第六节生物社会交往行为研究的新进展
一、哺乳动物社会交往行为研究的新成果
(一)探索陆生哺乳动物社会交往行为的新信息
1.研究灵长目动物社会交往行为的新进展
⑴发现面对面互动可提高幼猴社会性兴趣。[147] 2016年6月,美国马里兰州国立卫生研究院阿曼达·德特默主持的一个研究小组,在《自然·通讯》上发表论文称,从母亲那里获得更多面对面互动的幼年期普通猕猴,长大后会具有更高的社会性。这项研究显示,在非人类灵长类动物中,幼年期的经历,对于社会行为有持续影响。照顾幼儿的人和幼儿之间的面对面互动,被认为是人类早期社会性行为发展的机理之一。以往的研究显示,普通猕猴的母亲会和它们的幼儿有面对面互动。
该研究小组发现,这种母亲和幼儿之间的沟通方式,有长久的益处。用互相的凝视和间歇性的咂嘴这些指标来测量,他们检测了成对的普通猕猴母亲和幼儿面对面互动中的自然变化,这些猕猴住在一个宽敞的开放围栏中。研究人员发现在出生的第一个月中,从母亲那里获得更多面对面互动的幼年期猕猴,在两个月大和五个月大时,展现出更多的社会性互动,包括社会性玩耍的水平,与其他猴子的近距离程度以及互相清理的行为。
在一个独立的实验中,研究人员另外检查了幼年获得人类照顾的48只猴子,这些猴子被分成多组,与只是获得更多照顾和没有更多互动的猴子相比,在出生后额外的面对面互动,使另一些猴子在两个月大时,表现出更多的社会性兴趣。
研究幼年期猴子的社会性行为发展,可以帮助了解人类的行为发展,因为普通猕猴与人类有着类似的养育孩子的行为,社会性行为发展的轨迹也很类似。
⑵发现狨猴会用“名字”呼唤族群成员。[148] 2024年9月,以色列希伯来大学动物学家大卫·奥马尔领导的研究小组,在《科学》杂志发表论文称,他们研究发现,狨猴间的交流比人们想象的更复杂,它们会用独特的叫声呼唤家族中其他猴子,类似于人类用名字称呼彼此。它们是已知第一种会这样做的非人类灵长类动物。该发现有助于研究人员了解人类语言是如何进化的。
奥马尔说,直到最近,人们还认为人类语言是一种突然凭空出现的奇异现象。但逐渐有证据表明,事实并非如此。
只比松鼠略大的狨猴,不像松鼠一样喜欢“独居”,它们生活在紧密而团结、一夫一妻制的大家庭中。由于栖息在茂密雨林的树冠上,狨猴彼此间不得不通过尖锐的叫声,传达所处位置等信息。
为了弄清楚,叫声是如何帮助狨猴社交的,该研究小组在实验室里,记录了被屏障隔开的成对狨猴间交流时的叫声。他们把来自3个不同族群的10只狨猴,进行各种组合配对。接着,利用人工智能,根据细微的声学差异,把它们发出的5万多个叫声,分为不同的类别。此后,研究人员开始观察其中3只狨猴,对实验室记录的针对它们和其他狨猴叫声的反应。
研究小组发现,狨猴针对不同成员的叫声,进行了16种微妙的声学调整,以对具体信息进行编码。它们在整个交流过程中,会穿插针对不同成员的特有叫声,这类似于人类在整个句子中插入朋友的名字。
上述分析表明,接收这些信息的狨猴,对针对自己的叫声反应更快、更准确。这意味着,它们知道自己被呼叫了。还表明,族群成员对同一只狨猴使用的识别标签类似,就好像这是它们的个人姓名,而不仅仅是模糊的识别信息。
不过,要想证明狨猴相互学习并使用这类名称标签,研究人员需要确保狨猴在加入社交群体前并不知道这些特定叫声,是通过听其他狨猴交流时模仿学习到的。上述发现,也引出了狨猴是否能用声音标记其他物体的问题,因为命名人、地点和物体是语言的基本属性,它可以帮助确定语言何时开始进化。
⑶发现成年黑猩猩也会在游戏中促进社会交往。[149] 2024年11月22日,德国灵长类动物中心利兰·萨姆尼领导的科特迪瓦塔伊黑猩猩项目研究小组,在《当代生物学》上发表研究成果称,他们的研究表明,一些黑猩猩和人类一样,会在一生中经常与同伴玩耍,尤其是在需要集体合作之前。
萨姆尼说:“我们发现黑猩猩成年后的社交游戏,可以培养一系列合作行为,从双方互动到多元协调的复杂、危险活动。我们已经发现了,这种能激发快乐情绪的社交行为,与非人类物种中一些更复杂的合作形式之间,存在着密切联系。”
该研究小组一直在研究,生活在科特迪瓦塔伊森林里的3个黑猩猩群体。他们发现,这些群体中的成年雄性和雌性经常在一起玩耍。这些游戏,通常包括身体动作,如摔跤、假装咬、拍打、拉扯和追逐。游戏中的黑猩猩,也会出现类似人类游戏时的笑脸和笑声。萨姆尼说:“虽然成年动物之间的社交游戏不是每天都发生,但它总是在特定的条件下出现。”
为了更好地理解成年游戏在黑猩猩群体中的作用,他们研究了57只成年黑猩猩。研究人员发现,成年黑猩猩在参与捕猎或防御等群体活动之前,更有可能进行社交游戏。那些一起玩耍的黑猩猩更有可能进行合作,这表明玩耍可以发出合作信号,增强集体合作力。
当黑猩猩只与另一个个体玩耍时,对方常为亲密的社会伙伴,这说明了玩耍、熟悉和信任之间的紧密联系。在黑猩猩社交紧张时,例如争夺配偶或发生争执时,玩耍也更频繁地发生。研究人员认为,玩耍可能提供了一种缓解紧张和解决冲突的手段。
