在全球两栖动物危机中,整个物种的蝾螈数量都下降了大约60%的蝾螈物种面临灭绝的威胁。研究人员和同事自然资源保护主义者需要开始研究两栖动物的智力,以找到新的、有效的方法来保护它们nserve他们。
火蜥蜴在冬眠后具有数字系统和记忆,并表现出自我识别、空间奖励学习和将颜色与奖励联系起来的证据。尽管每天蝾螈的大脑结构相对简单,但却具有复杂的认知能力,这可以使它们免于灭绝。
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经过多年的质疑、怀疑和否认,我们终于准备好拥抱动物心灵的美丽。
灵长类动物在理解心智能力方面做出了巨大贡献,主要是因为它们的“类人”行为或与人类的密切联系,这使得行为学家热衷于研究其他动物的认知,如鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼类以及头足类等无脊椎动物。虽然,最初,认知是在一个单一的尺度上进行比较的,人类占据了顶层,向下移动到其他哺乳动物,但我们越开始抛弃人类对动物理解能力的标准,这个尺度就越被分成几个分支。每一个这样的分支都是独一无二的,并且被一群表现出最高水平智力的动物所占据。
两栖动物占据了这样一个被探索最少的分支。在两栖动物中,尾纲动物,包括蝾螈,仍然是一个谜。词源来自希腊语,意思是“火蜥蜴”。蝾螈分布在北美、欧洲、亚洲、南美洲北部和北非,形似蜥蜴,但没有鳞片。大约60%的蝾螈物种面临灭绝的威胁,迫切需要保护。
一只加州虎蝾螈,被世界自然保护联盟红色名录列为“易危”物种。大约60%的蝾螈物种面临灭绝的威胁,迫切需要保护。图片由Natalie McNear通过Flickr提供(CC by - nc 2.0)。
对蝾螈的认知能力研究最少。他们已经接受了辨别数字的能力测试。能够区分“多”或“少”可以影响觅食、交配和躲避捕食者的决策。虽然蝾螈的数字系统是有限的,但它们有精确地追踪小数字的能力,而且个体可以自发地区分数字。
关于蝾螈区分数量的方法存在争议。对于更大的数字,如3比4或4比6,蝾螈不会区分“多”或“少”。这可能是因为只有在资源有限的情况下,比较多与少才重要。但是对于足够的资源,例如4 vs. 6,从大量中选择更多并不会像选择2 vs. 1那样增加价值。
到目前为止,我们还不能破译蝾螈数字能力的潜在原因。从红背蝾螈(Plethodon cinereus)的最佳觅食策略可以清楚地看出,当猎物数量较多时,它们会选择体型较大的苍蝇。然而,在猎物数量较少的情况下,它们不会区分猎物的大小。这种决定和改变觅食方式的能力之所以成为可能,只是因为它们天生拥有一个数字系统。
数量歧视对生存至关重要。它允许动物在群体之间进行选择,增加遇到配偶的可能性,避开捕食者并选择觅食地点。这种基础动物群理解数字的能力可以为包括我们人类在内的其他动物的数字系统的进化提供线索,当然,这种能力并不局限于人类。
当猎物数量较多时,红背蝾螈会选择体型较大的苍蝇。然而,在猎物数量较少的情况下,它们不会区分猎物的大小。图片由Grigory Heaton通过Flickr提供(CC by - nc 2.0)。
记忆在动物的生存中起着至关重要的作用,在野外,个体可以通过记忆来执行任务。在蝾螈中更有趣的是幼虫的冬眠,在此期间它们的突触活动减少。由于对神经元连接的负面影响,这可能导致它们失去冬眠前形成的一些记忆。
对过去事件的记忆很重要,比如食物的位置、捕食者的威胁和社会信息,这些都可以提高变形后的生存机会。温血动物和冷血动物的冬眠过程各不相同。在冬眠期间,哺乳动物会失去50-65%的突触,经历觉醒和睡眠,这对脑细胞有积极影响。相比之下,蝾螈经历非常低的温度,被迫保持冬眠,直到温度上升。冬眠是海马连通性发生重大变化的原因。温度的快速冷却阻止了形成长期记忆所需的蛋白质的新合成,并且记录了大脑半球在低温下的细胞死亡。我们不知道在冬眠期间失去了多少突触,也不知道当温度变得适宜时突触连接重新生长的速度。蝾螈在生命早期经历了剧烈的温度变化,通常,幼虫期会延长数年。
值得注意的是,蝾螈可以在创伤后保持记忆。因为记忆的保留是适应性的,可以提高生存能力,所以它应该是自然选择的。拥有记忆可以让它们回到有价值的觅食地点或安全的避难所,而无需花费时间和精力去寻找栖息地。它可以进一步使蝾螈记住繁殖地点,因为像大鲵(Andrias sp.)这样的物种使用一个被称为“巢穴主人”的巢穴产卵并提供亲代照顾。
蝾螈已经被证明可以学习和记忆模式。他们可以学习使用路标(即信标归巢)来寻找觅食区,就像在欧扎克之字形蝾螈(Plethodon angusticlavius)中看到的那样。陆地蝾螈可以在几个月的时间里保持地面上特定地点的领地,即使在越冬期之后,一些领地也会被同一个体重新占据,因为蝾螈在地下洞穴中生活。过去的研究表明,蝾螈有学习使用视觉线索在迷宫中导航的能力。此外,他们学会使用特征和几何线索来导航。实际上,学习在生命的早期就开始了,早在胚胎阶段,胚胎就可以通过嗅觉来提示新的食物。
在蝾螈科中,嗅觉器官的大小、形状和分布取决于后变质阶段的栖息地类型。研究人员对雄性红背蝾螈进行了研究,以确定同种生物之间个体气味识别的化学线索的来源。雄性红背蝾螈个体表现出对具有自身粪便和肛管气味的基质的偏好,而不是那些不熟悉的同种雄性的特征。
虎蝾螈(Ambystoma tigrinum)幼虫。蝾螈在生命早期经历了剧烈的温度变化,通常,幼虫期会延长数年。图片由Andrey Zharkikh通过维基共享资源(CC by 2.0)提供。
火蜥蜴在冬眠后具有数字系统和记忆,并表现出自我识别、空间奖励学习和将颜色与奖励联系起来的证据。尽管蝾螈的大脑结构相对简单,但它们具有复杂的认知能力。
这一群体的神秘性质增加了人们对其栖息地、生态、生殖生物学、行为以及最重要的认知的有限了解。对这些动物了解不足也会导致不知情的保护规划,往往无法达到令人满意的结果。由于许多种类的蝾螈濒临灭绝,需要更多的研究来完全揭开这群两栖动物隐藏的奥秘,以及它们在野外保护它们的意义。
因此,保护生物学家需要改变他们看待保护的方式,并探索利用认知能力来改善保护的潜在途径。数字能力可以用来吸引蝾螈到栖息地内的特定地点,通过补充更多的庇护所,诱饵甚至补充食物。
由于它们有能力利用特征和几何线索导航,在栖息地中引入这些元素可以吸引物种走向有价值的觅食区或有价值的交配区,甚至是避免捕食者的潜在地点。出于同样的原因,个体最初出现的区域不应该被改变,因为这可能会破坏记忆的形成,或者阻止动物使用已经学习的信息在栖息地中导航。
此外,嗅觉辨别可以用来改变动物对占据位置的选择,例如利用动物经常遇到的树叶、石头或其他物体上的粪便制备的异种气味。同样,捕食者的气味可以用来防止动物频繁进入危险的地方,同时增加它们在安全地方的出现。这种学习可以通过添加同种气味或来自同一个体的气味来增强。
探索蝾螈的认知作为改进或补充保护策略的途径肯定是有潜力的。这种模式的成功可以为未来的研究提供潜力,进一步深入研究动物的认知,以及阐明如何将认知作为保护的主要策略。
横幅图片:一只火蜥蜴,在世界自然保护联盟的濒危物种名单上。图片由paweowsroka通过Unsplash(公共领域)提供。
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