昆蟲(chóng)的智慧

余夫

昆蟲(chóng)是怎樣理解它的自然及社會(huì)生活環(huán)境的?它們能否從自身的經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到某些東西呢?當(dāng)一個(gè)個(gè)體解決生存環(huán)境中的某個(gè)問(wèn)題時(shí)，它是否能抑制其平時(shí)的行為表現(xiàn)，并且能想出新鮮獨(dú)特的方法來(lái)呢?

有一種行為很復(fù)雜的泥蜂，在狩獵之前它先挖洞筑巢，封住洞口，狩獵之后再把被麻醉的獵物放入洞中然后產(chǎn)卵于獵物身上。泥蜂的筑巢、狩獵、麻醉、封口都是本能行為。不過(guò)，它們?cè)诙潭痰囊簧幸脖仨殞W(xué)習(xí)很多東西，如必須學(xué)會(huì)辨認(rèn)每一個(gè)洞口的位置，以便狩獵后能準(zhǔn)確無(wú)誤地把獵物帶回家。科學(xué)家在野外做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把泥蜂的巢用松果擺成的圓圈圍在中央，這樣它們每次外出狩獵歸來(lái)時(shí)都會(huì)準(zhǔn)確地飛向這個(gè)圓圈，找到巢穴。如果將松果圓圈的位置移動(dòng)，獵食歸來(lái)的泥蜂仍然會(huì)到松果圓圈的中央去尋巢。后來(lái)，科學(xué)家又用松果擺放了一個(gè)橢圓形和一個(gè)方形的圖案，當(dāng)泥蜂再次飛回來(lái)時(shí)，它只會(huì)飛向圓形、橢圓形而不會(huì)飛向方形的圖案。

上面這個(gè)例子說(shuō)明，昆蟲(chóng)具有一定的認(rèn)知能力，即根據(jù)自然環(huán)境的改變不斷調(diào)整自己行為的能力。它們能夠通過(guò)形成信息、記憶、再現(xiàn)等一系列步驟，處理來(lái)自周?chē)h(huán)境的信息，然后運(yùn)用它們，使自己的行為適應(yīng)環(huán)境的壓力和變化。

昆蟲(chóng)會(huì)使用工具嗎?

很多昆蟲(chóng)都需要進(jìn)行遷移，其遷移過(guò)程至少要以一個(gè)巢穴等固定點(diǎn)為前提，離開(kāi)這一點(diǎn)之后還應(yīng)該能夠準(zhǔn)確地找回來(lái)。這種行為必然要求一個(gè)昆蟲(chóng)認(rèn)識(shí)它在空間所處的位置與它要去的一個(gè)或幾個(gè)點(diǎn)的位置之間的路線(xiàn)關(guān)系，并由此形成“認(rèn)知圖”。科學(xué)家描述過(guò)螞蟻、胡蜂、蟋蟀、蜜蜂等很多昆蟲(chóng)運(yùn)用相對(duì)初步的空間再現(xiàn)進(jìn)行遷移的路線(xiàn)，這些昆蟲(chóng)對(duì)它們經(jīng)常通過(guò)的地點(diǎn)均具有構(gòu)成圖像的能力。這些圖像以“瞬間成像”的形式被儲(chǔ)存起來(lái)并與它們后來(lái)處于另一個(gè)活動(dòng)點(diǎn)的圖像相對(duì)照。通過(guò)對(duì)看到圖像和記憶中圖像進(jìn)行比較并認(rèn)定一致后，昆蟲(chóng)就能確定自己在空間中的位置。不過(guò)，它們看到的圖像與儲(chǔ)存圖像之間的一致性并非絲毫不差。所以，在前面所述的例子中，泥蜂把擺成圓形和橢圓形的松果都認(rèn)作是它們的巢穴入口的標(biāo)志。

昆蟲(chóng)使用工具的典型例子是分布于北美洲的獨(dú)居的細(xì)腰蜂。雌蜂挖掘出管狀的長(zhǎng)洞，把自己捕獲到并弄昏了的小蟲(chóng)放入洞內(nèi)。這些獵物將是幼蜂的食物，幼蜂也將在洞里發(fā)育。當(dāng)雌蜂產(chǎn)完卵并用土蓋上洞口后，就用它的大顎叼著一塊小石頭當(dāng)作錘子，把洞口的土夯實(shí)。這個(gè)動(dòng)作有兩個(gè)作用，一是夯實(shí)蓋洞口的土，二是檢查洞口是否確實(shí)完全堵嚴(yán)實(shí)了。

昆蟲(chóng)會(huì)計(jì)算嗎?

