Рыбы на удивление хороши в числовых тестах - навык, который иногда определяет разницу между жизнью и смертью.
Ключевые выводы
- Нам давно известно, что другие млекопитающие умеют считать, как и некоторые высшие позвоночные, такие как рептилии, птицы и млекопитающие.
- Исследования с участием мелких стайных рыб, таких как гуппи, пытались определить, умеет ли рыба считать. Способность считать действительно заложена в мозгу рыб с рождения.
- Может оказаться, что гены, которые делают рыбу хорошей или плохой в числах, - это те же самые гены, которые предрасполагают к нашим математическим способностям.
Отрывок из книги Брайана Баттерворта «Могут ли рыбы считать?»: что животные рассказывают о нашем уникальном математическом разуме. Copyright © 2022. Доступно в Basic Books, издательстве Hachette Book Group, Inc.
Исследования показали, что наши близкие и дальние родственники млекопитающие обладают хорошими или очень хорошими способностями к счету. Также для безопасности только что вылупившихся цыплят и других птиц важно уметь считать и проводить расчеты. Земноводные и рептилии также учитываются при поиске пищи или при выборе партнера. За исключением китообразных с их огромным и сложным мозгом, все они наземные существа. Здесь мы рассмотрим, могут ли рыбы, чья среда обитания так сильно отличается от нашей, считать, и почему им это может понадобиться.
Учитывая относительно меньший размер мозга рыб, можно было бы ожидать, что у них в целом более слабые когнитивные способности, чем у «высших» позвоночных - рептилий, птиц и млекопитающих. На самом деле, некоторые обладают лучшими способностями к памяти как в дикой природе, так и в лаборатории. Лосось, например, может запомнить свойства реки, в которой он нерестился, на несколько лет и успешно вернуться для спаривания. Маршрут по лабиринту можно будет вспомнить спустя три месяца.
Уже много десятилетий известно, что вступление в группу, стаю или школу может быть полезным. В компании будет легче найти себе пару. Виды, которые питаются крупными частицами, увеличивают свои шансы найти их, глядя многими глазами; а нахождение в большой группе снижает риск того, что особь будет съедена хищником. Чем крупнее косяк, тем лучше он будет для размножения, кормления и безопасности. Поэтому рыбам было бы выгодно иметь возможность выбирать косяк покрупнее.
Одна из первых демонстраций возможного использования числовой информации при выборе мелководья была проведена с гольянами (Pimephales promelas), иногда в присутствии хищника, большеротого окуня (Micropterus salmoides). Каждому гольяну предлагалось на выбор две косяки по разные стороны от аквариума. Косяки варьировались от одного до двадцати восьми гольянов, и тестируемые гольяны выбирали более крупный косяк прямо во всем диапазоне номеров, с присутствием хищника или без него. Это говорит о том, что присоединение к большей стае происходит инстинктивно, но зависит от способности оценить численность двух косяков. Теперь, хотя экспериментаторы манипулировали численностью, было неясно, реагировали ли подопытные рыбы на численность или на плотность косяков, поскольку косяки разного размера занимали один и тот же объем аквариума.
Наш друг трехиглая колюшка, когда не в брачный период, тоже косячит. Как и многие другие стайные рыбы, при выборе она реагирует на плотность косяка, поскольку в реальной жизни численность и плотность обычно идут рука об руку. При одинаковой численности двух косяков колюшка предпочтет более плотную, а при одинаковой плотности - более многочисленную. Стандартная установка для недавних исследований спонтанной - без обучения - числовой дискриминации показана на рисунке 1.
Исследования многих видов стайных рыб показали, что рыбы выбирают большую косяк, и легко экспериментально варьировать количество с каждой стороны, чтобы можно было откалибровать способность оценивать или сравнивать количество.
Вот одно исследование, которое я провел с моими друзьями из Университета Падуи с использованием устройства, показанного на рисунке 1. Объектами нашего эксперимента были гуппи (Poecilia reticula). В этом исследовании у нас была особая цель - выяснить, есть ли у этих маленьких рыб две системы распознавания чисел, как это было заявлено для других позвоночных, включая нас, людей: одна система малого числа и одна для больших чисел. Как я отмечал в других главах, система малочисленности, которую иногда называют системой «субитизации» множественности, имеет две интересные особенности. Во-первых, это практически безошибочно, а у людей очень быстро. Во-вторых, при сравнении двух чисел нет эффекта отношения. То есть так же легко выбрать больший набор с четырьмя объектами, чем с тремя объектами, чем с одним объектом. Для числа больше четырех срабатывает эффект отношения, так что сравнение девяти с пятью предметами точнее и быстрее, чем сравнение девяти с восемью предметами.
Сначала мы проверили эту гипотезу на итальянских студентах. Мы, конечно, не погружали их в резервуары с водой и не просили сравнивать косяки рыб, а выбирали большее из двух последовательных последовательностей точек. Мы измерили их точность и скорость этих суждений.
Мы обнаружили то, о чем сообщают многие другие исследования, а именно, что для небольших чисел соотношение между двумя массивами не влияло ни на точность, ни на скорость, в то время как для больших чисел было влияние отношения для обоих этих мер. У людей мозг обрабатывает большие и маленькие числа по-разному.
Присутствуют ли эти две системы в мозгу гуппи?
Оказывается, они есть. Более того, обе системы присутствуют при рождении. Мы протестировали 100 однодневных рыб и 140 «опытных испытуемых». Вот числа и отношения, которые мы использовали:
Суточные рыбки вели себя так же, как и взрослые особи. Это говорит о том, что две системы подключены друг к другу и начинают функционировать без использования опыта.
Вариант, изобретенный моими друзьями из Университета Падуи, позволяет подопытной рыбе видеть только одну рыбу за раз. Команда из Падуи использовала рыбу-комара (Gambusia holbrooki), мелкую пресноводную стайную рыбу. Перегородки в аквариуме означали, что подопытная рыба могла свободно плавать, но могла видеть только одну рыбу за раз. Эти маленькие рыбешки могли выбрать более крупный косяк, когда контраст был в диапазоне малых чисел (3 против 2), а также в диапазоне больших чисел (4 против 8). Это означает, что подопытная рыба должна была суммировать количество рыб с каждой стороны аквариума, запомнить суммы и провести численное сравнение между двумя косяками, чтобы выбрать большую косяк.
Эта числовая способность имеет важное адаптивное значение, поскольку она позволяет рыбам в дикой природе выбирать безопасное место наибольшего доступного косяка. Здесь играют роль индивидуальные различия. Рыба с лучшими численными способностями будет вести других рыб, и, возможно, их роль лидера гарантирует, что косяк будет держаться вместе, двигаясь в одном направлении. Может оказаться, что гены, делающие рыбу хорошей или плохой в числах, - это те же самые гены, которые предрасполагают нас таким же образом.