研究人员指出,这些发现是否能反映其他黑猩猩种群的玩耍行为,尚有待进一步验证。萨姆尼解释说,这是因为黑猩猩的行为多样且灵活,不同的种群表现出独特的策略和行为。
在未来的研究中,他们想更多地了解塔伊森林黑猩猩与其他黑猩猩群体的成年游戏方式。他们还想知道,黑猩猩是有意识地决定玩耍作为一种主动策略来促进合作,还是玩耍的积极影响自然地促进了彼此的合作,而黑猩猩并不是有意如此的。
2.研究长鼻目动物社会交往行为的新发现
大象打招呼可能也会叫名字。[150]2024年6月10日,美国科罗拉多州立大学,行为生态学家迈克尔·帕尔领导的研究小组,在《自然·生态与进化》杂志上发表论文称,他们通过研究大象的叫声发现,大象可能像人类一样,会互相起名字,这在非人类动物中十分罕见。
1986年至2022年间,该研究小组在肯尼亚南部的安博塞利国家公园,以及该国北部的桑布鲁和水牛泉国家保护区,记录了野生雌性非洲草原象及其后代发出的低沉的隆隆声。
研究人员使用机器学习技术,分析了记录到的469次隆隆声。该机器学习模型能准确识别这些叫声中27.5%的被叫对象,这比让模型听对照音频时的识别率更高。分析结果表明,隆隆声携带的信息只针对特定的大象。也就是说,大象会用具有个体特异性的叫声呼唤对方,而不是模仿被叫对象发出声音。
接下来,研究小组给17头大象播放这些叫声的录音,并比较它们的反应。当大象听到呼叫自己“名字”的录音时,靠近播放器的速度更快,并更容易通过发声来回应。帕尔多说:“它们可以通过辨别叫声,来判断是否有大象要跟自己对话。”
香港大学的行为和进化生态学家汉娜·蒙比表示,尽管目前还需更多证据来证实大象是否真的会叫对方的名字,但这些发现是一个非常有希望的开始。她补充说,了解大象的社会关系,以及每个个体在群体中的作用,对大象保护工作非常重要。
接下来,研究小组要搞清楚大象是如何在叫声中编码信息的。研究人员说,这将解答一系列其他疑问,比如大象是否能说出地点,甚至用第三人称互相交谈。
3.研究啮齿目动物社会交往行为的新进展
发现小鼠能自发避免冲突而形成合作行为。[151]2017年11月8日,韩国大捷基础科学研究所的申熙燮及其同事组成的一个研究小组,在《自然·通讯》杂志发表论文称,小鼠能够自发建立社会规则,以帮助它们实现共同所得奖励最大化。
此前研究表明,人类之外的哺乳动物通常过于冲动,无法建立或使用规定解决冲突。该研究表明,并非所有的奖励都适应此法则,当奖励并非生存需求时,人类以外的哺乳动物,也能够通过建立和执行规定来解决潜在的社会冲突,这些规定既能增加它们的长期收益,又能获得投资回报。
该研究小组采用对每只小鼠单独训练的方式,训练它们穿过迷宫。当小鼠到达有灯光指示的指定区域时,它会得到奖励(对大脑中奖励中心的刺激)。一旦小鼠成功地把灯光与奖励关联,它们就被成对放入迷宫中。只有当两只小鼠都到达指定地点时,表示奖励的灯才会亮起,但是只有一只小鼠能得到奖励。
研究人员指出,小鼠们很快意识到这一点,于是表现出暗示社会规则的行为:在共同启动奖励后,只有一只小鼠前往奖励区域,而另一只留在起点附近。除了合作增加总收益外,这些小鼠还轮流行动,最大化小鼠组合的投资收益。
这些结果表明,小鼠并没有之前认为的那么冲动,它们能够通过建立社会制度来解决潜在冲突,这些规则让组合中的两个个体都得到最大奖励。
4.研究食肉目熊科动物社会交往行为的新进展
⑴揭示大熊猫用叫声透露身份的交流行为。[152]2018年10月,美国圣地亚哥野生动物园保育研究所的本杰明·查尔顿及其同事组成的一个研究小组,在《科学报告》发表研究成果称,他们发现,大熊猫用作交流的叫声,其传递的身份信息,最远可达20米;性别信息的传递距离,最远可达10米。叫声中蕴含的个体身份和性别线索,或许能为熊猫提供重要信息,让它们能够在可视度不佳的浓密竹林中,实现近距离交流互动。
大熊猫是一种独居动物。因此,有效交流对辨认同伴位置、躲避有潜在攻击性的竞争者可能很重要。众所周知,雄性大熊猫遇到处于发情期的雌性大熊猫后,会发出高频率叫声,这说明叫声对熊猫协调交配活动很重要。不过,如果大熊猫的叫声无法在它们生活的竹林中稳定传播,其所携带的信息就无法发挥作用。
该研究小组回放了100段叫声,它们来自10只成年大熊猫,每只含有10段叫声,并在离回放喇叭10米、20米、30米和40米处分别对这些声音进行录音。回放和录音均在该动物园的混合竹林中进行,这里的竹子密度与大熊猫的天然栖息地相似。结果显示,在竹林中,大熊猫叫声的声学结构,可被同类识别的距离最长达20米,不过距离超过10米大熊猫就无法辨清主人的性别了。
研究人员表示,通过确定大熊猫对交配相关叫声的可能的识别范围,这项研究为大熊猫的交流行为和繁育策略提供了新的启示。