昆蟲(chóng)的數(shù)學(xué)本領(lǐng)如何?如果你看到蜂房的結(jié)構(gòu)，就會(huì)不由自主地發(fā)出贊嘆!蜂房是嚴(yán)格的六角柱狀體，它的一端是平整的六角形開(kāi)口，另一端是封閉的六角菱錐形的底，由三個(gè)相同的菱形組成。組成底盤(pán)的菱形的鈍角為109°28'，所有的銳角為70°32'，這樣既堅(jiān)固又省料。蜂房的巢壁厚0.073毫米，誤差極小。

螞蟻有著很強(qiáng)的幾何能力，它能感覺(jué)出多個(gè)角度間的差異而選擇一條正確的路徑，因此在自己的領(lǐng)地上從來(lái)不會(huì)發(fā)生“交通堵塞”。科學(xué)家通過(guò)觀察廚蟻極有效率的食品運(yùn)送過(guò)程，證實(shí)了這一點(diǎn)。這些廚蟻設(shè)計(jì)了一個(gè)“Y”形路徑模式，Y的莖干或是通向它的巢穴或是離開(kāi)它的巢穴。有的科學(xué)家甚至認(rèn)為，螞蟻處理“交通”問(wèn)題的能力超過(guò)了人類(lèi)，對(duì)螞蟻的深入研究將有助于人們未來(lái)解決城市交通的擁堵問(wèn)題。

螞蟻的計(jì)算本領(lǐng)也十分高明。一位英國(guó)科學(xué)家做過(guò)一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：他把一只死蚱蜢切成三塊，第二塊比第一塊大一倍，第三塊比第二塊大一倍。在螞蟻發(fā)現(xiàn)這三塊食物40分鐘后。聚集在最小一塊蚱蜢處的螞蟻有28只，第二塊有44只，第三塊有89只，聚集在較大一塊食物上的螞蟻的數(shù)量差不多正好比較小的一塊上的多一倍!

昆蟲(chóng)用什么“語(yǔ)言”來(lái)交流?

在昆蟲(chóng)的交流中，科學(xué)家研究過(guò)的“蜜蜂舞蹈”經(jīng)常被作為范例引用，以此來(lái)說(shuō)明昆蟲(chóng)的“語(yǔ)言”能力。蜜蜂已經(jīng)發(fā)展出很多用來(lái)引導(dǎo)食源地點(diǎn)的信號(hào)。它們的引導(dǎo)系統(tǒng)極其靈巧和復(fù)雜，其運(yùn)用的交流符號(hào)與人類(lèi)的語(yǔ)言已頗有許多相像的地方。不同種群的蜜蜂甚至還有許多自己的“方言”。

發(fā)現(xiàn)蜜源的偵察蜂可以在蜂巢的垂直面上表演一種著名的“搖擺舞”，舞蹈呈現(xiàn)出“8”字形狀，即在“8”字的兩個(gè)圓之間來(lái)回?fù)u擺。關(guān)于距離的信息是通過(guò)腹部振動(dòng)的頻率和發(fā)射聲波來(lái)傳遞的。關(guān)于食物方向的信息是通過(guò)舞蹈中一段直線(xiàn)滑行與垂直形成的角度來(lái)傳遞，如垂直向右多少度就是指蜂巢與太陽(yáng)的夾角是向右多少度(角度轉(zhuǎn)換與太陽(yáng)的方向有關(guān)，其大小與地心吸力一致)。進(jìn)一步的研究表明，實(shí)際上，它們不是用太陽(yáng)本身作為指南，而是利用天空偏振光的狀態(tài)。蜜蜂的復(fù)眼是由成百個(gè)小眼組成的，每個(gè)小眼實(shí)際上是一個(gè)小的偏振光分析器。偵察蜂就是靠與蜂巢的角度，向其他蜜蜂傳遞它在單眼內(nèi)的分析器所產(chǎn)生的明暗圖形。許多昆蟲(chóng)和無(wú)脊椎動(dòng)物的眼睛對(duì)偏振光都是敏感的，而人眼對(duì)偏振光則很不敏感。

偵察蜂還能靠飛舞的活躍性來(lái)傳遞食源儲(chǔ)量多少的信息。如果食源相當(dāng)貧瘠，即蜜源內(nèi)糖的濃度低、數(shù)量少，或食源距離很遠(yuǎn)，那么它只是以懶洋洋的方式作短時(shí)的飛舞。反之，如果食源豐富，即蜜源內(nèi)糖的濃度高、量大，或食源的距離近，它的飛舞就會(huì)有力而持久。

