一、动物的视觉信息传递
视觉信息是指用动物能看到的信号对其他动物的行为产生影响。视觉信息包括身体结构、颜色等标志以及动物为传递信号摆出的姿势、做出的动作等。视觉信息容易定位,还有简单、准确、迅速等优点,所以人们对视觉信息的研究最为透彻。但由于视觉信息只能直线传播,容易被各种障碍物遮挡,也容易受光线影响,所以这种信息传递方式也有很大的局限性。一般通过反射光传递信息的动物只能在白天通信,而自发光的动物如萤火虫则只能在夜间通信。在自然界,仅仅依靠视觉传递信息的动物非常少见,多数动物都是靠使用多种信息传递方式进行有效的交流。
为了让自己发出的视觉信号不被障碍物遮挡,动物会选择一个显眼的位置,比如站在高处或飞在空中。
视觉信息的表现形式复杂多样。有的视觉信号可以长时间存在,比如动物身体形态结构上的标志——雄性孔雀那鲜艳美丽的尾上覆羽,雄性驯鹿头上硕大的犄角,雄性狮子颈部漂亮的长鬃毛——这些外表特征都是向雌性同类发出的视觉信号。有的视觉信号只存在短暂的一瞬间。例如,许多蜥蜴从背面看体色与环境一致,但腹面有鲜艳的色彩,但这种鲜艳的色彩只在求偶或恐吓敌害时才显露出来。也有动物的保护色是通过散布错误的视觉信息来迷惑天敌或猎物的。例如,蛙在草丛中呈现碧绿的体色,在农田里呈现黑灰的体色,这种与环境色彩一致的体色既有利于捕食昆虫,也有利于逃避敌害。枯叶蝶像一片干枯的树叶,竹节虫像一段树枝,都可以欺骗捕食者的双眼。
视觉信息的形式还包括动物的肢体语言。例如,狗在遇到陌生人时,常常身体下伏、后肢蹬地、龇牙低吼以恐吓对方;而在主人面前,则俯首帖耳、前蹿后跳,一副顺从的模样。通过视觉信息,动物之间可以传递年龄、性别、生理状态等信息,还能表达一些诉求。通过长期的自然选择,很多动物能够通过复杂的仪式或一连串复杂的动作来传递信息。例如,鸟类在求偶时,常常进行丰富多彩的表演;蜜蜂会用舞蹈动作分享蜜源的距离和方向。雄性萤火虫,在夏日的夜晚依靠发光寻找配偶,停留在草丛深处的雌性萤火虫不能飞翔,也通过闪光应答。
人类可以通过一些画面传递信息,海洋中的乌贼也会这样做。雄性乌贼在求偶时会将触手向前伸直结成一束,或将触手弯曲成一个拱形的篮子,此时它的皮肤上还会显现色彩斑斓的图案。看到这个画面以后,其他雄性乌贼会尽量避开,而雌性乌贼通过身上的色斑将自己的性别告知雄性。科学家发现,乌贼身上的图案、皮肤质地以及各种身体姿态可以组合出300多种信息,这些信息就是乌贼之间相互交流的语言。
对于拥有高智商的人类来讲,视觉通信也是一种简捷有效的联系方式。无论是举手投足,还是一颦一笑,都可以传递许多信息。
二、动物的触觉信息传递
在海洋里,水深200米以下的地方没有植物分布,是因为这么深的海水里没有阳光了。在漆黑的海底,视觉信息基本不起作用,鱼类就靠触觉或听觉传递信息。一些生活在深海里的鱼类,视觉严重退化,它们的鳍刺和触须上有丰富的神经末梢,可以感知水流的细微变化,来捕捉猎物或逃避敌害。这就是触觉通信的一种形式。触觉通信多数情况下是通过身体的直接接触实现的。动物**行为的完成有赖于触觉通信。例如,雌性三棘刺鱼被雄鱼吸引到“产房”之后,在雄鱼用嘴巴触碰了尾部之后才能排卵。触觉通信也可以通过其他物体作为媒介,以振动或者波动的形式来传递信息。例如,雄性蜘蛛想要进行**,必须爬到雌性蜘蛛的网上去。在这之前,雄性蜘蛛会像弹琴一样轻轻地拨动蛛丝,躲藏在暗处的雌性蜘蛛可以根据蛛丝振动的幅度判断来的是猎物还是求爱对象。
触觉信息都是近距离传递的,易于定位。对于视觉能力有限或者生活在无法利用视觉通信环境中的动物来说,触觉通信往往是一种重要的信息传递方式。触觉信号的强度和性质可以迅速改变,出现及消失也快,有一定的信息量,便于传递定量信息。
不仅低等动物依靠触觉通信,在高等动物中触觉通信也相当普遍与重要。在猴子的社会群体中,猴子之间常会互相梳理毛发。值得注意的是,如果将刚刚出生的小猴从它母亲的身边抱走,由专门的机器人来抚养,那么即便身体健康,它的反应能力和智力与正常的小猴相比,也显得比较低下。如果人们经常抚摸或者抱抱它,情况则会有很大的改观。从这里不难看出,幼年时,对小猴经常性的抚摸、搂抱,可以提高小猴对环境刺激的反应能力。对于人类来说,父母在孩子幼年时多给一些爱抚,比婴儿车和玩具熊更有益于孩子的生长发育。