⑵发现太阳熊能通过模仿对方面部表情进行交流。[153] 2019年3月,英国朴茨茅斯大学动物学家达维拉·罗斯、德里·泰勒等人组成的一个研究团队,在《科学报告》上发表论文称,太阳熊又称蜜熊,是熊家族中体型最小的成员,它们能长到120~150厘米,重约80公斤。该物种濒临灭绝,生活在东南亚的热带森林中。在本次研究中,他们发现,这种熊能通过模仿对方的面部表情来进行交流。
该研究团队在马来西亚婆罗洲太阳熊保护中心,对22只太阳熊进行研究。在面对面的交流中,发现有21只太阳熊,做出与其玩伴一样的目瞪口呆的表情。研究人员说,当它们面对面时,在观察到玩伴做出类似表情后,有13只熊在1秒钟内也做出了这种表情。
罗斯说:“准确模仿他人的面部表情,是人类交流的支柱之一。其他灵长类动物和犬类也会互相模仿,但之前报道,只有类人猿和人类,在面部模仿方面表现出如此复杂的行为。”与猴子或猿不同,太阳熊与人类没有特殊的进化联系,它们也不像狗那样被驯养。研究团队认为,这意味着这种行为也一定存在于其他物种中。
虽然太阳熊喜欢独居,但研究团队表示,它们有时也会温和或者粗暴地嬉戏,并且可能利用面部模仿表情,表示其准备更粗暴地玩耍或加强社交联系。
5.研究食肉目犬科动物社会交往行为的新进展
⑴发现犬类能用面部表情进行交流。[154]2017年10月,英国朴茨茅斯大学科学家朱利安·卡明斯基及其同事组成的一个研究小组,在《科学报告》刊登论文称,他们通过实验发现,犬类会受到人类注意力的影响,并能够用面部表情变化来进行交流。
一直以来,科学家认为动物的面部表情,是缺乏灵活性且无意识的表达,仅反映动物的情绪状态,而不是与其他个体交流的主动尝试。在非人类灵长类动物中,已知面部表情由观众的存在为中介而促成,说明灵长类动物或许对表情可见于他人这一点有所认识。然而,没有证据表明,非灵长类动物能够同样为了照顾观众而产生面部表情。
该研究小组调查了,犬类的面部表情是否受来自人类的注意力的影响。在他们的实验中,24只品种各异的家犬被置于4种情境,其中人类演示者要么面对犬,要么背对犬,要么拿着食物,要么没有食物。每次试验中,犬的面部表情被摄像机记录下来并进行分析。研究人员发现当演示者面对犬类时,它们的面部表情比在演示者背对它们时,要丰富得多,而食物的存在与否并不影响犬类表情。
研究人员表示,犬类能够产生面部表情以达到交流目的,并根据它们从其他个体得到的注意力而相应增加面部表情。虽然面部表情被认为是一套自动的、反射的、基于情感的系统,但作者认为,该数据表明,它是一种结合犬类情感过程及潜在认知过程的更灵活的系统。
⑵发现宠物狗或在同伴去世后出现悲痛行为。[155] 2022年2月,意大利米兰大学科学家费德里卡·皮罗内领导的一个研究团队,在《科学报告》发表论文称,他们通过一项对426名意大利养狗人士的调查显示,宠物狗在家里另一条狗去世后,从其情绪变化看,似乎表现出悲痛行为。
该研究团队,对家里宠物狗去世但至少还有一条其他狗的成年人进行调查。其中,66%的狗主人,在研究开展的前一年里失去了宠物狗。研究人员向他们了解,那条宠物狗死后,仍活着狗的行为。此外,狗主人还描述了家里宠物狗在发生变故前的关系,以及他们自己在宠物狗去世后的悲痛程度。
调查数据显示,86%的主人发现,仍活着的狗在另一条狗死后,出现了行为上的消极变化。32%的主人称,这种变化持续了2~6个月,25%的主人称这种变化持续了6个月以上。当被要求描述这些行为变化时,67%的主人称仍活着的狗会更多地寻求关注;57%的主人称仍活着的狗玩得更少了;46%的主人称仍活着的狗活力不如从前了。35%的主人称仍活着的狗睡得更多了,而且很容易感到害怕;32%的主人称这些狗吃得更少了;30%的人称这些狗呜呜或吠叫的频率增加了。93%的主人称在失去宠物狗前,他们与其一起生活的时间超过了一年,69%的主人称他们与宠物狗之间的关系很友好。
研究团队发现,虽然两只狗住在一起的时间,不会影响仍活着的那条狗的行为,但与去世狗的友好关系以及主人的悲痛,会让活着的狗更容易出现消极的行为变化,也更容易感到害怕。这说明,在活着的宠物狗中观察到的消极行为和情绪变化,可能同时源于因失去同伴而作出的类似悲痛的反应,以及对它们主人的悲痛作出的反应。
论文作者表示,宠物狗表现出的类似悲痛的反应,或许是一个非常重要但被忽视的宠物福祉问题。
(二)探索海洋哺乳动物社会交往行为的新信息
1.研究鲸目海豚科动物社会交往行为的新进展
⑴发现海豚能呼喊彼此的名字进行沟通。[156] 2013年7月,英国圣安德鲁斯大学海洋哺乳动物研究中心,文森特·詹尼克博士等人组成的一个研究小组,发表研究成果称,他们已经发现,海洋哺乳动物海豚,能使用一种独特的称呼来彼此确认身份。
该研究团队发现,当海豚听到它们自己的称呼被发出时,它们会做出反应。詹尼克说:“海豚生活在这种三维的环境中,近海也没有任何的地标,而且它们需要群居生活。这些动物生存的环境,使它们需要一种非常有效的联系方法。”