螞蟻也有針對(duì)食物消息的精巧通訊系統(tǒng)。螞蟻群體中雖然有成千上萬(wàn)個(gè)個(gè)體，但卻只依賴(lài)少數(shù)的偵察蟻去尋找食物。而偵察蟻是靠搖搖擺擺的跑動(dòng)和舞動(dòng)觸須來(lái)透露它們的發(fā)現(xiàn)，召喚工蟻去采集食物。

對(duì)螢火蟲(chóng)的研究也大大地?cái)U(kuò)大了人們對(duì)這類(lèi)昆蟲(chóng)所產(chǎn)生的閃光信號(hào)的認(rèn)識(shí)。它的基本的通訊系統(tǒng)是雄性發(fā)出一定型式的閃光。不大飛行的雌蟲(chóng)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間間隔后才進(jìn)行反應(yīng)，而這段時(shí)間間隔的長(zhǎng)短因不同種屬而異，然后雄蟲(chóng)進(jìn)一步以閃光回答并向雌蟲(chóng)靠近。令人驚異的是在閃光期間飛行型式的改變，閃光節(jié)律的復(fù)雜性，以及應(yīng)答反應(yīng)的精確時(shí)間控制程序。許多人都認(rèn)為，利用通訊信號(hào)進(jìn)行欺詐的能力是人類(lèi)所特有的，但是，有一種螢火蟲(chóng)卻能通過(guò)模仿另一種螢火蟲(chóng)的閃光，從而引誘其飛來(lái)，成為它的獵物。

昆蟲(chóng)的學(xué)習(xí)能力如何?

學(xué)習(xí)能力廣泛存在于動(dòng)物界中，昆蟲(chóng)也不例外。例如，昆蟲(chóng)的覓食行為不完全都是出自本能，它們也需要通過(guò)學(xué)習(xí)辨別食物的氣味。美國(guó)科學(xué)家利用一種氣味加糖水(煙草天蛾的食物)以及另一種氣味而無(wú)糖水，來(lái)訓(xùn)練煙草天蛾尋覓特定氣味。他們將微電極植入煙草天蛾的大腦對(duì)其在訓(xùn)練前、訓(xùn)練中及訓(xùn)練后的神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)和進(jìn)食行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)它們的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生了劇烈的重組活動(dòng)，從而將氣味進(jìn)行編碼處理以便于大腦理解，表明煙草天蛾能夠?qū)W會(huì)辨別代表食物和非食物的氣味。

昆蟲(chóng)的學(xué)習(xí)行為是比先天性行為更高級(jí)的一種行為，是它們不斷適應(yīng)多變環(huán)境、得以更好地生存和繁衍的重要保證。學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)，越能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境?？茖W(xué)家已經(jīng)證實(shí)，不同類(lèi)群的昆蟲(chóng)其學(xué)習(xí)能力的大小是有區(qū)別的：昆

蟲(chóng)越低等，學(xué)習(xí)能力也就越差；社會(huì)性昆蟲(chóng)的學(xué)習(xí)能力比獨(dú)棲性昆蟲(chóng)強(qiáng)，如蜜蜂和螞蟻的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，行為也較復(fù)雜。

另外，同種昆蟲(chóng)在不同發(fā)育階段的學(xué)習(xí)能力差異也很大，并且各種昆蟲(chóng)都有一定的學(xué)習(xí)臨界期限。對(duì)于寄生于寄主不同發(fā)育階段的寄生蜂來(lái)說(shuō)，幼蟲(chóng)寄生蜂在寄主搜索過(guò)程中需要感覺(jué)的信號(hào)類(lèi)別多、變異大，需要決策的步驟也較多，故學(xué)習(xí)能力最強(qiáng)，尤其是對(duì)植物氣味的學(xué)習(xí)；蛹寄生蜂則次之，而且主要是對(duì)寄主氣味的學(xué)習(xí)；而卵寄生蜂的學(xué)習(xí)能力最弱。

