Интеллект китообразных — это общий интеллект и производные когнитивные способности водных млекопитающих, принадлежащих к инфраотряду Cetacea (китообразные), включая усатых китов , морских свиней и дельфинов . В 2014 году исследование впервые показало, что у длинноплавниковой гринды больше неокортикальных нейронов, чем у любого другого млекопитающего, включая людей, изученного на сегодняшний день.
Размер мозга ранее считался основным показателем интеллекта животного. Однако на интеллект влияют и многие другие факторы, и недавние открытия, касающиеся интеллекта птиц, поставили под сомнение влияние размера мозга. [1] Поскольку большая часть мозга используется для поддержания телесных функций, большее соотношение массы мозга к массе тела может увеличить количество массы мозга, доступной для более сложных когнитивных задач. [2] Аллометрический анализ показывает, что в целом размер мозга млекопитающих масштабируется примерно в 2 ⁄ 3 или 3 ⁄ 4 степени массы тела. [3] Сравнение фактического размера мозга с размером, ожидаемым на основе аллометрии, дает коэффициент энцефализации (EQ), который можно использовать в качестве более точного показателя интеллекта животного.
Веретенообразные клетки (нейроны без обширного разветвления) были обнаружены в мозге горбатого кита , финвала , кашалота , косатки, [15] [16] дельфинов-афалин , дельфинов Риссо и белух . [17] Люди, человекообразные обезьяны и слоны, виды, хорошо известные своим высоким интеллектом, являются единственными, у кого есть веретенообразные клетки. [18] : 242 Веретенообразные нейроны, по-видимому, играют центральную роль в развитии разумного поведения. Такое открытие может предполагать конвергентную эволюцию этих видов. [19]
Мозг слона также демонстрирует сложность, схожую с мозгом дельфина, и также более извилист, чем у человека, [20] и с корой, более толстой, чем у китообразных. [21] Общепризнано, что рост неокортекса , как абсолютно, так и относительно остальной части мозга, в ходе эволюции человека, был ответственен за эволюцию человеческого интеллекта, как бы он ни определялся. Хотя сложный неокортекс обычно указывает на высокий интеллект, есть исключения. Например, у ехидны высокоразвитый мозг, но ее не считают очень умной, [22] хотя предварительные исследования их интеллекта показывают, что ехидны способны выполнять более сложные когнитивные задачи, чем предполагалось ранее. [23]
В 2014 году впервые было показано, что вид дельфинов, длинноплавниковый гринд , имеет больше неокортикальных нейронов, чем любое млекопитающее, изученное на сегодняшний день, включая людей. [24] В отличие от наземных млекопитающих, мозг дельфинов содержит паралимбическую долю, которая, возможно, используется для обработки сенсорной информации. Также было высказано предположение, что, подобно людям, паралимбическая область мозга отвечает за самоконтроль, мотивацию и эмоции дельфинов. [25] Дельфин дышит добровольно , даже во время сна, в результате чего ветеринарная анестезия дельфинов может привести к асфиксии . [26] Риджуэй сообщает, что ЭЭГ показывают чередующуюся асимметрию полушарий в медленных волнах во время сна, с редкими сноподобными волнами из обоих полушарий. [27] Этот результат был интерпретирован как то, что дельфины спят только одним полушарием своего мозга в каждый момент времени, возможно, для того, чтобы контролировать свою произвольную систему дыхания или быть бдительными в отношении хищников.
Большая зависимость дельфина от обработки звука очевидна в структуре его мозга: его нейронная область, отвечающая за визуальное изображение, составляет всего лишь около одной десятой от области человеческого мозга, в то время как область, отвечающая за акустическое изображение, примерно в 10 раз больше. [28] Сенсорные эксперименты предполагают высокую степень кросс-модальной интеграции в обработке форм между эхолокационными и визуальными областями мозга.