科学家一直都怀疑,海豚使用的独特叫声,与人类使用名字非常的相似。之前的研究发现,这些叫声使用的非常频繁,而且同一个群体中的海豚,能够学会并模仿这种独特的声音。但这是第一次研究发现,这些动物对它们的“名字”做出反应。为了调查清楚,研究人员记录了一群野生宽吻海豚的生活,并捕获每只动物的标志性声音。
随后,他们使用水下扬声器播放了这些叫声。詹尼克解释道:“我们播放了海豚群体中的标志性叫声和其他的叫声,而且也播放了它们从未听到过的动物群体的独特叫声。”研究人员发现,海豚个体只对它们自己的称呼做出反应,并发出叫声进行回应。研究团队认为,海豚做出了人类一样的举止:当它们听到自己的名字时,它们会做出回应。
詹尼克说道:“这种技能,或许是为了帮助海豚,在广阔的水下栖息地中能够待在一起。大多数时间,它们无法看到彼此,它们无法在水下闻出味道,而且它们也不会在一个地点游荡,因此它们没有巢穴或者洞穴。”
研究人员认为,尽管其他的研究已经表明,一些鹦鹉可能使用叫声能识别群体中的其他成员,但这是第一次在动物中观察到这一现象。詹尼克指出,理解这种技能在不同动物群体中如何进化,能够让我们更多地了解人类之间的沟通如何形成。
⑵发现雌海豚似人类会用“婴儿语”呼唤幼崽。[157]2023年6月26日,美国伍兹霍尔海洋学研究所海洋生物学家莱拉·萨伊格,与丹麦奥胡斯大学行为生态学家弗朗茨·詹森等人组成的一个研究小组,在美国《国家科学院学报》上发表研究报告称,人类父母对婴儿或小孩子说话时,会不由自主地变换音调,形成特有的“婴儿语”来进行。近日,他们研究发现,雌性宽吻海豚与人类相似,与幼崽说话时也会改变“语气”,用一种高音调的“婴儿语”与自己的幼崽沟通。
研究人员记录了佛罗里达州的19头海豚妈妈在有小海豚陪伴、独自游泳或与其他成年海豚一起游泳时发出的标志性哨声。海豚标志性哨声是一个独特且重要的信号,类似呼喊自己的名字。萨伊格说:“海豚用这些哨声来保持彼此的联系,好比在告诉别人,‘我在这里,我在这里’。”
该份研究报告称,当海豚妈妈把信号传给它们的幼崽时,它们的哨声音调会变高,音域也会比平时大。
人类、海豚或其他生物为什么会使用“婴儿语”的原因,目前还不得而知。但科学家们认为,它可以帮助后代学会发出新奇的声音。追溯到20世纪80年代的研究表明,人类婴儿可能会更注意音高范围更广的言语。雌性恒河猴可能会改变它们的叫声,来吸引和保持后代的注意力。斑胸草雀提高并放慢声音来与雏鸟沟通,这或许会让它们更容易学习鸟鸣。
在对海豚的研究中,由于研究人员只关注了海豚的标志性叫声,所以他们不知道海豚是否也会像人类一样,使用婴儿语进行其他交流,或是婴儿语是否能帮助其后代学习“说话”。詹森表示:“如果宽吻海豚也有类似的适应能力,那就说得通了。宽吻海豚是一种寿命长、声音高的物种,它们的小海豚必须学会发出多种声音来交流。”
研究人员表示,雌性海豚使用特定音高的另一个可能原因,是为了吸引幼崽的注意力。
2.研究鲸目须鲸科动物社会交往行为的新进展
发现须鲸能用喉部的特定结构发声进行交流。[158] 2024年2月,丹麦南丹麦大学海洋生物学家科恩·埃莱曼斯领导的研究小组,在《自然》杂志上发表论文称,他们针对须鲸在水中如何歌唱问题,经过研究认为,须鲸会用一种特化的喉部发声。这项研究,强调了须鲸歌声的生理限制,表明这类动物可能会受到船只噪音的特殊影响。
研究人员介绍,鲸鱼以独特的发声为媒介,形成复杂的社交和繁殖行为。其祖先从陆地回到海洋时,需要通过重要的适应性变化,来使它们能够在水下用声音交流。齿鲸演化出了一种鼻腔发声器官,而须鲸则被认为是用喉部发声,但此前不清楚它们究竟如何发出声音。
在本项研究中,研究小组调查了塞鲸、小须鲸和座头鲸3只搁浅须鲸的喉部,使用扫描和建模技术,重建了它们的发声原理:在3头鲸身上,发现声音都是通过须鲸喉部特定发声结构的空气振动产生的,而齿鲸没有这种结构。这些特化结构,让它们能够在发声和循环空气的同时避免吸入海水。
发声的计算机模型表明,须鲸能在不透明的水体中进行长距离的低频交流,最大深度可达100米,最大频率300赫兹(Hz)。研究人员推测,这种喉部结构,可能无法产生更高频率的声音,因而无法在更远距离上交流。重要的是,这些限制,让它们的歌声,处于船只通常产生的噪音范围(30-300Hz)内,表明须鲸的交流将会严重受到人类活动的影响,因为它们发声的生理机制让它们无法超过这个范围。
3.研究鲸目抹香鲸科动物社会交往行为的新进展
发现抹香鲸可创造出类似于人类语言的复杂叫声。[159] 2024年5月,美国麻省理工学院普拉图沙· 夏尔马及其同事组成的一个研究小组,在《自然·通讯》杂志上发表的生态学研究论文显示,善于社交的抹香鲸,其交流可能比之前想象的更加复杂。他们研究发现,抹香鲸可以把不同的“咔嗒”声,与节奏进行结合和调节,从而创造出复杂的叫声,类似于人类的语言。