印記是昆蟲(chóng)學(xué)習(xí)行為的一個(gè)特例，只在其生命早期的一個(gè)被稱(chēng)為“關(guān)鍵期”的短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)生。在關(guān)鍵期內(nèi)，昆蟲(chóng)如果獲得了對(duì)某種顯著刺激的記憶，例如寄主植物的味道、巢穴的氣味等，這種記憶就可以終生保留，并在需要的時(shí)候被重新喚起。如果蠅在含有蘋(píng)果提取物的人工飼料中飼養(yǎng)，則雌成蟲(chóng)在尋找產(chǎn)卵地點(diǎn)時(shí)就會(huì)對(duì)蘋(píng)果表現(xiàn)出極強(qiáng)的偏好。

聯(lián)系學(xué)習(xí)是昆蟲(chóng)學(xué)習(xí)的一個(gè)主要類(lèi)型。例如，黑芥子苷對(duì)菜粉蝶產(chǎn)卵具有刺激作用，可用黑芥子苷的刺激使其在不同顏色的紙上產(chǎn)卵，一旦產(chǎn)卵后，它就特別喜歡在此種顏色的紙上產(chǎn)卵，甚至在黑芥子苷不存在時(shí)，也趨向在此種顏色的紙上產(chǎn)卵。這種記憶至少可存留1天。因此，這種中立的刺激(顏色)就同有意義的刺激(黑芥子苷)聯(lián)系起來(lái)了。在自然界，智利小植綏螨可以把寄主植物化學(xué)信號(hào)與獵物聯(lián)系起來(lái)，提高其捕食效果；一種捕食性的花蝽成蟲(chóng)可以把梨木虱取食誘導(dǎo)的揮發(fā)物與獵物出現(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，而在室內(nèi)飼養(yǎng)沒(méi)有接觸到該揮發(fā)物的花蝽在嗅覺(jué)測(cè)定中不顯示偏好性；小花蝽成蟲(chóng)會(huì)對(duì)其幼蟲(chóng)期所處環(huán)境的視覺(jué)刺激產(chǎn)生定向行為，可以對(duì)視覺(jué)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系學(xué)習(xí)，提高其對(duì)獵物的搜索效率；七星瓢蟲(chóng)也可以把氣味和顏色的組合與獵物蚜蟲(chóng)聯(lián)系起來(lái)，提高其搜索和捕食效率。

事實(shí)上，只有當(dāng)學(xué)習(xí)能力不僅僅成為一種自動(dòng)的反應(yīng)，而是變成應(yīng)對(duì)環(huán)境的更佳方式時(shí)，這種能力才會(huì)進(jìn)化到更高層次。例如，有些種類(lèi)的蜜蜂只依靠單一種類(lèi)的花朵為生，它們利用自動(dòng)的感觀刺激就能找到足夠的花蜜。而另一些蜜蜂能適應(yīng)多種花期不同、形狀各異的花朵。英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的大黃蜂比學(xué)得慢的其他種類(lèi)多采集40％的花蜜。一般來(lái)講，食性越廣的昆蟲(chóng)，面臨的棲息環(huán)境就越復(fù)雜，其行為可塑性也就越大，學(xué)習(xí)的能力也就更強(qiáng)。

蜜蜂是典型的社會(huì)性昆蟲(chóng)。在一個(gè)群體內(nèi)，蜜蜂個(gè)體各自高效地從事特定的工作，不同類(lèi)別的蜜蜂對(duì)外部信號(hào)的學(xué)習(xí)能力也是不同的。對(duì)特定信號(hào)學(xué)習(xí)能力的專(zhuān)化不僅使蜜蜂個(gè)體在做特定工作時(shí)更加高效，而且群體也可以快速高效地對(duì)資源做出反應(yīng)?？茖W(xué)家認(rèn)為，蜜蜂的學(xué)習(xí)能力幾乎可以和脊椎動(dòng)物相比。蜜蜂生活環(huán)境和生活組織的復(fù)雜和豐富，也為開(kāi)展脊椎動(dòng)物乃至人類(lèi)的學(xué)習(xí)和智能的研究提供了良好的平臺(tái)。有的科學(xué)家甚至認(rèn)為：蜜蜂有可能具有“想象”、“思考”等思維能力，在它們采取行動(dòng)之前，很可能已經(jīng)在頭腦中將某些情形詳細(xì)地演示了一遍。

昆蟲(chóng)的智慧已經(jīng)引起了科學(xué)家極大的興趣，成為目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。不過(guò)，迄今為止，這些大腦只有幾克重的昆蟲(chóng)為什么能夠做出如此復(fù)雜得不可思議的事情，還沒(méi)有得出具有說(shuō)服力的解釋?zhuān)写陂_(kāi)展更為深入的研究工作。

【責(zé)任編輯】龐云