蜘蛛的智慧

文/宣 成

对蜘蛛智力的研究正在挑战我们对大脑和意识的认识——它们的智力甚至可能延伸到它们的蛛网中。
昆虫界的“诸葛亮”
“小小诸葛亮,独坐中军帐,摆下八卦阵,专捉飞来将。”小时候,我们可能都听到过这个谜语,其谜底就是蜘蛛。
蜘蛛是一种很古老的动物,最早的蛛形纲动物产丝的化石证据可以追溯到近4亿年前,现在蜘蛛的种类超过48000种。蜘蛛对农业有很大的益处,它们可以吃掉大量对庄稼有害的昆虫。
蜘蛛最显著的特征是它们的8条腿和吐丝器,吐丝器能挤出丝。蛛丝是一种由氨基酸(主要是甘氨酸和丙氨酸)链组成的蛋白质,不同种类的蜘蛛可以根据自己的特殊需要生产出具有不同化学成分的蛛丝。蛛丝是已知的天然动物纤维丝中强度和弹性最高的一种蛋白纤维,其优良的性能令人类工程师羡慕不已。蛛丝有着广泛的用途,包括制作风帆以及登山及攀岩的绳索等。
一些蜘蛛能够利用蛛丝进行“飞行”。蜘蛛用几根蛛丝织成一张“风帆”,依靠空气中的静电力升到空中,随着微风“飞”向四面八方。蜘蛛腿上的毛可以探测空气中细微的变化,让蜘蛛决定什么时候拉起“风帆”。
长期以来,我们一直认为,像许多无脊椎动物一样,蜘蛛只不过是较为低等的生物,基本上凭借本能行事。但科学家最近发现,一些蜘蛛拥有与哺乳动物和鸟类相媲美的认知能力,包括远见、计划能力、复杂的学习能力等。更令人惊奇的是,尽管蜘蛛“吐”出的纤纤丝线是那么柔软脆弱,很容易就被鸡毛掸子打扫干净,这些丝线却能帮助它们感知并记住周围的世界。事实上,蛛丝对蜘蛛的认知能力是如此重要,以至于一些科学家认为应该将蛛丝视为蜘蛛大脑的一部分。
给蛛网“调音”
蜘蛛具有智力的最好证据是它们平时所织的网。大约三分之一的蜘蛛织的是圆网,这些美丽的几何陷阱隐藏着很多的秘密,因为每一张蛛网都是独一无二的。
每一种园蛛都有自己偏爱的蛛网尺寸和形状,以适应自己的体形和猎物。它们在织网过程中也会根据周围的空间和障碍物情况,对蛛网的结构进行调整。这表明蜘蛛在织网开始之前,一定要进行某种规划。它们是怎么做到这一点的呢?
根据英国牛津大学的托马斯·海斯伯格的研究,一种可能性是:它们用蛛丝作为一种铅垂线,来寻找可行的织网位置。一些蜘蛛会首先在两个平面之间投射一条水平线,然后在这条线的不同点上下移动,这可以让它们估计周围空间的大小。
许多哺乳动物和鸟类具有关于空间的心理表征的能力,但这种情况在无脊椎动物中几乎是闻所未闻的。虽然蜜蜂被认为能够使用心象地图来帮助它们导航,即它们能在头脑中形成关于认知环境的地理空间概念,不过这一观点仍存在争议。
海斯伯格的初步实验表明,园蛛的认知地图并不十分详细。例如,其中似乎包含了大的障碍,但不包括小的障碍。然而,即使只能粗略地描述周围的环境,园蛛的认知地图也有助于解释似乎需要一定程度的远见和计划的行为。例如,园蛛会根据腺体中剩余的蛛丝物质储备,来改变它们所织蛛网的大小和结构,确保这些蛛丝足够使用。园蛛对环境温度也很敏感:在低温下,它们会在螺旋状丝线之间留出更大的间隙,这样蛛网的结构更简单,从而让它们可以更快地完成蛛网,以避免长时间暴露在寒冷环境中。