该论文介绍,交流对于社会性动物而言十分重要,可以帮助它们做出群体决策,协调共同任务,例如觅食和养育幼崽。抹香鲸是一种善于社交的哺乳动物,它们会通过连续的“咔嗒”声互相交流。尽管此前研究表明,一些“咔嗒”声序列,可以用来传达它们的身份,但人们对抹香鲸的交流系统所知甚少。
该研究小组,利用最大的抹香鲸数据库多米尼克抹香鲸项目中的数据,分析了来自东加勒比抹香鲸部族约60头不同抹香鲸的录音,并利用这些录音定义了该部族“咔嗒”声组合的“抹香鲸发音字母表”。
研究人员发现,抹香鲸的交流系统,比之前想象的更加复杂,信息的承载量也更大,“咔嗒”声序列取决于个体的对话语境。他们还发现,抹香鲸的语言有一种“组合结构”,即其可以组合和调节不同的“咔嗒”声与节奏,从而创造出复杂的发声,这与人类的语言类似。
论文作者总结指出,虽然这些“咔嗒”声组合的功能和含义尚不清楚,但抹香鲸的语言或能表达大量可能的含义。
3.研究食肉目海豹科动物社会交往行为的新进展
⑴发现象海豹能通过听“口音”辨别对手。[160]2017年7月,法国里昂-圣艾蒂安大学的尼古拉斯·马修带领的研究小组,在《当代生物学》期刊上发表研究报告称,他们发现雄性北象海豹,能分析声音脉冲的时空和音调特性,以辨别对手的叫声。
研究人员表示,人们能够慢慢熟悉每天听到的慢声细语、高声尖叫或各种口音的发出者是谁。但这种能力似乎没有想象中的那样独特。针对雄性北象海豹研究的新发现,马修说:“之前也有研究显示其他哺乳动物能探测节律,但这是自然界动物有声音节律记忆和感知,以识别种群中其他成员的首个例证。”
研究人员在美国加州年努埃沃州立公园,研究了一个象海豹群数年,他们已经能仅凭声音节律识别出许多个体。为了验证其他象海豹是否也能如此,研究人员基于种群中的雄性成员的社会行为,设计了一个实验。这些雄性象海豹,在听到种群雄性领袖充满力量的叫声时会回避,但会忽视其他较弱的“外围雄性”的叫声。
研究人员用计算机将雄性领袖的声音进行了修改,使其节拍变慢或加快,或者改变音域范围。如果声音改动十分微弱没有掩盖其本来特征时,这些雄性象海豹便纷纷逃走,但如果改动较大时,它们则原地不动。研究人员表示,这表明象海豹对韵律和音调都十分敏感,以识别潜在对手。
马修说:“感知韵律的能力,在自然界可能十分普遍,但这对象海豹的生存极为重要。为了争夺雌性象海豹,雄性象海豹的争斗非常激烈,甚至会有伤亡。因此,准确识别对手声音很有必要。”
研究人员还指出,与单纯利用节拍辨别特殊叫声不同,象海豹甚至能十分出色地分析节奏。不同象海豹的叫声包含单、双或短脉冲,就像人类音乐家能转音和颤音等。下一步,科学家计划弄清象海豹能否在更复杂的节奏上分清对手的叫声。
⑵发现海豹为防传染病能自觉保持社交距离。[161] 2023年9月,荷兰皇家海洋研究所有关专家组成的一个研究团队,在《皇家学会开放科学》发表论文称,为了减少传染病感染的机会,在疾病高发期,人们会自觉保持社交距离。近日,他们专门对荷兰瓦登海海岸的海豹进行行为研究,发现其存在与人类类似的行为。
研究人员注意到,在瓦登海海岸,有两大类海豹经常在海岸附近活动,分别是港海豹和灰海豹。在对它们进行航空调查后发现,灰海豹喜欢聚集在离岸较远的地方,而港海豹更喜欢靠近水边。他们还发现,港海豹彼此之间的距离大约是灰海豹的两倍。
有意思的是,在过去三十年中,港海豹经历过两次大规模疫病爆发,每次都导致种群数量大幅下降。这也意味着,港海豹很容易成为海豹疫病爆发的受害者。尽管灰海豹也同样容易发生此类感染,但所遭受的后果却没那么严重,它们通常还是能够在此类感染中幸存下来。
因此,研究团队认为,港海豹彼此间相距较远,是因为它们正在保持社交距离,目的是在疾病爆发期间减少感染的机会。
二、鸟类社会交往行为研究的新成果
(一)探索决定鸟鸣交流行为的基因
1.发现基因决定鸣禽的早期辨音能力[162]
2017年6月12日,瑞典乌普萨拉大学生物学家大卫·惠特克罗夫特与安娜·克瓦恩斯特姆等人组成的一个研究小组,在《自然·生态与演化》杂志网络版上发表论文称,他们通过对两种姬鹟属鸟进行研究发现,鸣禽在幼年时期就能分辨不同的鸟鸣,这种能力是由基因决定的。
研究人员表示,鸣禽在幼年时期,就能分辨同类和其他近亲物种的鸟鸣,但其背后的机制仍未可知,几个可能的影响因素包括早期经历、母体效应和遗传背景。
瑞典研究小组的专家,交换了斑姬鹟与白领姬鹟窝里的鸟蛋,这两种鸟都栖息于波罗的海上的厄兰岛。研究发现,这些雏鸟虽然由另一种鸟养大,但却对同类的鸣叫声反应更强烈。
这表明,早期的鸟鸣分辨能力,并不依赖于早期的鸟鸣体验。之后,研究人员让这两种鸟杂交,发现杂交产生的雏鸟无论其母亲属于哪个物种,都会对斑姬鹟的鸟鸣声反应更强烈。这表明早期的鸟鸣分辨能力是由基因决定的,而且不受母鸟种类的强烈影响。
研究人员说,这两种姬鹟属鸟的鸟鸣分辨能力建立在遗传基础上,这意味着地理活动范围重合且关系如此紧密的物种之间,也存在着遗传分化,而且鸟鸣分辨能力,可能在新物种的形成中发挥了作用。
2.揭示决定鸟类鸣唱韵律节奏的基因[163]
2024年4月23日,瑞典乌普萨拉大学与塞浦路斯大学联合组成的一个研究团队,在《自然·通讯》杂志上发表论文称,每到鸟语花香的季节,人们往往会注意到,鸟儿鸣唱的节奏韵律可谓大相径庭,有的明快婉转如天籁,有的则低沉粗哑让人心情低落。这次,他们通过遗传学研究,揭示出塑造鸟类鸣唱韵律节奏的基因。
韵律节奏,被认为是大多数物种与生俱来的特征。尽管人们听到耳中只是好听与难听的区别,但实际上,这种韵律在物种性选择,以及物种识别中作用巨大。不过到目前为止,人们对鸣唱节奏的遗传基础还所知甚少。
该研究团队此次运用基因组学方法,在斯威士兰和南非,以黄额与红额两种钟声拟鴷为研究对象,详细分析了它们的鸣唱节奏。这两个物种,叫声有明显不同的节奏,且在同一区域内混居。他们分析了135个钟声拟鴷个体的全基因组,最终发现了两个与发声节奏有关的基因。这两个基因,与人类的言语障碍也存在广泛关联。
此外,在研究涉及的混居区域,研究团队观察到红额钟声拟鴷的鸣唱更快、更稳定。他们认为,节奏在生殖隔离中可能有所作用,红额钟声拟鴷或能借此选择自己物种的伴侣,避免与黄额钟声拟鴷杂交。
(二)探索鸟类社会交往方式的新信息
1.研究鸟类声音交流方式的新进展
⑴揭示企鹅的声音交流行为及其功能。[164] 2017年8月,韩国极地研究所生物学家李元英及其同事组成的一个研究小组,在《科学报告》刊登的一篇论文,揭示了巴布亚企鹅在海洋的鸣叫交流方式及这些叫声的功能。这种行为被动物摄像机记录下来。
巴布亚企鹅生活在次南极岛屿和南极洲地区,习惯群体捕猎,主要以磷虾和鱼类为食。然而,研究人员很难接近企鹅的外海觅食地,因此对觅食时企鹅叫声的研究一直被搁置。
该研究小组用动物摄像机,拍摄到南极乔治王岛的巴布亚企鹅,在2014至2015年、2015至2016年两个繁殖季节的觅食行为。研究人员搜集了10只企鹅的598次近海呼叫,并分析了这些叫声的声学特征和行为情境。
结果发现,在近一半的叫声中,这些企鹅在听到近海呼叫的1分钟内立即聚集成群。企鹅在发出近海呼叫前后,没有表现出潜水觅食比例或猎物捕获率上的差异。这或许表明,叫声与集体联系有关,而不是为了寻找食物。
研究人员观察到,在发出近海呼叫后,企鹅每次潜水的深度更浅、距离更短,而且它们游到一个新的地点而非在老地方逗留。研究人员猜想,企鹅在觅食过程中用声音交流,可能是为了召集群体。
⑵用动态物理学原理解释鸟鸣行为。[165]2017年10月,阿根廷布宜诺斯艾利斯大学物理学家加布里埃尔·明德林主持的一个研究小组,在《混沌》杂志上发表论文称,他们运用动态物理学原理探索鸣禽的行为,分析了基本物理特性在鸟鸣声复杂性中所起的作用,以及同产生它们的神经指令之间的关系。
约40%的鸟类在接受训练后学会了发声。这一行为,引发了众多神经病学专家和神经生物学家的兴趣。同时,另外60%的鸟类可以本能地发声。不同物种之间的多样性,以及神经系统和生物力学之间的关系,使得鸟鸣声的产生成为一个很难理解的复杂过程。
明德林介绍道:“我探究的主要问题是:这种复杂行为的哪个部分,归结于涉及其中的物理学和生物学机制,以及有多少是由控制它的特定神经结构导致的。鸣禽在产生叫声的方式上拥有很多共同之处,因此可以建造统一的模型。”
该研究小组构建了模型,以描述控制鸟鸣声产生过程的精确非线性动力学特性。考虑到可能来自生物学界的质疑,明德林还重现了鸟鸣声,并利用它们以类似方式,研究鸟类对此前研究(利用真实的鸟鸣声录音)的反应,从而对该模型进行了测试。
研究人员利用合成鸟鸣声,重现了斑胸草雀的大部分神经反应。而此前,是通过真实鸟鸣声的录音得以测量的。这些神经特征,以及它们同声音产生存在何种关联,为语言产生的神经生物学,以及更加纯粹的基础物理学,提供了新视角。
2.研究鸟类肢体交流方式的新进展
发现鸟类竟然也能用“打手势”进行交流。[166] 2024年3月,日本东京大学动物语言学副教授铃木东坂主持的研究小组,在《当代生物学》杂志上发表论文称,手势在人类交流中无处不在,以往对大猩猩的手势信号也有不少研究,但非灵长类动物是否可以使用象征性的手势尚不清楚。这次,他们通过研究,首次证明鸟类可以利用翅膀做动作来传达特定的含义。
研究小组为更多了解鸟类的行为,用几年时间,在一片生长着日本山雀的森林里,安装了数百个鸟巢箱。同时,模仿山雀通常居住的树洞,每个鸟巢箱都有一个7.5厘米宽的洞,刚好够一只鸟通过。
在繁殖季节,研究小组观察到8对山雀的321次回巢情况,山雀经常带着食物来喂养它们的幼崽。如果一对夫妻山雀一起到达巢穴,每只山雀在进入之前都会栖息在附近的树枝上。大约40%的时间里,雌性山雀会拍打翅膀几秒钟,胸部面向雄性山雀。紧接着雄性山雀先进入鸟巢,雌性山雀随后再进去。
然而,当这两只鸟都不扇动翅膀时(占回巢次数的44%),雌性山雀通常会先进入鸟巢。研究人员只观察到一只雄性山雀反复扇动翅膀,然后雌性山雀率先进入鸟巢的情况。当每只鸟分别到达时,研究人员没有观察到它们任何扇动翅膀的情况。