Эволюция энцефализации у китообразных похожа на таковую у приматов. [29] Хотя общая тенденция в их эволюционной истории увеличивала массу мозга, массу тела и коэффициент энцефализации, несколько линий фактически подверглись децефализации, хотя селективное давление, которое вызвало это, все еще является предметом споров. [30] Среди китообразных, Odontoceti, как правило, имеют более высокие коэффициенты энцефализации, чем Mysticeti, что, по крайней мере, частично связано с тем, что Mysticeti имеют гораздо большую массу тела без компенсирующего увеличения массы мозга. [31] Что касается того, какое селективное давление привело к энцефализации (или децефализации) мозга китообразных, современные исследования поддерживают несколько основных теорий. Наиболее многообещающая предполагает, что размер и сложность мозга китообразных увеличились для поддержки сложных социальных отношений. [32] [31] [30] Это также могло быть вызвано изменениями в рационе питания, появлением эхолокации или увеличением территориального диапазона. [31] [30]
Некоторые исследования показывают, что дельфины, среди других животных, понимают такие концепции, как числовая непрерывность, хотя и не обязательно счет. [33] Дельфины могут быть способны различать числа. [34]
Некоторые исследователи, наблюдающие за способностью животных обучаться формированию установок, склонны оценивать дельфинов примерно на уровне слонов по уровню интеллекта [35] и показывают, что дельфины не превосходят других высокоинтеллектуальных животных в решении задач. [36] Обзор других исследований, проведенный в 1982 году, показал, что в обучении «формированию установок» дельфины занимают высокие позиции, но не такие высокие, как некоторые другие животные. [37]
Размеры групп дельфинов различаются довольно сильно. Речные дельфины обычно собираются в довольно небольшие группы от 6 до 12 особей или, у некоторых видов, поодиночке или парами. Особи в этих небольших группах знают и узнают друг друга. Другие виды, такие как океанический пантропический пятнистый дельфин , дельфин-белобочка и длиннорылый дельфин, путешествуют большими группами из сотен особей. Неизвестно, знакомы ли все члены группы друг с другом. Однако большие стаи могут действовать как единое сплоченное целое — наблюдения показывают, что если неожиданное нарушение, такое как приближение акулы, происходит с фланга или снизу группы, группа движется почти в унисон, чтобы избежать угрозы. Это означает, что дельфины должны знать не только о своих ближайших соседях, но и о других особях поблизости — аналогично тому, как люди выполняют « волны аудитории ». Это достигается с помощью зрения и, возможно, также эхолокации. Одна из гипотез, предложенная Джерисоном (1986), заключается в том, что члены стаи дельфинов способны делиться результатами эхолокации друг с другом, чтобы лучше понимать свое окружение. [38]
Южные резидентные косатки в Британской Колумбии, Канада, и Вашингтоне, США, живут в расширенных семейных группах. Основой социальной структуры южных резидентных косаток является матрилиния, состоящая из матриарха и ее потомков всех поколений. Несколько матрилиний образуют стаю южных резидентных косаток, которая является постоянной и чрезвычайно стабильной по составу, и имеет свой собственный диалект , который стабилен с течением времени. Южный резидентный детеныш рождается в стае своей матери и остается в ней на всю жизнь. [39]
Диалект китообразных — это социально обусловленная вокальная традиция. Сложные системы вокальной коммуникации косаток соответствуют их большому мозгу и сложной социальной структуре. [40] Три южных резидентных стада косаток обмениваются некоторыми звуками друг с другом, а также имеют уникальные звуки. [41] Обсуждая функцию резидентных диалектов косаток, исследователи Джон Форд, Грэм Эллис и Кен Балкомб писали: «Вполне возможно, что диалекты используются китами в качестве акустических индикаторов групповой идентичности и членства, что может служить сохранению целостности и сплоченности социальной единицы». [41] Резидентные косатки образуют закрытые общества без эмиграции или расселения особей и без генного потока с другими популяциями косаток. [42] Есть доказательства того, что другие виды дельфинов также могут иметь диалекты. [43] [44]
В исследованиях дельфинов-афалин, проведенных Уэллсом в Сарасоте , Флорида , и Смолкером в заливе Шарк , Австралия , самки сообщества связаны либо напрямую, либо через взаимную ассоциацию в общей социальной структуре, известной как деление-слияние . Группы с самой сильной ассоциацией известны как «группы», и их состав может оставаться стабильным в течение многих лет. Существуют некоторые генетические доказательства того, что члены группы могут быть связаны, но эти группы не обязательно ограничиваются одной матрилинейной линией. Нет никаких доказательств того, что группы конкурируют друг с другом. В тех же областях исследований, а также в Морей-Ферт , Шотландия , самцы образуют прочные ассоциации из двух-трех особей с коэффициентом ассоциации от 70 до 100. Эти группы самцов известны как «альянсы», и члены часто демонстрируют синхронное поведение, такое как дыхание, прыжки и прорывы. Состав альянса стабилен порядка десятков лет и может обеспечить преимущество для приобретения самок для спаривания. Сложные социальные стратегии морских млекопитающих, таких как дельфины-афалины, «представляют интересные параллели» с социальными стратегиями слонов и шимпанзе. [45] : 519
Известно, что дельфины занимаются сложным игровым поведением, которое включает в себя такие вещи, как создание устойчивых подводных тороидальных вихревых колец с воздушным ядром или « пузырьковых колец ». [46] Существует два основных метода создания пузырьковых колец: быстрое вдувание воздуха в воду и позволение ему подняться на поверхность, образуя кольцо; или многократное плавание по кругу, а затем остановка, чтобы вдуть воздух в спиральные вихревые потоки, образованные таким образом. Затем дельфин часто осматривает свое творение визуально и с помощью сонара. Им также нравится кусать созданные ими вихревые кольца, так что они лопаются на множество отдельных обычных пузырьков, а затем быстро поднимаются на поверхность. [47] Известно также, что некоторые киты производят пузырьковые кольца или пузырьковые сети с целью добычи пищи. Многие виды дельфинов также играют, катаясь на волнах, будь то естественные волны вблизи береговой линии методом, похожим на человеческий «бодисерфинг», или в волнах, вызванных носом движущейся лодки, в поведении, известном как катание на носу .
