虎皮鹦鹉

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鸟类趣事 | 雌性虎皮鹦鹉更偏爱“技术男”

陈小编

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发表于 2019-01-17 08:00

人类和其他动物的认知能力的演化一直是演化生物学上的一个谜题,在《人类的由来及性选择》(1871)中,达尔文提出了一个观点,他认为除了受到自然选择作用的影响外,可能还受到了性选择作用的影响。2019年1月11日,著名学术期刊Science上在线发表了一篇来自中国科研团队的论文,对这一问题进行了研究,接下来,我们来详细对其进行解读。本文分为两部分,前半部分主要是结果陈述及我的一些看法,后半部分是对研究背景及实验设计方面的解读。

对动物以及早期人类来说,活着的目的可以简单归为两点:生存及繁衍。而获得足够的食物或者说获取食物的能力将会影响到动物的上述两方面(当然,还有其他因素)。

对于大多数动物而言,在繁殖时两性的角色具有明显的差异,大多由雌性个体负责孕育后代,而雄性个体多数会照顾怀孕或者孵卵中的雌性以及后代,提供食物便是其照顾方式的一项重要体现。因此,我们可以推测在择偶时,如果雄性个体能够在雌性个体面前表现出更强的获取食物的能力,那么其将更有机会获得雌性个体的青睐。

基于这一假说,来自中国科学院动物研究所的陈嘉妮博士后和合作导师孙悦华研究员等人以虎皮鹦鹉为研究对象,对这一假说进行了验证。

虎皮鹦鹉(左侧两只为雄鸟,右侧一只为雌鸟)

通过预实验,研究人员使雌雄虎皮鹦鹉在两只雄性个体中选择出自己更喜欢的个体;之后,研究人员对那只不受雌性喜欢的个体进行人工训练,赋予其额外的技能,并让雌鸟观察到该个体获得了这一技能,原先受青睐的个体则仍保持原样;完成这些之后,再次让雌鸟做出选择,结果发现大多数雌鸟改变了自己的选择,转而青睐有了“技能加成”的个体。在对照实验中,研究人员证实单纯的给不受青睐的个体赋予资源并不能让其赢得雌鸟的芳心,进一步表明了雌鸟芳心的转变是“技术加成”的作用。同时,为了证明这种“技术加成”确实和择偶有关,研究人员还全部以雌鸟为实验对象设计了实验,验证了“技术加成”在交友偏好上并没有太大的作用。

LP代指不受青睐的个体,P代表受青睐的个体

因此,这项工作在虎皮鹦鹉身上验证了对认知技能的直接观察会影响雌鸟的配偶选择,支持了达尔文当年提出的观点。这一工作通过精巧的实验设计,将其他影响配偶选择的因素进行了控制,并将潜在的影响控制到最小,将“技术加成”即获取食物的能力这一因素设计成了唯一的影响因素,从而得到了非常令人信服的结果,对后续的配偶选择研究具有重要的借鉴意义。

对于这项工作,有很多人会将结果引申到人类身上,并将其理解为“‘技术男’的逆袭上位”,其实我想说的是,要是真这么想的话,那可就真是想多了。因为:

(1)在这个实验中,并不是所有测试的雌鸟都改变了自己的选择,九只测试的雌鸟中还是有两只雌鸟保持了自己对“颜值”的喜好,22%这个比例并不算太低。

6号和8号雌鸟并没有改变初衷

(2)原先不被青睐的个体的“技术加成”是人类后天赋予的,但根据以往的其他研究,鸟类中一些“颜值”或者本来就受雌鸟吸引的雄性个体,其认知能力往往越更强(相关性研究,非因果性研究,仅供借鉴),虎皮鹦鹉的这项研究中并没有对此进行验证(当然,这并不影响文章的结论)。假如同样进行“技术培训”,原来受青睐的个体可能也会学得更快且做得更好。(这一条不适用于人类,也没有在多个动物身上得到普遍性的验证,因此不必悲观)

(3)实验中的雌鸟在观看“技术男”的技巧展示时,到底能不能理解这项技术的意义呢?毕竟,做出选择的雌鸟并没有进行“技术加成”的培训,也没有机会去模仿“技术男”的行为(Science的评论中提到了这一点)。但如果雌鸟真的掌握了这个技能,“技术加成”后的雄鸟吸引力也有可能会变低,雌鸟可能会取选颜值更高的,反正自己能力强,干嘛不找一个养眼的呢?

(4)这一“技术加成”能在多大程度上代表鸟类的智商高低或者学习能力?“技术加成”在影响鸟类配偶选择的众多因素中到底能起多大的作用?在其他鸟类或其他动物中是否也有类似的情况?未来还需要更多的研究,群体性活动且社会性高的鸟类将是最佳的研究对象,或许有一天能在野外进行更有力的验证。

(5)人类的择偶观更是复杂,影响因素更多,无法如此简化,因此如果将其理解为一个逆袭的励志故事就有些过于片面了,但对每个人来说努力提升自己都是一件好事。

作者陈嘉妮看完上述内容之后,针对第3点补充了一条解释:虽然“技术加成”是人为训练的,但雌鸟并不知道这是人为的,只能根据天性中对这种行为的偏好进行选择。我们要说的就是这种天性的存在,这种天性的存在是性选择影响认知能力演化的基础。如果没有这种天性,和认知能力有关的基因可能就会遗传不下来。

接下来的内容是一些背景介绍及实验设计方面的内容,感兴趣的朋友可以接着往下看。

研究背景

对动物而言,和一个更聪明睿智或者说动手能力强的伴侣结合,将会带了一些很直接的好处:比如说通过观察提升自己寻找食物的能力,或者更好地应对多变的环境。在某些动物中,认知能力还和繁殖成功率相关。认知能力更强的配偶更受青睐这一观点源自于一些实验,在这些实验中研究人员发现配偶选择所基于的某些第二性征通常和更大的脑容量或者更好的认知能力相关,且经过分开检验发现这些变量确实呈正相关。但相关并不意味着因果,要想证明真的如此,仍需要因果性的实验。

为何选择虎皮鹦鹉作为研究对象?