三、动物的听觉信息传递
利用声音传递信息的动物种类很多。有的昆虫用身体各部位摩擦发出声音,有的昆虫能够利用植物枝叶发出声音。夏蝉吵噪,秋虫唧鸣,已为人们所熟知。布谷高歌,喜鹊欢叫,更是让人倍觉亲切。唐代诗人杜甫写道:
两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天。
窗含西岭千秋雪,门泊东吴万里船。
宋代词人辛弃疾写道:
明月别枝惊鹊,清风半夜鸣蝉。
稻花香里说丰年,听取蛙声一片。
这些诗词当中都有描写动物声音的句子,在和动物长期的共处中,人类已经和动物建立了密切的联系,有些动物的声音也成了悦耳动人的曲调。
除了昆虫以外,呼吸空气的脊椎动物(蛙、少数爬行类、几乎所有的鸟类和大部分哺乳类)都能发声。动物发出的声音就像人类的语言一样,有着重要的信息交流作用。长期的演化,使动物的声音有许多变量,包括频率、音质、音量、清晰程度、时间模式等。每个变量都能提供一些信息,因此声音的信息容量非常大。
海豚是通过声音信号与同类进行沟通、联络的动物。它们的声音信号反应,可能是世界上最接近于人类语言的动物语言。科学家曾做过这样一个有趣的实验。他们首先让两只养在同一水池里的海豚学会了一种技巧,即当它们看到某一图案时就会条件反射地去推压左侧的装置,而看到另一图案时又会推压右侧的装置。在这之后,科学家用隔板将水池一分为二。这就使水池右半部的海豚能看到图案,却无法触及相应的装置;水池左半部的海豚能触及装置却又看不见那幅刺激它推压装置的图案。然而水池隔开不久之后就出现了奇迹。左半部那只海豚居然能在没见到图案的情况之下,准确无误地推压装置。这一事实表明:右半部水池里的海豚通过声音信号将展示的图案及展示时间这样复杂的信息准确无误地传达给了同伴。
声音对于动物的生存具有以下作用。
维系社会生活
例如,狒狒通过类似于语言的叫声来交流感情、传递信息。它们通过打斗、吼叫等方式决定雄性个体在家族中的地位。地位高的狒狒在日常生活中,通常不需要再和其他雄性打斗,而是通过声音来显示自己的威严。当幼年狒狒攻击一只年长狒狒时,其他年长狒狒就会追逐、恫吓它,使得幼年个体逐渐认识到自己的地位。家族里的首领还常常通过声音来控制整个族群的活动、摄食和御敌。生活在我国云南的长臂猿有时会整群发出此起彼伏的呼唤,一是保持群体之间的联系,二是告知另外的同类群体让它们不要来这里活动和摄食。鲸鱼在海洋深处也能发出一种频率很低的声音,主要用来保持群体间的联系。
求偶
图9-1 纺织娘
靠美妙的声音来吸引异性的现象,在昆虫和鸟类当中非常常见。在各种鸣虫中,蟋蟀的鸣声清脆好听,这是雄性蟋蟀依靠前翅摩擦发出声音吸引雌性;蝉的鸣声粗犷嘹亮,这是雄蝉在向异性发出召唤;纺织娘(图9-1)的鸣声很像织布机的声音,时高时低,悠扬而动听,这是雄虫在向雌虫展示自己的魅力。伊蚊婚飞时能发出一定频率的音调,这是它们在寻找配偶。这种音调能让相隔36米之遥的雌雄个体知道彼此的存在,而且伊蚊靠这种音调还能同时探测几个目标。鸟类的歌声通常婉转多变,音调优美动听,这是雄鸟在繁殖季节宣布占据地盘、寻求配偶。
图9-2 座头鲸
每只雄性座头鲸(图9-2)在繁殖季节都变成了出色的音乐家,自己就可以表演气势恢宏的交响乐。座头鲸没有声带,靠体内空气的流动发声。座头鲸音域宽广,音调高亢,将雷鸣般的低音节和呼啸尖锐的高音节混合在一起倾吐出来,洋溢在海面上,上百千米以外的雌性座头鲸都能清楚地听到雄性的歌声而被吸引过来。所以,人们称座头鲸为动物世界里最杰出的歌星。
报警
根据声音用途的一般趋势来看,鸟类在多数情况下是通过叫声来扩散警报的。针对危险情况的不同,有些鸟类的报警声还会有不同的类型。例如,欧洲小黄莺有两种报警的叫声。一种是所谓的“鹰”叫声,当它们看到在头顶上空的猛禽袭来时就发出这样的叫声,这是一种频率高、音色脆弱和渐起渐断的叫声;另一种是针对地面威胁的叫声,当它们看到来自地面的危险时会发出一种响而尖锐并断断续续的声音。许多种类鸟的“鹰”叫声都是频率高、渐起渐断的,这就使得袭来的猛禽难以确定是谁发出了警报,发警报者因此可以逃脱危险。也有少数鸟类,如信天翁这样较大的海鸟,是缺少报警叫声的,因为它们一般生活在海上或荒芜的海岛上,在那里,一般不会遇上偷袭的捕猎者。
许多食肉目的动物在警告对方时会发出一种音调较低的“呼呼”声。例如,猫在进食时如果受到打扰,就会发出这种声音。此时如果继续打扰它进食,就可能被抓伤。像鸟类一样,哺乳动物也能用声音来扩散警报,这是特别有用的,因为这些警报能扩散很远的距离。这样的例子很多,例如,麋鹿从危险地带逃离时,会发出一种强烈的咳声,警告同种其他个体不要前来;许多灵长类动物,如狒狒,在报警时会发出咆哮或尖声的喊叫。长颈鹿在遇到危险时用哼声来警告同类其他个体,还会用猛烈的疾跑产生的剧烈的蹄声来传递警报,这可以看作视觉信号和听觉信号的综合运用。
在报警信号中,包括鸟类和哺乳动物,都能用不同强度的警报表示危险的轻重程度。海鸥会用一系列断断续续的音调告知同伴这里的危险程度。倘若捕食者刚刚靠近海鸥,而它们在水上又相当安全,那么它们就发出低强度的报警声,仿佛人在要说话之前先清清嗓子;然而,当它们在陆地上移动时,由于一个人的突然靠近而受到惊吓,海鸥就会发出高而尖和明显断断续续的音调。其他海鸥的反应也直接与这些信号有关,低强度的报警音调只引起海鸥的注意和向四周环视的动作;而一听到高强度音调,它们就立即起飞,在天空盘旋一圈,然后离开。哺乳动物的信号也是这样,如鹿的报警信号,可能是低而机敏的咳声,也可能是尖锐的警告,这完全取决于危险的程度。而接收者的反应总是和报警信号的强弱直接相关。
互利互惠
不同类的动物之间也能通过声音进行交流,达到互利互惠的目的。响蜜??(图9-3)生活在非洲丛林地区,非常喜欢吃蜂蜜,而且能在飞翔的时候发现蜂巢,但它们自己却对付不了蜂群的进攻。每当响蜜??发现一个蜂巢时,它们便发出刺耳的尖叫,同时在林间穿飞。叫声被蜜獾听到后,蜜獾就会跟着响蜜??跑。就这样,响蜜??把蜜獾引到蜂巢前,自己躲在远处的树枝上静观蜜獾捣毁蜂巢。很快,蜜獾喝足了蜂蜜,吃够了蜂卵扬长而去。这时蜂群因家园被毁而四下逃逸,响蜜??就飞下树枝来,享用蜜獾吃剩下的蜂蜜。因此,响蜜??被人称作指路鸟。在英文中,响蜜??被称作“honeyguide”,意思是向蜜鸟。当地人知道响蜜??有这种独特的本领,就跟在它们的后面,这样他们每次外出寻找蜂蜜都不会空手而回。非洲的黑犀牛身上会生长一些讨厌的扁虱和其他寄生虫,而犀牛鸟非常喜欢这些食物,它们通常停在犀牛的身上到处找这些寄生虫吃,犀牛感到非常惬意,非常愿意让它们来捉寄生虫吃。作为回报,当有大型猛兽出现时,犀牛鸟会发出一种很小的警告声音,犀牛便会警惕起来并及早做好反击或逃跑的准备。
四、动物的发声机理
动物发出的声音不同,那是因为它们的发声系统各不相同。鸟类的叫声最为多样化,“语言”最丰富,是因为鸟类长有鸣管,能发出富于变化的声音。座头鲸(须鲸类)是动物界的“大嗓门”,它缺少声带,可能是通过将空气在整个身体里循环而发声的;白鲸(齿鲸类)能发出多种声音,甚至能模仿其他动物的叫声,它通过挤压空气进入一个称为声唇的类似人类鼻腔的头部结构发声。蛙吸入的空气从喉经过,使发声器官振动,从而发出叫声。虎吼叫声的发出和人类有些相似,是利用肺呼出空气,然后用咽喉、口鼻组合成的空间共鸣,发出吼声。通过长期的自然选择,很多动物的发声器官进化得非常奇特。例如,丹顶鹤高亢、洪亮的鸣叫声,与其特殊的发音器官有关。它的颈很长,鸣管也长,约1米,是人类气管长度的五六倍,鸣管末端卷成环状,盘曲于胸骨之间,就像西洋乐中的铜管乐器一样,发音时能引起强烈的共鸣,声音可以传播3~5千米。我国第一部诗歌总集《诗经》中,就有《鹤鸣》篇:鹤鸣于九皋,声闻于野。
昆虫的鸣叫声不是由气管或喉部发出的,而是由特殊的发音器官产生的。雄性蟋蟀的发音器官由前翅上的音锉和刮器组成。音锉长在前翅基部的一条斜翅脉上,上面顺序排列着数十个音齿。刮器则长在音锉前下方,是一条比较坚硬的翅边。蟋蟀鸣叫时,总是右前翅盖在左前翅之上,两个前翅高举在背上呈45°,然后由胸肌牵动两翅,不停地张开又闭合,这样刮器便与音锉产生摩擦,造成前翅上的发音镜振动,发出清脆的鸣声。音律的高低与长短,由刮器对音锉的刮击轻重和连续性来调节。刮击的程度重,前翅上发音镜的振动强度大,发出的声响就大;连续刮击音节长,刮击时而间断音节就短。刮击有轻有重、有断有续,便会演奏出优美的旋律来。