Были случаи, когда в неволе различные виды дельфинов и морских свиней помогали и взаимодействовали между видами, включая помощь выброшенным на берег китам. [48] Известно также, что дельфины помогали нуждающимся пловцам , и по крайней мере в одном случае пострадавший дельфин приблизился к людям-ныряльщикам, прося о помощи. [49]
Помимо демонстрации способности к обучению сложным трюкам, дельфины также продемонстрировали способность к творческой реакции. Это изучалось Карен Прайор в середине 1960-х годов в Sea Life Park на Гавайях и было опубликовано как The Creative Porpoise: Training for Novel Behavior в 1969 году. Двумя подопытными были два дельфина с грубыми зубами ( Steno bredanensis ), которых звали Малия (постоянный артист шоу в Sea Life Park) и Хоу (исследователь в соседнем Океаническом институте). Эксперимент проверял, когда и будут ли дельфины определять, что их вознаграждают (рыбой) за оригинальность в поведении, и был очень успешным. Однако, поскольку в эксперименте участвовало всего два дельфина, исследование трудно обобщить.
Начиная с дельфина по имени Малия, метод эксперимента заключался в выборе определенного поведения, демонстрируемого ею каждый день, и вознаграждении каждого проявления этого поведения в течение дневной сессии. В начале каждого нового дня Малия демонстрировала поведение предыдущего дня, но только когда демонстрировалось новое поведение, давали вознаграждение. Все демонстрируемое поведение было, по крайней мере, какое-то время, известным поведением дельфинов. Примерно через две недели Малия, по-видимому, исчерпала «нормальное» поведение и начала повторять выступления. Это не вознаграждалось. [50]
По словам Прайора, дельфин почти впал в уныние. Однако на шестнадцатом сеансе без нового поведения исследователям показали сальто, которое они никогда раньше не видели. Это было подкреплено. [50] Как рассказал Прайор, после нового показа: «вместо того, чтобы предложить это снова, она предложила удар хвостом, которого мы никогда раньше не видели; мы подкрепили это. Она начала предлагать нам все виды поведения, которых мы никогда не видели, в таком безумном суматохе, что в конце концов мы едва могли выбрать, во что бросить рыбу». [50]
Второму испытуемому, Хоу, потребовалось тридцать три сеанса, чтобы достичь той же стадии. Каждый раз эксперимент останавливали, когда изменчивость поведения дельфинов становилась слишком сложной, чтобы сделать дальнейшее положительное подкрепление значимым.