认知的复杂性也表现在蜘蛛在织网后的维护和适应蛛网的方式上。它们会根据之前的捕猎情况,在最有可能捕获昆虫的区域,调整丝线的张力,让丝线增强对陷入网中的昆虫振动的传递,这样蜘蛛就能更快地做出反应。蜘蛛还会根据在当地发现的猎物的大小改变蛛网的尺寸。如果有猎物碰触到蛛网后幸运逃脱了,蜘蛛甚至会铺下更多黏稠的丝,来确保以后不会再发生这种情况。你几乎可以把蜘蛛网想象成一种乐器,蜘蛛会根据经验仔细地对其进行“调音”。
孔蛛的智慧
其他具有不同生活方式的蜘蛛种类也具有同样的智慧。以跳蛛为例,它们最喜欢的猎物是其他蜘蛛,甚至可以捕捉是其自身体形两倍的猎物。它们悄无声息地漫游,并进化出惊人的视力来捕捉猎物。
新西兰坎特伯雷大学的菲奥娜·克罗斯和她的同事一起做了一个实验,她们把孔蛛(一种跳蛛)放在水箱中一个高出水面的架子上,它们很讨厌被水淋湿。从架子上,孔蛛可以看到两条漂浮的索道,其中一条索道通向另一个架子上的猎物。虽然蜘蛛从架子下到索道上后,就无法看到猎物,但它们总是能选择正确的路线,这表明它们的记忆中有一张地图。在另一个实验中,克罗斯提供了两个索道:两条都通向猎物,但其中一条较短。大多数孔蛛选择了最短的索道。克罗斯认为,这表明孔蛛在捕猎前有预谋和仔细的路线规划。在野外,孔蛛会利用这种预谋从背后伏击危险的猎物。
在另一项类似实验中,当孔蛛爬向猎物时,克罗斯在它们无法看见猎物的情况下改变了猎物的种类。这会导致孔蛛停顿不前。如果孔蛛发现在索道尽头的猎物,比它们在架子上看到的多了或少了,它们也会停顿很长的时间。这表明孔蛛有基本的数字感。
尽管孔蛛有着与猫相似的捕猎风格,蛛丝仍然是它们生存的必需品。它们经常在狩猎时使用蛛丝。孔蛛会在一个有利位置结网,从那里滑向猎物。有时它们会用蛛网捕捉昆虫,以其作为美味的诱饵来诱捕其他蜘蛛。孔蛛还会爬上其他蜘蛛的网,模仿被困的昆虫,把蜘蛛从它们的藏身之处引诱出来,进行捕猎。它们似乎通过反复试验,学会了如何模仿昆虫在蛛网上的振动方式。
这些发现表明许多种类的蜘蛛具有高级认知能力。然而,蜘蛛的大脑是微小的。例如,大多数园蛛的体重只有50~80毫克,它们的大脑更是特别小。如此小的大脑是如何产生认知能力的呢?
这些发现促使我们重新考虑关于动物“智力”的定义。以延展认知的概念为例,哲学家创造了这个术语来描述我们的工具融入我们的思维的方式。例如,我们将笔记本电脑或智能手机作为可以随意访问的外部存储源。根据这种认知观点,我们的思维超越了我们的大脑,延伸到所有有助于我们感知、记忆和推理的对象。那么,蜘蛛对蛛丝的使用似乎也可以作为扩展认知的一个自然例子。毕竟,蜘蛛过去的经验可以决定它们所织蛛网的结构,反过来,蛛网改变了它们在环境中的感觉,直接影响它们未来的决定。
就像工具的使用帮助人类获得成功一样,蜘蛛也进化出了扩展的认知能力,以帮助它们在不同的环境中生存和繁衍。因此,蜘蛛才能利用相对较小的大脑获得了较高的认知能力。

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