拟裂树雀是怎样学会使用工具的?是遗传还是后天学习呢？-SAT阅读自然科学类文章背景知识

TD SAT教研组一直以来致力于为大家提供硬核教研干货，今天我们继续为大家带来一篇SAT阅读的自然科学干货文，仔细阅读能为大家增加有趣又有用的背景知识哦~ 很多动物都会使用工具。不过科学界先前只对一些灵长类（猿猴）怎样学会使用工具做了研究，对其他一些会使用工具的动物是怎样学会使用工具的，几乎没有研究过。拟裂树雀是原产于加拉帕戈斯群岛（也就是启发达尔文想出进化论理论假说的那个地方）的一种鸟，也是一种以使用工具能力强闻名的鸟，在很多生物学教材上都被提到。这些鸟会对树枝或仙人掌的刺进行加工，改制成工具，然后用这些工具把躲在树洞里的虫子掏出来。 之前有很多科学家研究了猿猴是怎样学会使用工具的，结论都是猿猴是通过向群内的同伴学习才学会的。那么，拟裂树雀是怎样学会使用工具的呢?是可以无师自通自己学会，还是必须后天经过向父母和同类学习才能学会呢？最近，我和我的同事做了一些实验，搞清楚了这个问题。 我们先做了第一个实验。从加拉帕戈斯群岛上的两个区分别整窝整窝地抓了很多窝拟裂树雀。然后把每一窝拟裂树雀分成两个组。在第一组雀中，在抚养幼雀的过程中，让幼雀有机会看到自己的父母使用树枝当工具；在第二组雀中，在抚养幼雀的过程中，从来不让幼雀有机会看到自己的父母使用树枝当工具。 实验结果是，第二组中的幼雀，在学习使用树枝当工具的能力、结果和进展速度方面，一点也不比第一组差。于是我们得出结论，拟裂树雀和大猩猩不同，它们学会使用工具，是无师自通的（只靠遗传），不需要向同伴学（social learning）。 有趣的是，先前已经有科学家得出过研究结论，另一种叫新喀里多尼亚乌鸦的鸟，也是会使用工具的。这种乌鸦的幼鸟学会使用工具，也是无师自通，不需要向同伴学。不过他们进行的实验室实验有一点和我们的实验不同，就是他们加了一个环节，让幼鸟看人类使用工具的示范，结果表明，看过人类使用工具示范的幼鸟，学习使用工具，学得更快一些。 还有其他科学家做过一次野外实地观察研究，发现新喀里多尼亚乌鸦父母会持续一年时间帮助自己的幼鸟学习怎样把露兜树树叶改制成想要的工具。父母会故意把用过后废弃的工具提供给幼鸟，从而让幼鸟在脑中对什么样的树叶可以当工具用有一个模型。 那么为什么拟裂树雀跟大猩猩等猿猴类动物学习使用工具的方式不一样呢？我们研究了一下，想了几个理由。首先，猿猴类动物是群居动物，而拟裂树雀是幼年时一家子一家子独立生活、长大后完全自己独立生活的。所以即使要向榜样学，猿猴可以向群内的同伴学，拟裂树雀只能向自己的父母学。又因为拟裂树雀父母抚养和陪伴幼雀的时间并不长，离开父母以后，拟裂树雀是单独生活而不是群居生活的，所以如果拟裂树雀是必须要向父母学习怎样使用工具，那么有可能出现很多拟裂树雀还没有来得及学会怎样使用工具，就已经不和父母在一起生活了，这样它们就永远不可能学会怎样使用工具了。而拟裂树雀如果不学会使用工具，很多它们喜欢吃的生活在树洞里的虫子，它们就根部抓不到。在干旱季节或干旱地区，也必须具备使用工具的能力才能喝到水。这样肯定不行，所以拟裂树雀就进化成现在这样，连父母的示范都不需要看，可以无师自通学会使用工具了。 我们还做了第二个实验，在实验室里让五只拟裂树雀幼雀面对人造树上的人造树洞，结果这五只幼雀确实都无师自通学会了使用工具把树洞里的虫子掏出来。但是我们发现，它们学会的使用工具的技术和在野外学会用工具掏虫子的幼雀的技术还不太一样，甚至技术水平超过了在野外学会使用工具的幼雀。这应该是因为实验室里的人造树洞和野外的天然树洞不一样导致的。这个实验结果告诉我们，虽然拟裂树雀学习使用工具的能力是天生的，但是个体学习过程对最终学习效果还是有影响的。 我们又做了第三个实验。这一次，我们从野外抓了一些成年拟裂树雀，关起来，然后测试这些成年雀使用工具的能力怎么样。结果表明，这些成年雀中，凡是从干旱地区抓来的，就百分百会使用工具；非干旱地区抓来的，只有约百分之五十会使用工具。我们又让这些不会使用工具的成年雀看其他雀怎样使用工具，结果它们无论如何也学不会。这里提醒一下大家，在本文介绍的我们做的第一个实验中，结果是所有幼雀都学会了使用工具。这说明，拟裂树雀学会使用工具，虽然是无师自通就能学会，但是它还有一个窗口期，过了这个窗口期，幼年不学会的话，成年以后就再也学不会了。此外，拟裂树雀要学会使用工具，虽然不需要跟同伴学，但是需要一定的环境。说的简单一点，幼雀不需要看到其他雀怎样使用树枝当工具从树洞掏虫子，就能无师自通学会怎样使用树枝当工具。但是还有一个前提，必须让幼雀看到树枝、树洞和虫子。如果幼雀生长在一个没什么树洞的地方长大，它就不能学会怎样使用树枝当工具。而且，如果幼年没有学会，等成年以后，再怎么想办法教它，给它做示范，也学不会了。 以上结论还没有完全被证实，还需要做有对照的实验进一步研究。

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