蝉的鸣声粗犷嘹亮。它们的发声器长在腹部两侧,包括两片有弹性的薄膜,叫作声鼓。声鼓与身体内发达的声肌相连,外面有一块起保护作用的盖板,盖板和声鼓之间,有一个空腔,叫作共振室。蝉的鸣声,主要是靠声鼓和声肌发出来的。声鼓是一层脆韧有褶皱的向外突出的薄膜,当声肌迅速收缩时将声鼓向里拉,声肌松弛时声鼓向外凸,这样迅速连续不断地变换使声鼓振动,便发出声音来,经共振室扩音放大,张开盖板,声音就传出来了。声肌收缩的快慢和强弱决定音节的长短,收缩的强度大小决定音调的高低,所以有“蝉以肋鸣”的说法。
纺织娘也是很出名的鸣虫,它们能发出很像织布机的时高时低、悠扬动听的声音,因而得到了“纺织娘”的美称。纺织娘和蟋蟀一样也是靠翅膀发声的。除了一对淡绿色的前翅,它们还有一对薄纱似的后翅。当它们振动翅翼时,前翅上的音锉和刮器互相摩擦带动发音镜振动而发声,后翅没有发音组织,但也能沙沙作响。由于翅翼的结构不同,前翅发声频率高,后翅发声频率低,鸣声就变得一会儿高、一会儿低,余音袅袅,分外悦耳。
五、动物的电信息传递
生理学家发现,组成生物体的每个细胞都是一台微型发电机。一个活细胞,不论是兴奋状态,还是安静状态,都不断地发生电荷的变化,科学家将这种现象称为“生物电现象”。在不受外界刺激的情况下,质膜外侧带有正电荷,内侧带有负电荷,这种电位叫“静息电位”。当细胞受到刺激产生兴奋时,质膜上的电位就由外正内负变成外负内正,这就是“动作电位”。动作电位向四周扩散,就形成了局部电流。根据这个原理,人们可以测得心脏的电流,并将电流变化绘制成心电图推测心脏的功能是否异常,为正确诊断心脏疾病提供依据。同样,人类的大脑也能产生电流,因此医生只要在人的头皮上安放电极,用仪器记录他的脑电波变化,就可以推断这个人脑部是否有病。
动物体任何一个细微的活动都与生物电有关。对外界刺激做出反应、心脏跳动、肌肉收缩、眼睛开闭、大脑思维等,都伴随着生物电的产生和变化。可以说生物电是细胞之间、组织器官之间信息交流的重要纽带,依靠生物电建立的联系,使动物体能够协调、统一地进行各种生命活动。
据测量,人的心脏在跳动时会产生1~2毫伏的电压,大脑在读书或思考时会产生0.2~1毫伏的电压。借用这个原理,科学家在老鼠的皮下植入一台微型发射机,用老鼠身上引出的生物电为它供电,这台微型发射机可以连续工作6个月的时间。这样就能长期跟踪老鼠的活动轨迹,为人类控制鼠害提供可靠的信息。
很多动物还在进化中形成了专门的发电器官,用电进行更加复杂的生命活动。有人统计过,全世界大约有500种鱼类有专门的发电器官。它们能借助生物电在黑暗的水中世界进行导航、联络、求偶、觅食、攻击以及辨别其他鱼的性别、种类甚至年龄等。
图9-4 电鳐
广布于热带和亚热带近海的电鳐(图9-4)是有名的发电能手。它们的外形很像一把厚厚的团扇,背腹扁平,头胸部连在一起,尾部呈粗棒状。电鳐的一对小眼睛长在背面前部的中央,在身体的腹面有一横裂状的小口,口的两侧各有5个鳃孔。电鳐常栖居在太平洋、大西洋、印度洋等热带和亚热带海域的底部,行动迟缓,体长一般在2米左右。我国东南沿海一带,也有电鳐分布,但体形较小,一般都在0.3米以下。
电鳐生活在深水之中,怎么会发电呢?科学家经过解剖研究发现,电鳐头胸部腹面两侧各有一个肾脏形、蜂窝状的发电器,每个发电器大约由600个呈六角形的柱状管组成,每个柱状管是由一块块肌肉纤维组织重叠而成的,肌肉纤维组织的一面与神经末梢相连,当电鳐的大脑神经受到刺激兴奋时,电鳐两侧的发电器就能把神经脉冲变成电能释放出来。电鳐的一个电脉冲的瞬间电压可以达到100伏,甚至能让6个100瓦的灯泡像霓虹灯广告牌一样闪光。放电的瞬间,不仅电压高,而且电流也很大,能把50安的电阻丝烧断。电鳐行动迟缓,攻击力不强,它们靠强大的电流击退捕食者或电晕一些小鱼作为食物。
