Inteligencja waleni - Cetacean intelligence

Inteligencja waleni to zdolność poznawcza infrarzędu waleni ssaków. Kolejność ta obejmuje wieloryby , morświny i delfiny .

Rozmiar mózgu

Rozmiar mózgu był wcześniej uważany za główny wskaźnik inteligencji zwierzęcia. Jednak wiele innych czynników również wpływa na inteligencję, a ostatnie odkrycia dotyczące inteligencji ptaków stawiają pod znakiem zapytania wpływ wielkości mózgu. Ponieważ większość mózgu jest wykorzystywana do utrzymania funkcji organizmu, większy stosunek masy mózgu do masy ciała może zwiększyć ilość masy mózgu dostępnej dla bardziej złożonych zadań poznawczych. Allometrycznej analiza wskazuje, że ogólnie ssaków skalach rozmiarów mózgu w przybliżeniu 2 / 3 lub 3 / 4 wykładnik masy ciała. Porównanie rzeczywistej wielkości mózgu z wielkością oczekiwaną na podstawie allometrii dostarcza ilorazu encefalizacji (EQ), który można wykorzystać jako dokładniejszy wskaźnik inteligencji zwierzęcia.

  • Kaszalot ( Physeter macrocephalus ) ma największą znaną masę mózgu spośród wszystkich istniejących zwierząt, średnio 7,8 kg u dojrzałych samców.
  • Orki ( Orcinus orca ) mają drugą co do wielkości masę mózgu spośród wszystkich istniejących zwierząt. (5,4-6,8 kg)
  • Delfiny butlonose ( Tursiops truncatus ) mają całkowitą masę mózgu 1500-1700 gramów. To nieco więcej niż u ludzi (1300-1400 gramów) i około cztery razy więcej niż u szympansów (400 gramów).
  • Mózgu do masy ciała (nie iloraz encefalizacji) w niektórych członków odontocete nadrodziny Delphinoidea (delfiny, morświny belugas i Narwale) jest większa niż ludzi współczesnych, a większy niż wszystkich innych ssaków (jest debata, czy z wiewióreczek może być drugi po ludziach). U niektórych delfinów jest to mniej niż połowa tego, co u ludzi: 0,9% w porównaniu z 2,1%. Porównanie to wydaje się korzystniejsze, jeśli pominąć dużą ilość tłuszczu izolacyjnego (15-20% masy).
  • Współczynnik encefalizacji różni się znacznie między gatunkami. Tonina mała posiada korektor w przybliżeniu 1,67; rzeka Ganges delfin od 1,55; Orca 2,57; Tursiops 4,14; a delfin tucuxi 4,56; W porównaniu do innych zwierząt słonie mają EQ od 1,13 do 2,36; szympansy około 2,49; psy 1,17; koty 1,00; i myszy 0,50.
  • Większość ssaków rodzi się z mózgiem zbliżonym do 90% masy mózgu dorosłego. Ludzie rodzą się z 28% masy mózgu dorosłych, szympansy z 54%, delfiny butlonose z 42,5%, a słonie z 35%.

Komórki wrzeciona (neurony bez rozległej rozgałęzienia) zostały odkryte w mózgach Humbak , płetwy wieloryba , kaszalot , orki , delfiny bottlenose , delfiny Risso za i Beluga wielorybów . Ludzie, małpy człekokształtne i słonie, gatunki znane ze swojej wysokiej inteligencji, są jedynymi, o których wiadomo, że mają komórki wrzecionowate. Wydaje się, że neurony wrzeciona odgrywają kluczową rolę w rozwoju inteligentnych zachowań. Takie odkrycie może sugerować zbieżną ewolucję tych gatunków.

Struktura mózgu

Mózgi słoni również wykazują złożoność podobną do mózgów delfinów, a także są bardziej zawiłe niż mózgi ludzi, a kora jest grubsza niż u waleni. Powszechnie uważa się, że wzrost nowej kory mózgowej , zarówno bezwzględnie, jak i w stosunku do reszty mózgu, podczas ewolucji człowieka, był odpowiedzialny za ewolucję ludzkiej inteligencji, jakkolwiek zdefiniowano. Chociaż złożona kora nowa zwykle wskazuje na wysoką inteligencję, są wyjątki. Na przykład kolczatka ma wysoko rozwinięty mózg, ale nie jest powszechnie uważana za bardzo inteligentną, chociaż wstępne badania ich inteligencji sugerują, że kolczatki są zdolne do bardziej zaawansowanych zadań poznawczych, niż wcześniej zakładano.