Тот же эксперимент был повторен с людьми, и добровольцам потребовалось примерно столько же времени, чтобы понять, что от них требуется. После первоначального периода разочарования или гнева люди поняли, что их вознаграждают за новое поведение. У дельфинов это осознание вызвало волнение и все больше и больше нового поведения — у людей это в основном просто вызвало облегчение. [51]
Косатки в неволе демонстрируют реакции, указывающие на то, что им становится скучно от занятий. Например, когда Пол Спонг работал с косаткой Сканой, он исследовал ее визуальные навыки. Однако после успешного выполнения 72 испытаний в день, Скана внезапно начала постоянно давать неправильные ответы на все вопросы. Спонг пришел к выводу, что несколько рыб не являются достаточной мотивацией. Он начал включать музыку, что, казалось, давало Скане гораздо больше мотивации. [52]
В Институте изучения морских млекопитающих в Миссисипи также было замечено, что дельфины-резиденты, похоже, демонстрируют осознание будущего. Дельфинов обучают содержать свой аквариум в чистоте, принося мусор и принося его смотрителю, который вознаграждает их рыбой. Однако один дельфин по имени Келли, по-видимому, научился получать больше рыбы, собирая мусор под камнем на дне бассейна и поднимая его по одному маленькому кусочку за раз. [51]
В 1984 году [обновлять]ученые наблюдали за дикими дельфинами-афалинами в заливе Шарк , Западная Австралия, которые использовали простой инструмент. При поиске пищи на морском дне многие из этих дельфинов отрывали куски губки и оборачивали их вокруг своих ростр , предположительно, чтобы предотвратить ссадины и облегчить рытье. [53]
Киты используют различные звуки для общения и восприятия. [54] Вокальная продукция зубатых китов подразделяется на три категории: щелчки, свисты и импульсные звуки:
Вокализации косаток, обитающих на юге Аляски |
Существуют веские доказательства того, что некоторые специфические свисты, называемые сигнатурными свистками , используются дельфинами для идентификации и/или вызова друг друга; дельфины были замечены издающими как сигнатурные свистки других особей, так и свои собственные. Уникальный сигнатурный свист развивается довольно рано в жизни дельфина, и, по-видимому, он создается в подражание сигнатурному свистку матери дельфина. [60] Имитация сигнатурного свистка, по-видимому, происходит только среди матери и ее детенышей, а также среди подружившихся взрослых самцов. [61]
Xitco сообщил о способности дельфинов пассивно подслушивать активную эхолокационную проверку объекта другим дельфином. Герман называет этот эффект гипотезой «акустического фонарика» и может быть связан с выводами как Германа, так и Xitco о понимании вариаций указательного жеста, включая человеческое указание, позу дельфина и человеческий взгляд, в смысле перенаправления внимания другого человека, способность, которая может потребовать теории разума . [ необходима цитата ]
Среда обитания дельфинов делает эксперименты гораздо более дорогими и сложными, чем для многих других видов; кроме того, тот факт, что китообразные могут издавать и слышать звуки (которые, как полагают, являются их основным средством общения) в диапазоне частот, намного более широком, чем у людей, означает, что для их записи и анализа необходимо сложное оборудование, которое было едва ли доступно в прошлом. Например, щелчки могут содержать значительную энергию на частотах выше 110 кГц (для сравнения, для человека необычно слышать звуки выше 20 кГц), что требует, чтобы оборудование имело частоту дискретизации не менее 220 кГц; часто используется оборудование с частотой МГц .
Помимо акустического канала коммуникации, визуальная модальность также имеет значение. Контрастная пигментация тела может использоваться, например, при «вспышках» гипопигментированной вентральной области некоторых видов, как и образование пузырьковых потоков во время свиста-сигнатуры. Кроме того, многие из синхронных и кооперативных поведений, описанных в разделе «Поведение» этой записи, а также кооперативные методы добычи пищи, вероятно, управляются, по крайней мере частично, визуальными средствами.
Эксперименты показали, что они могут выучить человеческий язык жестов и использовать свистки для двусторонней коммуникации между человеком и животным . Феникс и Акеакамай , дельфины-афалины, понимали отдельные слова и простые предложения, такие как «коснись фрисби хвостом, а затем перепрыгни через него». [62] Феникс выучил свистки, а Акеакамай выучил язык жестов. Оба дельфина понимали значение порядка задач в предложении.
Исследование, проведенное Джейсоном Бруком из Чикагского университета, показало, что дельфины-афалины могут помнить свисты других дельфинов, с которыми они жили, после 20 лет разлуки. У каждого дельфина есть уникальный свист, который выполняет функцию имени, позволяя морским млекопитающим поддерживать тесные социальные связи. Новое исследование показывает, что дельфины обладают самой длинной памятью, известной среди всех видов, кроме людей . [63] [64]
Самосознание , хотя и не очень хорошо определено с научной точки зрения, считается предшественником более продвинутых процессов, таких как метакогнитивное мышление (мышление о мышлении), которые типичны для людей. Научные исследования в этой области показали, что дельфины-афалины , наряду со слонами и человекообразными обезьянами , обладают самосознанием. [65]
Наиболее широко используемый тест на самосознание у животных — это тест с зеркалом , разработанный Гордоном Гэллапом в 1970-х годах, в котором на тело животного наносится временный краситель, а затем животному показывают зеркало. [66]
В 1995 году Мартен и Псаракос использовали телевидение для проверки самосознания дельфинов. [67] Они показывали дельфинам отснятый материал в реальном времени, записанный материал и другого дельфина. Они пришли к выводу, что их доказательства предполагают самосознание, а не социальное поведение. Хотя это конкретное исследование с тех пор не повторялось, дельфины с тех пор прошли тест с зеркалом. [68] Однако некоторые исследователи утверждают, что доказательства самосознания не были убедительно продемонстрированы. [69]
{{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка )