельности сравнивал размеры предметов, проверяя готовность орудия к действию. При этом, как и все шимпанзе, Парис делал неточно все, что допускало неточность: например, разгибал проволоку лишь до таких пределов, которые едва позволяли с трудом просунуть ее в отверстие.

Можно согласиться с Ладыгиной-Котс в том, что “шимпанзе – раб прошлых навыков, трудно и медленно перестраиваемых на новые пути решения”. Это иллюстрируется и результатами опытов с шимпанзе Рафаэлем, в которых исследователи также пытались подвигнуть обезьяну на “открытие” некоторых законов физики (Штодин, 1947; Вацуро, 1948). Архимеда из Рафаэля не получилось, хотя он и использовал собственные случайно найденные удачные приемы для того, чтобы предотвратить вытекание воды из дырявой кружки. В одном из опытов Рафаэлю дали для закладывания отверстия кружки металлический шарик. В первый раз он случайно заткнул им отверстие благодаря тому, что, положив шарик в рот, набрал в рот воды, которую вместе с шариком выплюнул в кружку, причем шарик попал в отверстие и закрыл его. Замечательно, что зверь все же установил связь между “затычкой” и вытекающей водой. Но замечательно и то, что впоследствии Рафаэль воспроизводил это случайно удачное решение в том виде, в каком оно осуществлялось в первый раз, т.е. вопреки надобности помещал шарик, взятый рукой, в рот, а изо рта выплевывал его в кружку, в которую наливал воду. Получив целую кружку, Рафаэль опускал шарик и в нее, а когда ему дали две кружки, целую и продырявленную, он предпочел последнюю, повторяя ставшие для него ритуальными действия с шариком.

Простые варианты обычной “задачи с трубкой” использовались в лабораторных условиях и применительно к другим видам обезьян: гамадрилам, мандрилам, макакам-резусам, макакам-лапундерам, мангобеям и капуцинам (Watson, 1908; Kl h ver, 1933; Harlow, 1951; Ладыгина-Котс, 1959). В ранних экспериментах лишь капуцины проявили себя как перспективные кандидаты, способные претендовать на решение задачи, однако полностью она ни разу не была ими решена. Визальберги с соавторами (Visalberghi, 1990; Visalberghi et al., 1995) использовали усложненные варианты задачи с трубкой, взятые почти без изменений из книги Ладыгиной-Котс. Обезьяны должны были вытолкнуть лакомство из трубки с помощью палочки, но в первом варианте палочки были связаны вместе, так что для достижения цели их надо было разъединить, во втором в палочку были вставлены поперечные штырьки, мешающие проталкиванию ее в трубку, в третьем требовалось вставить одну палочку в другую. Капуцины справились со всеми предложенными задачами, сочтя первую из них более легкой, чем остальные. Однако они перебирали и совсем неподходящие варианты, например засовывали одну короткую палку в один конец трубки с приманкой, а другую в другой. Более того, в повторных опытах число ошибок существенно не уменьшалось. Капуцины в отличие от шимпанзе, видимо, не слишком хорошо понимают связи между элементами задачи. В этой серии опытов участвовали и человекообразные. Оказалось, что юные шимпанзе (2-4 года) мало отличаются по “успеваемости” от капуцинов, особенно при решении второй и третьей задач. Взрослые обезьяны (4 бонобо, 5 шимпанзе и 1 орангутан) показали значительно лучшие результаты, но только при решении первого варианта. Все они сразу разъединяли палочки и не делали попыток достать приманку слишком коротким предметом. Второй и третий варианты задачи оказались для человекообразных так же трудны, как и для капуцинов, а существенной разницы в подходах к решению не наблюдалось. Те же задачи были предложены другим группам обезьян, и нашелся один капуцин, ни в чем не уступающий шимпанзе, а те в свою очередь не справились с заданием с поперечными штырьками (Anderson, 1996). Это говорит о существенном размахе индивидуальных вариаций в решении инструментальных задач в пределах каждого вида.

Степень проникновения в предметную ситуацию у разных видов обезьян была исследована и с помощью тестов на способность к абстрагированию в ходе решения инструментальной задачи. В контексте исследований речь шла о способности животных к выделению среди свойств предметов, изменяющихся в эксперименте, таких ключевых признаков, которые имели отношение к решению задачи. Обезьянки тамарины были предварительно тренированы доставать белую чашку с лакомством с помощью голубой загнутой на конце тросточки. В последующих опытах им предлагали на выбор предметы разных цветов и разной формы, часть из которых подходила для решения задачи, а часть нет (были слишком мягкими, слишком короткими или широкими и т.п.). Варьировали и цвета чашек с кормом. Тамарины прекрасно ориентировались в физических свойствах предметов, игнорируя меняющиеся второстепенные признаки. Они не обращали внимания на изменение текстуры предметов и их цвета, но сразу реагировали на изменение функциональных признаков, т. е. формы и размеров (Hauser et al., 1999). Это тем более удивительно, что речь идет о виде, который в естественных условиях не прибегает к использованию орудий.

“Популярная физика” для птиц

Первые представления об интеллектуальных возможностях птиц, связанных с орудийным поведением, восходят к басне Эзопа о вороне, который поднимал уровень воды в кувшине, кидая туда камешки. Наблюдал ли кто-нибудь такую ситуацию на самом деле, неизвестно, однако если это и вымысел, то он, несомненно, основан на реальных случаях, в которых птицы проявляли способность к улавливанию свойств вещей и к их практическому использованию. В книге Бека (Beck, 1980) собраны примеры наблюдений за ситуациями, в которых птицы манипулировали жидкостями и емкостями, используя различные их свойства (в частности, вязкость жидкостей). Так, какаду использовал половинку от скорлупы грецкого ореха, чтобы добыть остатки воды со дна поилки; серого жако наблюдали всасывающим воду через соломинку, а попугая кеа – за игрой, которая заключалась в вычерпывании воды чашкой из больших емкостей; содержащийся в неволе ворон Corvus brachyrhyncos регулярно набирал пластиковым стаканчиком воду из поилки, относил к кормушке, наливал в еду и ждал, пока она размокнет и станет более аппетитной (Beck, 1980).

Систематические исследования интеллектуальных аспектов орудийной деятельности птиц в настоящее время проводятся в лаборатории поведенческой экологии в Кембридже с новокаледонскими галками (Chappell, Kacelnik, 2002). Для того чтобы достать лакомство, птицы используют широкий набор предметов: собственные перья, выпавшие при линьке, полоски картона, обрезки проволоки. Предметы подвергаются преобразованию: птицы счищают с перьев бороздки, картон расчленяют на полоски требуемых размеров, проволочки сгибают так, что получаются крючки. Такой творческий подход галок к манипулированию предметами подсказал исследователям идею экспериментов, в которых птицы, подобно приматам, учитывали в своей деятельности закономерности механики. Прежде всего была исследована способность птиц выбирать среди разнообразных предметов те, которые в наибольшей степени подходили к решению предложенной задачи. В первой серии опытов птицам предлагали палочки разной длины, с помощью которых они могли вытолкнуть из прозрачной трубки кормушку с лакомством. Если палочки лежали рядом с установкой, обе птицы успешно соразмеряли длину выбираемого орудия и видимое расстояние до кормушки. Во второй серии палочки и экспериментальный аппарат находились в разных помещениях, так что нужно было, выбирая орудие, “мысленно” примерять его не к видимой, а к удерживаемой в памяти цели. С этим заданием достаточно успешно справлялся только самец Абель. В следующей серии опытов проверялась способность птиц модифицировать незнакомые им предметы для достижения цели, т.е. изготовлять орудие, адекватное ситуации (Weir et al., 2004). Здесь лидировала самка Бетти. Кусочки мяса помещали в корзинку, находящуюся внутри полой трубки, а для манипуляций галкам предлагались прямые проволочки. Раньше птицы с подобным материалом не встречались. Обе они пытались достать лакомство с помощью прямых проволочек. Абель достал приманку в одном случае из 10, но не пытался модифицировать незнакомый ему материал. Бетти пыталась достать приманку прямой проволочкой, но уже спустя полминуты приступала к изготовлению крючка. Она заклинивала один конец проволоки, помещая его под прочную опору, которая находилась на расстоянии до 3 м от аппарата. Другой конец галка загибала клювом. Изготовив крючок, она направлялась к экспериментальной установке, и доставала мясо. Полученные данные тем более удивительны, что в подобной ситуации шимпанзе показали гораздо худшие результаты.

Например, получая в виде заготовки согнутую трубку, они не догадывались разогнуть ее, протолкнуть в отверстие и достать яблоко (Povinelly, 2000). А ведь обезьяны в отличие от птиц имели предварительный опыт манипуляций с предлагаемыми заготовками.

СООТНОШЕНИЕ ВРОЖДЕННЫХ И ПРИОБРЕТЕННЫХ КОМПОНЕНТ

В ФОРМИРОВАНИИ ОРУДИЙНОГО ПОВЕДЕНИЯ

Влияние раннего опыта и груза стереотипов на решение инструментальных задач

Существенное положительное значение для успеха в решении инструментальных задач имеет индивидуальный опыт животных, ранее приобретенный в играх с предметами и при добывании пищи с их помощью. Это фиксировали многие исследователи со времени ранних опытов до экспериментальных работ последних лет. В естественной ситуации детеныши человекообразных обезьян осваивают манипуляции с предметами во время игры в младенческом возрасте, во время тесной связи с матерью. Годовалые шимпанзе сгибают прутики, как бы строя гнездо, они также играют палочками, “добывая” муравьев из самых неподходящих мест, например, из шерсти матери. В трехлетнем возрасте они начинают живо интересоваться камнями и манипулировать ими, хотя пройдет еще немало времени, прежде чем обезьяны перейдут к настоящей орудийной деятельности. Игры с предметами особенно характерны для подростков (Гудолл, 1992). Социальная и зрительная депривация в течение первых 2 лет жизни вызывает нарушение когнитивных функций у шимпанзе, которые уже не восполняются в более зрелом возрасте. Это было показано в эксперименте, в котором сравнивали животных, достигших 14 лет и с двухлетнего возраста содержащихся в одинаковых лабораторных условиях, а до двух лет – в разных. Те из них, которые содержались в обедненной сенсорной среде, значительно хуже справлялись со всеми задачами, включая инструментальные, чем нормально развивающиеся животные (R u mbaugh, 1974). Эти результаты подчеркивают стимулирующую роль естественного раннего опыта животных в развитии у них сложного, в том числе орудийного, поведения. Напротив, явно тормозящую роль в проявлении когнитивной стороны орудийной активности у обезьян играет довлеющий над ними груз приобретенных стереотипов. У шимпанзе они легко превращаются в ритуалы, которые в меняющихся обстоятельствах становятся бессмысленными и даже мешающими. По свидетельству многих приматологов, обезьяны всех видов склонны настаивать на повторении собственных действий, которые однажды привели их к успеху. Они с гораздо большей легкостью изобретают новые формы поведения, применительно к возникающим в их жизни задачам и ситуациям, чем переучиваются или переносят навыки из одной ситуации в другую. Примером могут служить шимпанзе из лаборатории Павлова, Рафаэль и Роза, которые тушили огонь, перебираясь за водой по шесту на соседний плот и “не догадываясь “ зачерпнуть ее кружкой из озера. Полевые исследователи приводят немало подобных примеров, касающихся орудийной деятельности. Например, добывая плоды в кроне дерева, шимпанзе, не имея возможности вскарабкаться по гладкому стволу фигового дерева, забирались на соседнее, отламывали с него ветки, очищали и, действуя как крючьями, притягивали к себе ветви с плодами. Эта деятельность стала ритуальной для группы самцов. Им становилось все труднее добывать плоды, так как все подходящие ветки на доступном дереве оказались обломанными. Ни разу не было замечено, чтобы шимпанзе принес палку, взобрался на удобное дерево и использовал ее в качестве орудия, хотя, например, при добывании насекомых обезьяны поступают именно так: приносят подходящую палку со значительного расстояния (Sugiyama, Koman, 1979).

В новых для себя обстоятельствах обезьяны часто демонстрируют орудийную изобретательность, поражающую воображение. Примеры щедро рассыпаны по книгам, посвященным экспериментальному изучению обезьян и наблюдениям за ними. Например, в книге Л.А.Фирсова (1977), посвященной описанию жизни островной колонии шимпанзе, приводится много примеров подобной изобретательности, которой особенно отличался шимпанзе-подросток Тарас. Он заклинивал дверцу экспериментального аппарата сучком для того, чтобы без хлопот достать приманку, поднимал с помощью длинной палки затонувшую часть веревки, которой была привязана к берегу лодка, чтобы, не замочив ног, подтянуть ее к себе и полакомиться привезенными припасами. Не находясь в плену выученных стереотипов, шимпанзе могут эффективно и быстро достигать множества целей, манипулируя с предметами.

Развитие орудийного поведения в онтогенезе

Итак, можно говорить о сложной форме поведения, которая формируется на наследственной основе путем индивидуального совершенствования. Значительную роль играет наличие чувствительного периода в онтогенезе птиц, т.е. возможность “оттачивать” соответствующую форму поведения в раннем возрасте. Если вьюрков лишить этой возможности, часть необходимых элементов орудийного поведения утрачивается. У птиц, обитающих в условиях избытка открытой и доступной добычи, происходит, по-видимому, утрата элементов юношеского игрового орудийного поведения, и они к этой форме манипуляторной активности уже не возвращаются. Остается еще много нерешенных вопросов. Выше цитировались опыты, в которых было показано, что взрослые кактусовые земляные вьюрки обучаются путем подражания дятловым вьюркам, однако сами дятловые вьюрки практически не подражают конспецификам. Можно предположить, что некая “заготовка” данной формы поведения присутствует у одних видов и отсутствует у других и при этом для ее реализации в онтогенезе разным видам требуются разные условия.

“Культурные” аспекты орудийной деятельности животных

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ранее неоднократно предпринимались попытки представить проявления орудийной деятельности разных видов животных в виде некой таблицы, в которой представители разных видов занимают определенное положение: у одних видов в основе орудийного поведения лежит сигнальная наследственность и подражательное обучение, а у других реализуются врожденные, более или менее жестко запрограммированные, стереотипы поведения. Однако теперь ясно, что пересматривать подобную таблицу пришлось бы слишком часто. Полученные в последние годы данные, касающиеся роли индивидуального опыта и имитационного обучения в шлифовке “наследственных” стереотипов орудийной деятельности животных, заставляют вновь задаваться вопросом об относительной гибкости орудийного поведения.

Вырисовывается следующая картина. Генетически предопределена некая склонность и потенциальная способность к использованию орудий. Некоторые виды обладают врожденной склонностью к манипулированию предметами определенной формы, и эта наследственная программа реализуется при наличии соответствующей мотивации. Так, птицы используют палочки и крючки для добывания пищи, но не пользуются ими, скажем, при постройке гнезд. Сравнительные исследования в этой области находятся пока в начальной стадии, и для многих видов роль сигнальной наследственности в формировании орудийного поведения остается пока практически неисследованной. На данном уровне накопленных знаний можно сказать, что социальное обучение играет в формировании орудийной деятельности видов превалирующую роль у одних видов (человекообразные обезьяны), существенную у других (примером могут служить голубые сойки), подчиненную у третьих (дарвиновы вьюрки). Это не исключает эффективного и быстрого накопления индивидуального опыта при совершенствовании сложных стереотипов (новокаледонские галки). Вероятно, существенную роль в формировании орудийного поведения животных играет встреча с соответствующими стимулами в критические периоды онтогенеза. Во всех случаях, когда в формировании орудийной деятельности участвует в качестве составляющей накопление и совершенствование опыта, можно, по-видимому, говорить о видотипической склонности к образованию специфических ассоциаций. Можно предположить, что слишком быстрое образование специфических ассоциаций может играть тормозящую роль, превращаясь в груз приобретенных стереотипов и препятствуя инновационным решениям. Это предположение нуждается в экспериментальной проверке.

Орудийная деятельность дает возможность интегрального исследования интеллекта животных. Она связана с оценкой обстоятельств, поиском подходящих предметов, планированием действий, коммуникацией с конспецификами. Эксперименты, основанные на решении инструментальных задач, позволяют представить пределы когнитивных возможностей животных и оценить размах индивидуальной вариабельности “интеллектуальных” способностей в группировках. Вопрос о том, реализуется ли наблюдаемый в некоторых экспериментах высокий когнитивный потенциал животных в ситуациях, не требующих использования орудий, или это узко направленная видовая “гениальность”, требует дальнейших исследований.

Работа поддержана грантами РФФИ № 05-04-48604,

Совета по грантам Президента РФ (НШ-1038.2003.4)

и Президиума РАН по программе

«Происхождение и эволюция биосферы».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Kacelnik A., Chappell J., Kenward B., Weir A.A.S., 2004.Cognitive adaptations for tool-related behaviour in New Caledonian Crows // Comparative Cognition: Experimental Explorations of Animal Intelligence / Eds. Wasserman E.A., Zentall T.R. N.Y.: Oxford Univ. Press. P. 200–226.

Levey D.J., Duncan R.S C.F., Levins C.F., 2004. Use of dung as a tool by burrowing owls // Nature. V. 431. P. 39–42.

Tebbich S., Bshary R., 2004. Cognitive abilities related to tool use in the woodpecker finch, Cactospiza pallida // Animal Behaviour. V. 57. P. 689–697.

Walsh J.F., Grunewald J., Grunewald B., 1985. Green-backed heron ( Butorides striatus ) possibly using apparent bait // J. für Ornitologie. S. 126. S. 439–442.

Институт систематики и экологии животных СО РАН; Новосибирский государственный университет.

Опубликовано: Журнал общей биологии, 2006, N1

Источник

Комфорт
Adblock
detector