非洲的电鲇(图9-5)能产生350伏的电压。南美洲亚马孙河及奥里诺科河中的电鳗,身长2米,放电器官在尾部,能够在身体周围制造电场,感知附近的事物,并与同类进行交流。电鳗放电频率、放电时间、电场强度等的不同,表示不同的信息,可以说,它们放电就是在说话。在繁殖季节,雄性电鳗的放电频率明显增加,放电间隔变短。频繁的大强度的放电,也是其求偶炫耀的一种方式,它们是在告诉雌性:看我电多足!精力多充沛!快选择我吧,我是最优秀的!捕猎的时候,电鳗会改变电量输出,以极高的频率和极大的电量放电,能产生瞬间电流2安、电压800伏,使近距离的猎物瞬间毙命,稍远一点的猎物也会被它们电晕,所以放电也是它们的捕猎绝招。
图9-5 电鲇
图9-6 象鼻鱼
象鼻鱼(图9-6),学名鹳嘴长颌鱼,也是一种能发电的鱼,多分布在非洲热带地区的河流或湖泊之中。头吻部较尖,下颌延长似小管状,能动,用以探觅食物。
象鼻鱼的发电器官长在尾端的两边。象鼻鱼不仅能发出电脉冲,也能接收。它的背上具有一个能接收电波的东西,就像雷达天线一样。当象鼻鱼的吻部连同眼睛都钻入泥沙寻觅食物时,尾部的发电器就能向四周发射电脉冲。在安静状态时,象鼻鱼能发出低频率的电脉冲探测周围的物体。如果附近有其他象鼻鱼,它们发出的电脉冲能立即迅速升高,达到一定程度时,双方的电脉冲又降低,逐步恢复到正常的低频状态。这可能是两条象鼻鱼在通过电脉冲交流信息。如果遇到敌害,背部的电波接收器就会接收到不同的电波反射信号,象鼻鱼就赶紧逃之夭夭了。
人们利用电来进行空中通信,是从电报开始的,无线电报至今仅有100多年的历史。现在人们可以利用无线电波与地球上任何地方的人进行通信,甚至还可以与天上的卫星建立联系。但是,对人类来讲,使用无线电波在水中通信依然非常困难。陆地上的指挥中心如果要与水下15米深的潜水艇进行通信,无线电波的发射功率就要达到几兆瓦左右,并且潜艇只能接收,不能回答。随着潜水深度的增加,水中通信也会变得越来越困难。但象鼻鱼用生物电在水中通信的历史,却早已超过千万年了。某些海洋鱼类,具有非常高超的水中通信本领。例如,一条500克的鲐鱼(青花鱼),就能用十分微小的功率与百米之外的同伴建立联系,甚至还能将有关的信号从水中发射到空中去。所以,如果我们弄清楚了海洋鱼类在水中利用生物电通信的原理,潜水艇通信的问题就有希望解决了。
人们总是在想尽办法地发明了一项新成果之后,又发现这项本领其他生物早就在使用了。鱼类非凡的水中生物电通信本领,引起了人们的极大兴趣。现在,运用仿生学的知识,人们制造了一种新颖的水中电波发射机,在输出100毫瓦的微小功率时,就能与250米远的目标建立联系。
六、动物的化学信息传递
俗语有“鼠目寸光”的说法,这是由于老鼠是近视眼,只能看清12厘米以内的物体。它们的听觉也不够灵敏,一张报纸就能让它们听不清外面的声音。老鼠的生活环境十分复杂,天敌也很多,在这种情况下它们靠那不够出色的视觉和听觉是不可能生存下来的。那么,老鼠靠什么感受外界环境的变化呢?它们之间是通过什么来进行交流的呢?原来,它们主要通过发达的嗅觉判断周围有没有食物、有没有危险。据研究,老鼠的嗅觉比狗灵敏10倍。它们的鼻子前端有一种类似探测器的神经节,可以感知到环境中气味的微小变化。当一只老鼠被捉住的时候,它就会释放出某种化学信号,其他老鼠感知到以后,就不会出现在这只老鼠被捉的地方。这就是老鼠之间的化学通信。
很多动物都会利用化学通信。当一条狗抬起一条后腿对着某个目标排尿时,那是它在利用尿液的气味划定领地。狗可以根据尿液的气味辨别出自己是否闯入了其他狗的领地,如果没有足够的把握,它们会选择离开。
很多生物都能向外界环境释放某些化学物质,这些物质主要通过专门的感觉器官(如昆虫的触角、触须等)来感受。化学信号就像人类的语言,对于很多生物的摄食、避敌、繁殖等生命活动起着非常重要的作用。在农业生产上,人们也经常利用生物信息素干扰有害昆虫的交尾,从而影响它们的繁殖,达到既控制了害虫,又避免了因大量使用农药造成的环境污染。