铃木说:“我们可以得出结论,日本山雀使用翅膀扇动来提示它们的配偶先进入鸟巢。这种翅膀的扇动作为一种象征性的手势,传达出‘你先’的特定信息,告诉对方先进入鸟巢。这项研究首次证明,鸟类可以利用翅膀的动作来传达特定的含义。”
研究结果表明,日本山雀以及其他鸟类的交流方式,比以前想象的要复杂得多。铃木表示:“有一种假说认为,语言是从手势交流中进化而来的。因此,这项研究,可以帮助我们理解复杂交流的演变,包括语言的演变。”
三、动物社会交往行为研究的其他新成果
(一)探索脊椎动物社会交往行为的新信息
1.研究脊椎动物声音交往起源的新发现
脊椎动物用声音通讯或起源自4亿年前。[167]2022年11月,瑞士苏黎世大学生物学家乔尔维奇·科恩领导的研究小组,在《自然·通讯》发表研究报告,公布了53种此前被认为无声音的动物物种的声音记录。基于这些记录的分析表明,以鼻子呼吸的脊椎动物用声音通讯,或起源于4.07亿年前的一个共同祖先。
声音通讯是许多脊椎动物行为,例如促进亲代照料或吸引伴侣的基础。过去的研究表明,声音通讯在多个不同群组中独立演化,但这一现象是否存在共同起源尚不明确。系统发生分析能够为声音通讯演化起源提供见解,但过去的尝试未能纳入关键物种的记录,例如龟类和其他爬行动物,因为它们被认为是非发声的或无法用声音通讯。
为评估其声音通讯能力,瑞士研究小组记录了,来自龟、喙头蜥、蚓螈和肺鱼等4种脊椎动物支系的53个物种的发声及行为。他们发现,所有记录物种都有多样的声音库,包括了多种不同声音,从啁啾声、短而尖的咔嗒声到复杂的音调声音。
随后他们把这些记录与1800个物种的声音通讯演化史数据结合,其中包括了脊椎动物除鱼之外的所有类群。基于他们的分析,研究者提出,用鼻子呼吸的脊椎动物声音通讯有一个共同起源,约出现在4.07亿年前。这些发现阐明了声音通讯的起源,拓展了人们对不同动物类群声音通讯的认识。
2.研究鱼类脊椎动物社会交往行为的新进展
⑴发现石斑鱼与海鳗能进行跨物种合作捕猎。[168] 2015年6月,有关媒体报道,德国行为生态学家热窦安·伯沙利,回想起一段观察鱼类的经历。当时,他在埃及红海浮潜,观察岩礁鱼类的行为。当时,他正在观察一条脾气暴躁的石斑鱼,接近一条巨型海鳗时的情景。
作为该水域的两种顶级捕食者之一,人们预计,石斑鱼和海鳗可能会为食物竞争并避开彼此,但伯沙利看到它们在捕猎时形成合作关系。这种意料之外的合作行为,让他十分惊讶,如果不是嘴里含着氧气管,他可能会惊呼。
这次水下观察,是伯沙利一系列有关鱼类社会行为惊人发现的第一步。他发现,鱼类不仅可以彼此发出信号,且进行跨物种合作,它们也会欺骗、安慰或惩罚彼此,甚至展示对自身名望的担忧。伯沙利说:“我一直十分尊重鱼类。然而,这些相继被发现的行为,还让我感到十分意外。”
伯沙利这些观察成果,也打破了鱼类是哑巴生物,只能进行最简单行为的陈旧观念,并且在不同领域挑战了行为生态学。灵长类动物研究专家宣称,合作等类似人类的行为,是猴子和猩猩等动物的特有行为,这有助于推动灵长类动物大脑的进化。现在,伯沙利发现鱼类存在合作行为,给这些科学家提出了反思的理由。
⑵发现霓虹脂鲤具有自觉排队的社交行为。[169]2023年7月20日,法国格勒诺布尔大学科学家组成的一个研究小组,在《科学报告》发表论文称,他们发现,色泽美丽的霓虹脂鲤具有良好的社交行为,其群体不但会自觉排队撤出狭窄区域,还能避免堵塞或碰撞。
此次,该研究小组观察到,约30条一群的霓虹脂鲤,出于对捞网活动的反应,在水箱里会通过直径只有1.5~4厘米的狭窄开口撤离。而霓虹脂鲤宽约0.5厘米,长约3厘米。
研究人员观察到,这些小鱼通过较大开口的速度,快于较小开口,但它们倾向以恒定的速率撤出各种大小的开口。虽然小鱼在通过各种大小的开口前都会先聚集在周围,但没有看到逃离小鱼之间发生任何物理接触。
这些发现说明,霓虹脂鲤在通过狭窄开口之前会等待或排队,以维系其偏好的社交距离,避免堵塞。这和过去研究中观察到的蚂蚁逃离行为相似,但与羊群和人群中观察到的行为相反,后者经常发生堵塞。
研究人员认为,这些鱼的良好社交行为,可用于未来为开发集群机器人提供信息,也可用于完善自动驾驶汽车和人群的交通管理方法。
3.研究蛙类脊椎动物社会交往行为的新进展
发现青蛙鸣叫会与邻居稍稍错开交流时间。[170]2014年1日27日,日本京都大学等机构组成的研究小组,在英国《科学报告》杂志网络版上发表论文认为,在人们的感觉中,青蛙似乎总是杂乱无章地呱呱“合唱”,但是他们研究发现,青蛙“合唱”有玄机。实际上,单只青蛙采用的声音交流方式,是与邻近的其他青蛙稍微错开时间鸣叫,以使自己的声音不被完全淹没,从而能主张自己的地盘。
蛙叫通常是雄蛙求偶或主张领地的一种表现,为了弄清青蛙“合唱”的节奏秘密,研究人员以日本雨蛙为对象进行了一项研究。他们设计了一种特殊装置,能够感应到近处的青蛙叫声并相应发光。2011年6月,研究人员在岛根县的一处水田中,放置40个这样的设备,互相间隔40厘米,这样就能监测到青蛙鸣叫的位置和时机。