W 2014 roku po raz pierwszy wykazano, że gatunek delfina, grindwala długopłetwego , ma więcej neuronów kory nowej niż jakikolwiek zbadany dotąd ssak, w tym człowiek. W przeciwieństwie do ssaków lądowych , mózgi delfinów zawierają płat paralimbiczny , który może być wykorzystany do przetwarzania sensorycznego. Delfin dobrowolnie oddycha , nawet podczas snu, w wyniku czego znieczulenie weterynaryjne delfinów może spowodować uduszenie . Wszystkie śpiące ssaki, w tym delfiny, przechodzą fazę znaną jako sen REM . Ridgway donosi, że EEG wykazują naprzemienną asymetrię półkul w wolnych falach podczas snu, z okazjonalnymi falami podobnymi do snu z obu półkul. Wynik ten został zinterpretowany jako oznaczający, że delfiny śpią tylko w jednej półkuli mózgu na raz, prawdopodobnie w celu kontrolowania dobrowolnego układu oddechowego lub bycia czujnym na drapieżniki. Jest to również podane jako wyjaśnienie dużego rozmiaru ich mózgów.

Czas transmisji pnia mózgu delfinów jest szybszy niż normalnie występujący u ludzi i jest w przybliżeniu równoważny prędkości u szczurów . Większa zależność delfina od przetwarzania dźwięku jest widoczna w strukturze jego mózgu: jego obszar nerwowy poświęcony obrazowaniu wizualnemu jest tylko około jednej dziesiątej powierzchni mózgu człowieka, podczas gdy obszar poświęcony obrazowaniu akustycznemu jest około 10 razy większy. Eksperymenty sensoryczne sugerują duży stopień integracji międzymodalnej w przetwarzaniu kształtów między obszarami echolokacyjnymi i wizualnymi mózgu. W przeciwieństwie do ludzkiego mózgu, skrzyżowanie wzrokowe waleni jest całkowicie przekroczone i istnieją behawioralne dowody na dominację półkuli nad wzrokiem.

Ewolucja mózgu

Ewolucja encefalizacji u waleni jest podobna do ewolucji u naczelnych. Chociaż ogólny trend w ich historii ewolucyjnej zwiększał masę mózgu, masę ciała i iloraz encefalizacji, kilka linii faktycznie przeszło decefalizację, chociaż presja selekcyjna, która to spowodowała, jest nadal przedmiotem dyskusji. Wśród waleni Odontoceti mają zwykle wyższe współczynniki encefalizacji niż Mysticeti, co przynajmniej częściowo wynika z faktu, że Mysticeti mają znacznie większą masę ciała bez kompensacyjnego wzrostu masy mózgu. Jeśli chodzi o to, które naciski selekcyjne napędzały encefalizację (lub decefalizację) mózgów waleni, obecne badania popierają kilka głównych teorii. Najbardziej obiecująca sugeruje, że rozmiar i złożoność mózgu waleni zwiększyły się, aby wspierać złożone relacje społeczne. Mogło to być również spowodowane zmianami w diecie, pojawieniem się echolokacji lub zwiększeniem zasięgu terytorialnego.

Umiejętność rozwiązywania problemów

Niektóre badania pokazują, że delfiny, wśród innych zwierząt, rozumieją takie pojęcia, jak ciągłość liczbowa, choć niekoniecznie liczą się. Delfiny mogą rozróżniać liczby.

Kilku badaczy obserwujących zdolność zwierząt do uczenia się tworzenia zestawów ma tendencję do oceniania delfinów na poziomie zbliżonym do słonia pod względem inteligencji i pokazuje, że delfiny nie przewyższają innych wysoce inteligentnych zwierząt w rozwiązywaniu problemów. Ankieta przeprowadzona w 1982 r. w innych badaniach wykazała, że ​​delfiny w nauce „tworzenia zbioru” zajmują wysokie miejsce, ale nie tak wysokie, jak niektóre inne zwierzęta.

Zachowanie

Charakterystyka strąków

Rozmiary grup delfinów są bardzo zróżnicowane. Delfiny rzeczne zwykle gromadzą się w dość małych grupach od 6 do 12 w liczbie lub, w przypadku niektórych gatunków, pojedynczo lub w parach. Jednostki w tych małych grupach znają się i rozpoznają. Inne gatunki, takie jak oceanicznej delfinek wysmukły , wspólnym delfina i spinner delfin podróży w dużych grupach setki osób. Nie wiadomo, czy wszyscy członkowie grupy znają się nawzajem. Jednak duże stada mogą działać jak jedna, spójna jednostka – obserwacje pokazują, że jeśli nieoczekiwane zakłócenie, takie jak zbliżanie się rekina, nastąpi z boku lub spod grupy, grupa porusza się niemal zgodnie, aby uniknąć zagrożenia. Oznacza to, że delfiny muszą być świadome nie tylko swoich najbliższych sąsiadów, ale także innych znajdujących się w pobliżu osobników – w podobny sposób, w jaki ludzie wykonują „ fale publiczności ”. Osiąga się to za pomocą wzroku, a być może także echolokacji. Jedna z hipotez zaproponowanych przez Jerisona (1986) głosi, że członkowie stada delfinów są w stanie dzielić się ze sobą wynikami echolokacji, aby lepiej zrozumieć swoje otoczenie.

Resident orki żyjące w British Columbia, Kanada i Waszyngtonie, Stany Zjednoczone żyją w niezwykle stabilnych grup rodzinnych. Podstawą tej struktury społecznej jest matrylina składająca się z matki i jej potomstwa, które podróżują z nią przez całe życie. Męskie orki nigdy nie opuszczają strąków swoich matek, podczas gdy potomstwo żeńskie może rozgałęziać się, aby utworzyć własną matrylinę, jeśli mają wiele własnych potomków. Samce mają szczególnie silną więź z matką i podróżują z nimi przez całe życie, które może przekroczyć 50 lat.

Związki w populacji orków można odkryć dzięki ich wokalizacji. Matrilines, które mają wspólnego przodka z zaledwie kilku pokoleń wstecz, mają w większości ten sam dialekt, składający się z kapsuły. Strąki, które dzielą niektóre zawołania, wskazują na wspólnego przodka sprzed wielu pokoleń i tworzą klan. Orki używają tych dialektów, aby uniknąć chowu wsobnego. Parzą się poza klanem, co jest określane przez różne wokalizacje. Istnieją dowody na to, że inne gatunki delfinów również mogą mieć dialekty.

W Tursiops badań przez Wellsa w Sarasota , Florida , a Smolker w Shark Bay , Australii , kobiety w społeczności są powiązane bezpośrednio lub za pośrednictwem towarzystw ubezpieczeń wzajemnych w ogólnej strukturze społecznej zwanej rozszczepienia-fusion . Grupy najsilniejszego skojarzenia nazywane są „pasmami”, a ich skład może pozostać stabilny przez lata. Istnieją pewne dowody genetyczne, że członkowie prążków mogą być spokrewnieni, ale prążki te niekoniecznie są ograniczone do pojedynczej linii matrylinearnej. Nie ma dowodów na to, że zespoły konkurują ze sobą. Na tych samych obszarach badawczych, a także w Moray Firth w Szkocji , samce tworzą silne skojarzenia od dwóch do trzech osobników, ze współczynnikiem skojarzenia między 70 a 100. Te grupy samców są znane jako „sojusze”, a członkowie często wykazują zachowania synchroniczne, takie jak oddychanie, skakanie i wyważanie. Skład sojuszu jest stabilny przez dziesiątki lat i może zapewnić korzyści dla pozyskania samic do krycia. Złożone strategie społeczne ssaków morskich, takich jak delfiny butlonose, „dostarczają interesujących podobieństw” ze strategiami społecznymi słoni i szympansów.

Złożona gra

Wiadomo, że delfiny angażują się w złożone zachowania zabawowe, które obejmują takie rzeczy, jak wytwarzanie stabilnych podwodnych toroidalnych pierścieni wirowych z rdzeniem powietrznym lub „ pierścieni pęcherzykowych ”. Istnieją dwie główne metody wytwarzania pierścieni bąbelkowych: szybkie wdmuchiwanie strumienia powietrza do wody i umożliwienie jej wypłynięcia na powierzchnię, tworząc pierścień; lub wielokrotne pływanie w kółko, a następnie zatrzymywanie się, aby wstrzyknąć powietrze do utworzonych w ten sposób spiralnych prądów wirowych. Delfin często będzie wtedy badał swoje stworzenie wizualnie i za pomocą sonaru. Wydaje się również, że lubią gryźć utworzone przez siebie pierścienie wirowe, tak że rozpadają się na wiele oddzielnych zwykłych bąbelków, a następnie szybko unoszą się na powierzchnię. Wiadomo również, że niektóre wieloryby wytwarzają pierścienie bąbelkowe lub sieci bąbelkowe do celów żerowania. Wiele gatunków delfinów bawi się również pływając na falach, czy to naturalnych falach w pobliżu linii brzegowej, w sposób podobny do ludzkiego „surfowania na ciele”, czy też w falach wywołanych dziobem poruszającej się łodzi w zachowaniu znanym jako jazda na dziobie .

Współpraca międzygatunkowa

Zdarzały się przypadki w niewoli różnych gatunków delfinów i morświnów, które pomagały i wchodziły w interakcje między gatunkami, w tym pomagały wielorybom wyrzuconym na brzeg. Wiadomo również, że żyją obok rezydujących (żywiących się rybami) wielorybów orków przez ograniczony czas. Wiadomo również, że delfiny pomagają pływającym ludziom w potrzebie , a przynajmniej w jednym przypadku zmartwiony delfin zwrócił się do nurków, prosząc o pomoc.

Twórcze zachowanie

Oprócz wykazania się umiejętnością uczenia się skomplikowanych sztuczek, delfiny wykazały również zdolność do tworzenia kreatywnych reakcji. To był badany przez Karen Pryor w połowie 1960 roku w Sea Life Park na Hawajach, i została opublikowana w The Creative Porpoise: Szkolenie dla Novel Zachowanie w roku 1969. Dwa badani byli dwa delfiny szorstkie zębach ( Steno bredanensis ), nazwany Malia (regularny występ w Sea Life Park) i Hou (przedmiot badań w sąsiednim Instytucie Oceanicznym). Eksperyment sprawdzał, kiedy i czy delfiny zidentyfikują, że są nagradzane (rybami) za oryginalność w zachowaniu i był bardzo udany. Ponieważ jednak w eksperymencie brały udział tylko dwa delfiny, badanie jest trudne do uogólnienia.

Począwszy od delfina o imieniu Malia, metoda eksperymentu polegała na wyborze konkretnego zachowania, które przejawiała każdego dnia i nagradzaniu każdego przejawu tego zachowania podczas sesji. Na początku każdego nowego dnia Malia prezentowała zachowanie z poprzedniego dnia, ale nagroda była przyznawana tylko wtedy, gdy pojawiło się nowe zachowanie. Wszystkie wykazane zachowania były, przynajmniej przez pewien czas, znanymi zachowaniami delfinów. Po około dwóch tygodniach Malia najwyraźniej wyczerpała "normalne" zachowania i zaczęła powtarzać występy. To nie zostało nagrodzone.

Według Pryora delfin stał się prawie przygnębiony. Jednak na szesnastej sesji bez nowatorskiego zachowania naukowcy otrzymali przewrót, którego nigdy wcześniej nie widzieli. To zostało wzmocnione. Jak relacjonował Pryor, po nowym pokazie: „zamiast oferować to ponownie, zaoferowała machnięcie ogonem, którego nigdy nie widzieliśmy; wzmocniliśmy to. Zaczęła oferować nam wszelkiego rodzaju zachowania, których nie widzieliśmy w tak szalonym pośpiechu że w końcu nie mogliśmy wybrać, w co rzucać rybą”.

Drugi badany, Hou, przeszedł trzydzieści trzy sesje, aby osiągnąć ten sam etap. Za każdym razem eksperyment przerywano, gdy zmienność zachowania delfinów stawała się zbyt złożona, aby dalsze pozytywne wzmocnienie miało znaczenie.

Ten sam eksperyment powtórzono na ludziach, a ochotnikom zajęło mniej więcej tyle samo czasu, aby dowiedzieć się, o co ich pytano. Po początkowym okresie frustracji lub złości ludzie zdali sobie sprawę, że są nagradzani za nowe zachowanie. U delfinów ta świadomość wywoływała podekscytowanie i coraz więcej nowatorskich zachowań – u ludzi głównie przynosiła ulgę.

Orki w niewoli wyświetlały odpowiedzi wskazujące, że nudzą się zajęciami. Na przykład, kiedy Paul Spong pracował z orką Skana, badał jej umiejętności wizualne. Jednak po pozytywnych wynikach w 72 próbach dziennie Skana nagle zaczęła konsekwentnie otrzymywać błędną odpowiedź. Spong doszedł do wniosku, że kilka ryb to za mało motywacji. Zaczął grać muzykę, która zdawała się dostarczać Skanie dużo większej motywacji.

W Instytucie Badań Ssaków Morskich w Mississippi zaobserwowano również, że zamieszkujące je delfiny wydają się wykazywać świadomość przyszłości. Delfiny są szkolone, aby utrzymać swój zbiornik w czystości, wynosząc śmieci i przynosząc je do hodowcy, aby zostać nagrodzonym rybą. Jednak jeden delfin, o imieniu Kelly, najwyraźniej nauczył się sposobu na pozyskiwanie większej ilości ryb, gromadząc śmieci pod skałą na dnie basenu i przynosząc je po jednym małym kawałku na raz.

Korzystanie z narzędzi

Od 1984 roku naukowcy obserwowali dzikie delfiny butlonose w Zatoce Rekinów w Australii Zachodniej przy użyciu podstawowego narzędzia. Podczas poszukiwania pożywienia na dnie morskim, wiele z tych delfinów było widzianych odrywając kawałki gąbki i owijając je wokół rostra , prawdopodobnie w celu zapobieżenia otarciom i ułatwienia kopania.

Komunikacja

Pieśń wielorybów to dźwięki wydawane przez wieloryby i używane do różnych rodzajów komunikacji.

Delfiny emitują dwa różne rodzaje sygnałów akustycznych, które nazywane są gwizdkami i kliknięciami :

  • Kliknięcia – szybkie szerokopasmowe impulsy burst – są wykorzystywane do echolokacji , chociaż niektóre szerokopasmowe wokalizacje o niższej częstotliwości mogą służyć celom innym niż echolokacja, takim jak komunikacja; na przykład pulsujące nawoływania orek. Impulsy w ciągu kliknięć są emitowane w odstępach ~35-50 milisekund , a ogólnie te odstępy między kliknięciami są nieco dłuższe niż czas podróży dźwięku do celu w obie strony.
  • Gwizdki - narrow-band częstotliwości (FM) modulowane sygnały - są wykorzystywane do celów komunikacyjnych, takich jak połączenia styku, strączkowych specyficznych dla dialektów rezydentami orki lub podpisem gwizdkiem butlonosych delfinów .

Istnieją mocne dowody na to, że niektóre specyficzne gwizdki, zwane gwizdkami sygnatur , są używane przez delfiny do identyfikacji i/lub dzwonienia do siebie; zaobserwowano, że delfiny emitują zarówno charakterystyczne dla innych osobników gwizdki, jak i własne. Unikalny gwizdek charakterystyczny rozwija się dość wcześnie w życiu delfina i wydaje się, że został stworzony na wzór gwizdka charakterystycznego dla matki delfina. Imitacja gwizdka charakterystycznego wydaje się występować tylko wśród matki i jej młodych oraz wśród zaprzyjaźnionych dorosłych samców.

Firma Xitco poinformowała o zdolności delfinów do biernego podsłuchiwania aktywnej inspekcji echolokacyjnej obiektu przez innego delfina. Herman nazywa ten efekt hipotezą „akustycznej latarki” i może być powiązany z odkryciami zarówno Hermana, jak i Xitco dotyczącymi zrozumienia wariacji gestu wskazującego, w tym wskazywania przez człowieka, wskazywanie postawy delfina i ludzkie spojrzenie, w sensie przekierowania innej osoby uwagi , umiejętność, która może wymagać teorii umysłu .

Środowisko, w którym żyją delfiny, sprawia, że ​​eksperymenty są znacznie bardziej kosztowne i skomplikowane niż w przypadku wielu innych gatunków; dodatkowo fakt, że walenie mogą emitować i słyszeć dźwięki (które uważa się za ich główny środek porozumiewania się) w zakresie częstotliwości znacznie szerszym niż ludzie, oznacza, że ​​do nagrywania potrzebny jest zaawansowany sprzęt, który w przeszłości był rzadko dostępny. i analizuj je. Na przykład kliknięcia mogą zawierać znaczną energię o częstotliwościach większych niż 110 kHz (dla porównania, człowiek nie jest w stanie słyszeć dźwięków powyżej 20 kHz ), co wymaga, aby sprzęt miał częstotliwość próbkowania co najmniej 220 kHz; Często używany jest sprzęt obsługujący MHz .

Oprócz akustycznego kanału komunikacyjnego istotna jest również modalność wizualna . Można zastosować kontrastową pigmentację ciała, na przykład z „przebłyskami” odbarwionego obszaru brzusznego niektórych gatunków, podobnie jak wytwarzanie strumieni pęcherzyków podczas gwizdów charakterystycznych. Ponadto większość zachowań synchronicznych i kooperatywnych, opisanych w sekcji Zachowanie tego wpisu, a także kooperacyjne metody żerowania, są prawdopodobnie zarządzane przynajmniej częściowo za pomocą środków wizualnych.

Eksperymenty wykazały, że potrafią nauczyć się ludzkiego języka migowego i potrafią używać gwizdków do dwukierunkowej komunikacji człowiek-zwierzę . Phoenix i Akeakamai , delfiny butlonose, rozumiały poszczególne słowa i podstawowe zdania, takie jak „dotknij frisbee ogonem, a następnie przeskocz nad nim” (Herman, Richards i Wolz 1984). Phoenix nauczył się gwizdków, a Akeakamai języka migowego. Oba delfiny rozumiały znaczenie porządkowania zadań w zdaniu.

Badanie przeprowadzone przez Jasona Brucka z University of Chicago wykazało, że delfiny butlonose pamiętają gwizdy innych delfinów, z którymi żyły po 20 latach rozłąki. Każdy delfin ma unikalny gwizdek, który działa jak imię, dzięki czemu ssaki morskie utrzymują bliskie więzi społeczne. Nowe badania pokazują, że delfiny mają najdłuższą pamięć ze wszystkich gatunków innych niż ludzie .

Samoświadomość

Uważa się, że samoświadomość , choć nie jest dobrze zdefiniowana naukowo, jest prekursorem bardziej zaawansowanych procesów, takich jak rozumowanie metapoznawcze (myślenie o myśleniu), które są typowe dla ludzi. Badania naukowe w tej dziedzinie sugerują, że delfiny butlonose , obok słoni i małp człekokształtnych , posiadają samoświadomość.

Najszerzej stosowanym testem na samoświadomość u zwierząt jest test lustrzany , opracowany przez Gordona Gallupa w latach 70. XX wieku, w którym tymczasowy barwnik umieszcza się na ciele zwierzęcia, a następnie zwierzę przedstawia lustro.

W 1995 roku Marten i Psarakos użyli telewizji do przetestowania samoświadomości delfinów. Pokazali delfinom nagranie ich w czasie rzeczywistym, nagrane nagrania i innego delfina. Doszli do wniosku, że ich dowody sugerowały samoświadomość, a nie zachowania społeczne. Chociaż od tego czasu to szczególne badanie nie zostało powtórzone, delfiny przeszły od tego czasu test lustra. Jednak niektórzy badacze twierdzili, że dowody na samoświadomość nie zostały przekonująco udowodnione.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Dolphin Communication and Cognition: Past, Present and Future , pod redakcją Denise L. Herzing i Christine M. Johnson, 2015, MIT Press
  • Janet Mann (2017). Głęboko myślący: Wewnątrz umysłów wielorybów, delfinów i morświnów . Wydawnictwo Uniwersytetu Chicago. Numer ISBN 978-0226387475.

Zewnętrzne linki

  1. Fakty i liczby dotyczące mózgu .
  2. Neuroanatomia delfina pospolitego ( Delphinus delphis ) ujawniona w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (MRI) .
  3. „Atlas mózgu delfinów” – zbiór barwionych fragmentów mózgu i obrazów MRI.