“鲜花泌蜜惹蜂飞,蜂飞不紊有条规,条规遵行多巧妙,巧妙原因究靠谁?”相传这是鲍叔牙写的吟蜂诗,能够反映出蜜蜂这个群体的生活是严密有序、有条不紊的。在研究蜜蜂和蚂蚁等营社会**的昆虫时,人们发现它们能释放多种信息素。在一窝蜜蜂里,蜂王负责产卵繁殖,工蜂负责劳动。工蜂又有不同的分工:有负责外出寻找食物的,有负责清理巢穴的,有负责保卫的……当敌害来临时,保卫工蜂就会在自己向敌害发起进攻的同时释放一种“告警信息素”,促使其他蜜蜂都向“侵略者”发动进攻,这就是蜜蜂受惊动时群体的“蜂反现象”。蜜蜂在发现了蜜源以后,除了跳“8”字舞来告诉其他蜜蜂蜜源的方向以外,还会释放一种叫作“追踪信息素”的物质,使其他蜜蜂跟着自己去采蜜。在一个蜂场里会养很多箱蜜蜂,那么它们是怎么找到自己的家的呢?这是因为每一只蜂王都会分泌一种特殊的被称为“聚集信息素”的物质,这种物质飘散在蜂箱周围的空气中,这只蜂王的子民能够识别出来,其他蜂王的子民则对它不敏感,工蜂就是靠着这种信息素准确地找到自己的家的。自然界中每年到一定季节蝴蝶会从四面八方飞到某一固定的地点来“聚会”寻找配偶,甲虫召集其他个体共同取食,蜻蜓吸引其他雌虫到某固定地点产卵等,也是各类信息素在起作用。
很多昆虫还能分泌性信息素,又称为性引诱剂、性外激素。这是一种由成虫腹部末端或其他部位的腺体所分泌的、能引诱同种异性昆虫前来交尾的激素。这种激素排到体外后仅需极微量就有强烈的生理活性。目前已有若干种性信息素的化学结构被阐明,大多属于酮类、醇类和有机酸类。现在已经能够用人工合成的性信息素作为引诱剂,与诱蛾灯或杀虫剂相结合以防治害虫。这种方法具有用药量极少、不会污染环境、对人畜安全等优点。
此外,昆虫中还存在种间信息素,如利他信息素和利己信息素等,在不同种昆虫之间可传递信息并引起各种行为反应。
科学家经研究发现,植物在遭受迫害时也不会“坐以待毙”。它们会在被取食时予以反击,分泌一些化学物质来杀灭或驱逐取食者。例如,橡树叶片在被舞毒蛾取食后,其中的单宁酸大量增加。吃了含大量单宁酸的橡树叶片,舞毒蛾变得食欲不振、行动呆滞,不是病死就是被鸟类吃掉。此外,植物还会分泌一些化学物质吸引害虫的天敌。科学家发现,如果玉米地遭到玉米螟蛾的侵害,玉米会向空气中释放一种挥发性的化学物质,这种化学物质的气味会马上招来玉米螟蛾的天敌——姬蜂,姬蜂杀灭螟蛾,保护了玉米。
动物的各类通信行为是漫长的进化与长期的自然选择的结果,是动物适应环境变化的方式。动物在觅食、繁殖、攻击、防卫等行为活动中的通信行为展现出非凡的才能和智慧。动物的通信方式不是单一的,而是多种信息传递方式协调配合,信号的完善和综合程度也是随生物的进化而提高的。目前,动物的通信行为在仿生学上有着极为重要的应用。例如,采用人工合成信息素及利用现代干扰技术(如声音控制等)防治有害昆虫,在生产、生活当中具有较广阔的前景和实践意义。
七、动物如何进行领地标识
在自然界,虽说天大地大,但生物种类太繁盛了,每个物种都有自己独特的生存需求,这种需求的最大竞争对手不是别的物种,而是和自己同种的其他个体。所以,很多动物都有自己的领地。那么,动物如何向同类告知自己的领地范围呢?具体有以下几类。
很多鸟类不但靠鸣曲求偶,也通过鸣曲告知同类,特别是同性同类不要靠近。如果谁不守规矩冒犯了别人的领地,就会被冲上来的主人赶走。
图9-7 斑鬣狗
斑鬣狗(图9-7)以家族为单位进行群体生活。它们一般集体行动,共同巡视自己的领地,并用尿液把领地的边界标出来。如果有一个族群在边界上捕猎,常会引发一场相邻族群间的冲突。
狼和狗也常用尿液来标记它们的领地。有动物学家发现狼会在领地周围用尿标记,自己生活在所有标记范围内。在觅食过程中,狼也常常用尿液标记沿途的道路。这就像人类外出时,沿途标记让自己认识回来的路。当一条狗翘起一条后腿对着路边的小树撒尿时,就意味着它已经在这里做上了标记。狼和狗也用大便来标记领地,它们的肛门腺能分泌某种挥发性的物质,这种物质随粪便排出,可以作为标记使用。在我们看来,狗对排便地点好像很挑剔,每次排便前总是前蹿后跳,下抓上挠,其实这是它们在挑选合适的标记地点。