持续5天的监测研究发现,一只青蛙与距离它只有1米~3米的同类,是错开时机鸣叫的,而距离3米以外的同类则可能会同时鸣叫。由于一只青蛙能在短短1秒钟内发声3次,鸣叫声此起彼伏,所以听起来它们似乎在“合唱”。
在室内实验中,研究人员让3只青蛙近距离共处,结果发现3只青蛙也会错开时机鸣叫,但间隔时间非常短。研究人员推测,这是由于雄蛙通过鸣叫主张各自的领地,邻近的青蛙交错鸣叫,可以让周围的同类听得更清楚。
(二)探索无脊椎动物社会交往行为的新信息
1.研究蚁类无脊椎动物社会交往行为的新进展
⑴发现切叶蚁社会行为与特殊基因有关。[171]2011年7月1日,丹麦哥本哈根大学、深圳华大基因研究院共同组成的国际研究小组,在《基因研究》上网络版发表论文称,通过与其他蚂蚁基因序列比较及分析发现,一些特定基因与切叶蚁社会行为及共生方式具有重要的关系。这项成果,为社会行为学等研究奠定了重要的遗传学基础,并使人们对切叶蚁这种特殊的生物,有了更进一步的认识与了解。
农业在人类文化进化过程中具有非常重要的意义,但是人类并不是唯一采用这种生活方式的生物,有一种切叶蚁同样能够进行农业生产。它们从植物上切下叶子,将叶片用来种植真菌,并且用长出的真菌为整个蚁群提供食物。
通过对切叶蚁全基因组测序及分析,研究人员发现,在其基因组中有两个基因家族发生了显著扩张。哥本哈根社会进化中心的尼加德博士说:“根据这些基因在其他物种中的功能,我们认为,这些基因与该物种的生殖方式,以及它与真菌所形成的特殊共生关系,具有密切关联。发现与该切叶蚁生殖方式和共生方式进化相关的特定基因组特征,是本项工作的一个重要突破。”
神经肽在很多生物中起着重要作用。研究人员在比较切叶蚁和其他已知序列蚂蚁的编码神经肽的基因时,发现了令人惊讶的结果。本以为在栖息地、食性和行为等方面差别很大的蚂蚁,其各自编码神经肽的基因会大不相同,但结果却相反。它们的基因组中都存在着相同的神经肽基因,所有蚂蚁的神经内分泌系统可能都含有一个非常类似的构造,可能在所有蚂蚁的祖先时就已进化形成。
⑵发现蚂蚁会给同伴使用抗生素疗伤。[172] 2024年1月4日,德国维尔茨堡大学和瑞士洛桑大学联合组成的一个研究小组,在《自然·通讯》杂志上发表论文称,广泛分布于非洲撒哈拉沙漠以南的马塔贝莱蚁,会使用抗生素为自己的同伴治疗伤口。
马塔贝莱蚁饮食范围很窄:它们只吃白蚁。它们的狩猎探险是危险的,因为白蚁士兵会保护它们的同类,并使用它们强大的下颌骨来战斗。因此,马塔贝莱蚁在狩猎时受伤是很常见的。如果伤口被感染,则存在很大的生存风险。然而,马塔贝莱蚁进化出一套复杂的保护系统:它们可区分未感染和感染的伤口,并用自己生产的抗生素帮助同伴有效地治疗感染。
化学分析表明,马塔贝莱蚁角质层的碳氢化合物分布,会因伤口感染而发生变化。正是这种变化,蚂蚁才能识别并诊断受伤巢友的感染状态。
为了进行治疗,它们把抗菌化合物和蛋白质涂抹在同伴感染的伤口上。它们从位于胸部一侧的胸膜腺,获取这些抗生素。其分泌物含有112种成分,其中一半具有抗菌或伤口愈合的作用。研究小组发现,这种疗法非常有效,感染者的死亡率降低了90%。
研究人员表示,除了人类之外,尚没有发现其他生物能够进行如此复杂的伤口治疗。这些发现具有医学意义,因为蚂蚁伤口的主要病原体铜绿假单胞菌,也是人类感染的主要原因,其中几种菌株还对抗生素具有抗药性。
2.研究海洋无脊椎动物社会交往行为的新进展
揭示海洋丝盘虫的社会性进食方式。[173] 2019年3月,一个生物学家组成的研究小组,在《生态学与进化前沿》上发表论文称,丝盘虫是最简单的多细胞动物,没有肌肉、神经组织和消化系统。为了进食,丝盘虫的细胞束会释放出酶,消化漂浮在水中的藻类,然后它们通过透明的身体吸收“消化好”的藻类。研究人员观察发现,当丝盘虫进食时,它们会以105个个体为一组的社会团体形式,形成“移动前锋”,共同吞噬沿途的藻类。
尽管丝盘虫遍布全球海洋,但它只有沙粒大小,因此人们这些动物的行为知之甚少。为了加深了解,研究人员建立了一个模拟丝盘虫栖息地的水族馆,里面有从它们在红海的家运来的岩石和藻类。丝盘虫被释放到水族箱后,研究人员记录下了它们一星期的活动。
当这种形似变形虫的生物开始大量食用藻类时,它们以不同大小的群体聚集在一起。身体之间紧密的连接帮助其在猎物身上形成袋状结构,在那里它们的消化酶聚集在一起。研究人员指出,它们还会边走边吃,步调一致地沿着玻璃墙移动,共同吃掉沿途的藻类。
研究人员说,与单独进食相比,集体聚餐可能会帮助丝盘虫更快消化食物。但他们指出,群居性饮食并不一定意味着这些生物都是合作关系,因为吃白食的丝盘虫也可以加入群体,它们在不提供自身消化酶的情况下吸收营养。尽管如此,这些简单的生物体一起进食的发现表明,即使是最早的动物也可能有社会性倾向。