在鸟类身上进行这一实验,最佳的研究对象莫过于鸦科鸟类和鹦鹉类,这两类鸟类已经被证明是鸟类中最聪明的类群,且在许多物种上都已经证实了有很高的认知能力。经过综合考虑,研究人员决定选用虎皮鹦鹉作为研究对象。虎皮鹦鹉具有诸多优势,1、人工繁育技术成熟,可以很容易的获得足够的样本量;2、不涉及到保护物种,非野生鸟类,不需要繁琐的审批过程;3、容易训练,完成一项相对复杂的任务。4、虎皮鹦鹉自身的生活习性也适于进行这项工作。虎皮鹦鹉是澳大利亚的鸟类,生活在灌丛、开阔的林地以及草地生境中,非繁殖季节多集群生活,取食一些草本植物的种子,但在野外,食物的可获取性并不是很稳定,因此获取食物的能力将会影响到个体的生存。另外,在野外虎皮鹦鹉繁殖时,雌鸟负责孵卵,且雏鸟又是异步孵化,这就意味着雌鸟需要在巢中坚守很长的时间,这段时间雌鸟很少离开巢,主要依赖雄鸟带回食物。因此,找一个“获取食物”能力强的雄鸟对于雌鸟来说非常必要。

实验设计的重要性

在鸟类行为学以及进化生物学研究中,通常会面临多个因素影响同一行为的情况。例如在性选择方面,雄鸟的外表特征(如身体大小、羽毛靓丽程度等等)都会影响到雌鸟对雄鸟的选择。如何把其他干扰因素排除掉或将影响降至最低,是得到令人信服的结果的关键。

实验装置示意图,一个三隔间的实验笼,雌鸟在中间,两只雄鸟分列两侧。雌鸟所在的隔间又被分为了三个空间,雄鸟之间无法看到对方,也看不到雌鸟和对方的互动

第一步选择实验对象时就需要注意。养过虎皮鹦鹉的人都知道,人工饲养的虎皮鹦鹉有很多色型,为了控制羽色的影响,研究人员选择了野外的类型,个体之间羽色的差异相对比较小。

解决了实验对象之后,接下来便是实验设计了。如何体现认知能力的作用?研究人员先做了预实验,在没有技术加成的情况下,先得到雌鸟对雄鸟的喜好情况。

之后,对不受青睐的个体进行“强化训练”,而受青睐的个体不进行“强化训练”,待到不受青睐的个体掌握技能后,给两只雄鸟都提供这些需要技能才能打开的盒子,再让雌鸟进行选择。此时,唯一改变的实验条件便是获取食物能力这一“技术加成”。研究人员发现大多数雌鸟(7/9)都改变了自己的选择,但此时还不能完全说明“技术加成”本身,食物也有可能影响(原来受青睐的个体没法打开盒子,自然就没有吃到食物)。因此,还需要一个对照实验。

在对照实验中,第一阶段和上述实验一样,但不受青睐的雄鸟不接受训练,只不过会在第二阶段的时候得到食物,受青睐的雄鸟则没有食物。结果发现,大多数雌鸟(7/8)的偏好并没有因此改变,说明食物资源本身并不会影响雌鸟的决策。

对照实验中的雌鸟大多没有改变自己的选择,6号个体除外

实验至此,我们基本上可以得出前文中的结论了,研究人员在到了这一阶段后确实也进行了投稿。但审稿人给出了一个额外的建议:鉴于虎皮鹦鹉是群体性生活的动物,个体间的关系比较复杂,不能排除友谊的存在。雌鸟更青睐“技术加成”后的雄鸟也有可能只是喜欢和这样的鸟类作朋友而已。于是,研究人员又专门以雌性个体为研究对象按照第一个实验条件进行了实验,得到的结果发现大多数(7/8)同性小伙伴间的友谊并没有因“技术加成”而改变。至此,终于可以得出“技术加成”确实改变了雌鸟的择偶偏好,并证实了其存在这一天性,进而为性选择促进认知能力的改变得到了更有力的证据。

雌鸟间的友谊实验结果,“技术加成”没有影响大多数雌鸟的选择

文章背后的故事

这篇工作从一开始设想到最终文章发表历时近四年,一开始实施时我还在课题组,和陈嘉妮是同事关系,对这篇文章的前期工作也算比较了解。在鸟类生态学研究中,在野外对某些理论或者假说进行验证其实是很困难的,不可控的影响因素太多,最终不得不得到一些相关性的结果,虽然大多数具有生物学上的意义,但相对因果实验还是少了说服力。而室内试验则可以很好地弥补这些缺点,可以将各种影响因素进行控制,从而得到一些因果性的结论。

这一研究的结果固然令人兴奋,但除此之外,实验体系更具有价值,值得进行类似研究的研究人员去借鉴。我也希望通过梳理这一实验设计的过程,读者朋友可以从中理解到科学研究的一些思维方式和工作方法。如果仅仅是知道是什么,而不去了解为什么和怎么来,那么就会很容易误读科研人员的研究结果,反而错过了科研中最有意思的事情。

文章图片和视频均来自Science网站,出自论文、论文补充材料以及评述文章,多谢陈嘉妮对本文的修改建议,论文作者博士生邹瑀琦和孙悦华研究员亦回答了相关问题,在此一并感谢并对他们表示祝贺。

来源

鸟类趣事

中国野生动物保护协会


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