虎喜欢在突兀的物体上用尿或粪便做标记,如山岩、树干、木桩等,在地面的雪被上也常发现虎的尿斑,在树干上、雪地上常常可以看到虎的抓痕,这都是它们留下的标记。雌虎和雄虎都会定期加强气味标记,在与邻近虎接触可能性较多的地方,气味标记的频率相对较高。一只虎可以通过气味辨别某一气味标记是谁留下的,是邻近的虎还是外来的虎,是雄虎还是雌虎,如果是雌虎,是否已经**。
八、动物信息交流的特异化
俗话说,禽有禽言,兽有兽语。在进化过程中,每个物种的生物学特征不同,适应环境的方式也不同,导致每个物种进行信息交流的方式也不同。长期的演化与适应,导致每个物种的通信信号逐渐变得基本只有本物种的个体可以接受、理解并做出应答。甚至由于长期的地理隔离,有些物种演化出只有自己种群内部能够接受、理解并做出应答的信号。这就是通信信号的特异化。例如,人就闻不出老鼠被夹住后留在夹子上的遇险信息素,也不能理解秋夜里蟋蟀唧唧叫声的意义。尤其是对于性引诱信号,雄性进化出具有本物种特异性的信号,雌性也进化出对信号的特异性应答。性引诱信号通常只为同种的异性个体所接受,因而避免了无效**的出现。但有时特异性也不是十分严格的,也存在着物种之间的交叉应答,也就是一个物种的通信信号也为另一物种的个体接受。例如,一种鸟的报警信号常为其他种鸟所接受,一种植食性动物的报警信号也可以被其他植食性动物采用,这是一种种间合作。
动物的通信行为是通过自然选择演化而来的,每一类通信行为都有自己独特的进化历程,这一过程复杂而且艰辛。在不同的自然环境下,不同物种采用了不同的适应方式,形成了一些特殊的表达方式,用于个体间的信息交流。在同一物种内,由于地理环境的分隔,不同地域的种群之间长时间没有基因交流,有时通信信号也出现类似人类语言中的“方言”。这种情况见于鸟类、哺乳类以及昆虫。鸟鸣的基调是先天性的,而具体鸣叫方式则通过模仿学习而来,不同地理区域鸟类的鸣叫差别就导致“方言”产生。例如,把美国海鸥的鸣叫声用录音机记录下来,播放给荷兰和法国的同种海鸥听,它们不能做出对应的反应,说明它们听不懂美国海鸥的“方言”。
生物个体之间以及生物与环境之间的信息交流,能使生物及时适应环境的各种变化,使生物更好地生存下去。生物体的结构越复杂,信息交流的方式越多;生物体之间的关系越复杂,个体间的信息交流越频繁。从起源上看,人类祖先就是从树上来到地面以后,由于生活环境复杂多变,生存竞争异常激烈,这时,只有不断地进行信息交流,才能在弱肉强食的严酷环境里生存下来,正是这种频繁的信息交流,使人类的祖先变得越来越聪明,最终超越了其他动物。
九、动物的学习行为
小猫一出生就会吸吮母猫的**,蝴蝶刚刚羽化而出就会飞翔,蜜蜂天生就会建造复杂的六角形蜂巢。动物的这些行为都是与生俱来的,是一种先天性的遗传行为,称为本能行为。而有些行为则与本能行为不同,是通过后天学习获得的经验性行为,称为学习行为。
天鹅出生不久就会下水游泳,但它要在天空中自由飞翔,就需要向同类学习。学习行为是建立在先天遗传基础上的。无论是低等动物,还是高等动物,通过学习都能使自身更加适应环境。一般来说,越高等、智商越高的动物,学习能力就越强。动物越高等,生活环境越复杂,需要学习的东西也越多,它们的行为也越复杂。由于环境复杂多变,生存竞争异常激烈,只有学习能力强的动物才能更好地生存下去。
习惯化学习
当同一种刺激反复发生时,动物的行为反应就会逐渐减弱,最后可完全消失,除非再给予其他不同的刺激,行为反应才能再次发生。这就是我们常说的习以为常。在野外生活的麻雀一有点声响就会马上飞走,而在城市里生活的麻雀,面对熙熙攘攘的人群和轰鸣喧闹的车流却视而不见,听而不闻,照常吃食。当然,如果出现了不寻常的声响,如鞭炮声,它们仍然会一哄而散。刚出生的小鸡看见一片树叶、一段树枝、一只小虫子,都要反复观看,叨啄品味,经过多次的学习体验,它知道了哪些是可以吃的、哪些是不能吃的,就再也不会对树叶、树枝感兴趣了。
在人类社会中也有这样的现象存在,人们常会对常见的事情见怪不怪,也常会对自己天天吃的东西感到厌倦,如果每天都在嘈杂的环境中工作,时间长了就会感觉不到噪声了。“入鲍鱼之肆久而不知其臭,居芝兰之室久而不闻其香”,这也是习惯了环境气味的结果。
模仿学习
“照着葫芦画瓢”就是一种模仿。动物在幼年时会模仿抚育者或其他成年动物的行为,来学习一些基本的生存技能。
模仿学习在动物适应环境上有着重要意义,它能让动物从同种的其他个体身上获得对生存有用的经验,可以将同类适应环境的行为直接变成自己的行为。这个过程不必经过遗传机制的传承,可以让动物更好地适应环境中各种各样的临时性变化。
黑猩猩是人类的近亲,能够用石块砸开坚果,吃掉里面的种子。但砸坚果是需要技巧的:如果选用的石块太小,或用力太小,就砸不开;如果选作工具的石块太大,或用力太大,就会将坚果砸得粉碎。幼年的黑猩猩很难掌握这项技巧,需要不断地观察年长者的行为,长期向年长者学习。研究人员发现,黑猩猩要经过将近10年的模仿学习才能熟练地掌握砸坚果的技巧,使坚果在恰好被砸开的时候,果仁也完好无损。在20世纪60年代,动物学家在大不列颠岛研究山雀的学习行为时,发现一个有趣的现象:一只山雀偶然撕开放在订户门前的牛奶瓶盖,从瓶中偷食了牛奶,这种行为很快被其他山雀模仿,不久,这一行为在大不列颠岛的所有山雀中传遍了。送奶工人不得不在每个奶瓶上再扣一个杯子。
印痕学习
动物行为学家发现,很多动物一出生就能四处活动,如大部分鸟类、豚鼠、绵羊、山羊、鹿,这样的动物往往有印痕行为。它们会把一出生首先看到的大的活动目标,如人或其他动物当作自己的父母,并紧紧地尾随其后。印痕学习是新生动物学习的一种重要形式,它可以使那些没有自卫能力的小动物紧紧依附在父母身边,得到充足的食物供应和周到的庇护。
奥地利动物行为学家康纳德·洛伦兹曾做过这样的实验:他把灰鹅的蛋分为两组孵化,一组由母鹅孵化,一组由孵化箱孵化。结果由孵化箱孵化出来的小鹅把洛伦兹当成了亲鸟,洛伦兹走到哪儿,小鹅也跟到哪儿。如果把两组小鹅扣在一只箱子下面,当提起箱子时,小鹅会有两个去向,一组向母鹅跑去,一组则跑向洛伦兹。
有研究人员报道,某些动物的印痕学习行为会对它们的成年生活产生一定的影响,尤其是繁殖行为,这些动物更愿意与由于印痕学习行为所认定的父母(同类,甚至人类)结伴,甚至对其求偶。有一次洛伦兹就被他饲养的八哥当成了求爱的对象,八哥不断地往他嘴里塞食物。这也许就是一些自幼由饲养员养大的动物成年后难以成功繁殖的原因之一。
印痕学习行为是一种高度特化的但有局限性的学习行为,许多印记只在动物一生的某一特定的时期才能学到。例如,许多鸟类最易掌握飞翔本领的时间恰值羽毛始丰之际,若在这段时间剥夺了它们学习飞翔的机会,以后它们就很难学好飞行了。这可能是因为在生命的早期,神经系统处于一种特殊的状态,只有这一时期才能接受这类刺激,尔后神经系统逐渐改变,动物就不能再进行印痕学习了。这种行为虽然发生在早期,但对晚期的行为有一定的影响。
联想学习
美国心理学家伯尔赫斯·斯金纳设计了一个著名的实验,在箱子里放进一只白鼠或鸽子,并设一杠杆或键,箱子的构造尽可能排除一切外部刺激。动物在箱内可自由活动,当它压杠杆或啄键时,就会有一团食物掉进箱子下方的盘中,动物就能吃到食物。这样动物一旦学会压杠杆或啄键,便会不断地去操作,以得到更多的食物。
箱外有一装置记录动物的动作。斯金纳实验说明,动物能学会把一定的动作同食物联系起来,即动物是具备联想能力的。
推理学习
古希腊人认为,具有理性思维并且懂得推理,是人类与动物的根本区别。多数人都觉得这种说法非常有道理。可是大约在100年前,有心理学家发现,动物也有一定的推理能力。例如,黑猩猩可以利用推理的方法来解决一些难题,如绕道取食。把食物放在玻璃板后面,动物要拿到食物必须先绕过玻璃板,解决绕道问题是动物的推理,即明白了阻隔的存在和解决的办法。较低等的动物对此只会兴奋地乱爬或是乱扑乱撞玻璃板。但是,较高级的哺乳动物,如狒狒、猕猴、猩猩等可以很快地解决这一问题。
德国科学家沃尔夫冈·科勒对黑猩猩的学习行为进行了一系列的实验,证明黑猩猩的确有推理的能力。他把香蕉挂在天花板上,在屋里放3只木箱,黑猩猩只有把3只木箱垒在一起才能吃到香蕉。开始时黑猩猩到处乱跑,一会儿它安静下来了,仿佛在思考问题,然后它移动1只木箱去摘香蕉,结果够不着。于是它将2只木箱垒在一起,还是够不着。最终它把3只箱子垒在一起拿到了食物。