解开蜜蜂舞蹈语言的秘密

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导读 希腊历史学家希罗多德(Herodotus)在2多年前报道了一个被误导的实验,在该实验中,两个孩子被阻止听到人类的语言,以便国王能够发现人类真正

希腊历史学家希罗多德(Herodotus)在2多年前报道了一个被误导的实验,在该实验中,两个孩子被阻止听到人类的语言,以便国王能够发现人类真正的,未学过的语言。

科学家们现在知道,人类语言需要社会学习和与他人的互动,这是多种动物语言共有的特性。但是,为什么人类和其他动物需要学习一种语言,而不是像许多其他动物物种一样生来就拥有这种知识呢?

这个问题让我和我的同事着迷,也是我们最近在《科学》杂志上发表的论文的基础。作为一名生物学家,我花了几十年的时间研究蜜蜂的交流以及它是如何进化的。

关于为什么语言应该是学习的或与生俱来的,有两种常见的答案。首先,复杂的语言在学习时通常可以响应当地条件。第二个答案是,即使个人天生就对正确信号有一定的了解,也往往难以产生复杂的通信。鉴于蜜蜂的交流方式非常复杂,我们决定研究它们如何学习这些行为来回答这个语言问题。

什么是摇摆舞?

令人惊讶的是,蜜蜂拥有非人类交流中最复杂的例子之一。他们可以通过身体上的“摇摆舞”告诉对方在哪里可以找到食物、水或巢穴等资源。这种舞蹈向蜜蜂的巢友传达资源的方向、距离和质量。

从本质上讲,舞者将新兵指向正确的方向,并通过以以摇摆跑为中心的八字形模式反复盘旋来告诉他们要走多远,其中蜜蜂在向前移动时摇摆腹部。舞者被潜在的新兵追赶,蜜蜂紧随舞者,以了解去哪里寻找交流资源。

较长的摆动运行传达更远的距离,摆动角度传达方向。对于更高质量的资源,如更甜的花蜜,舞者重复摇摆跑更多次,并在每次摇摆跑后更快地跑回来。

犯错误

这种舞蹈很难制作。舞者不仅在跑步——每秒覆盖大约一个身体长度——同时试图保持正确的摇摆角度和持续时间。它通常也处于完全黑暗中,在一群推挤的蜜蜂中,在不规则的表面上。

因此,蜜蜂可能会犯三种不同类型的错误:指向错误的方向,发出错误距离的信号,或者在执行八字形舞蹈模式时犯更多错误 - 研究人员称之为无序错误。前两个错误使新兵更难找到正在传达的位置。混乱错误可能会使新兵更难跟随舞者。

科学家们知道,Apis mellifera物种的所有蜜蜂只有在年龄增长时才开始觅食和跳舞,并且在第一次尝试跳舞之前,它们也会跟随经验丰富的舞者。他们能向经验丰富的老师学习吗?

“禁止”的蜜蜂实验

因此,我和我的同事创造了孤立的蜜蜂实验群,这些蜜蜂在自己跳舞之前无法观察到其他摇摆舞。就像希罗多德描述的古代实验一样,这些蜜蜂无法观察舞蹈语言,因为它们都是同龄人,没有年长、有经验的蜜蜂可以跟随。相比之下,我们的对照蜂群包含所有年龄段的蜜蜂,因此年轻的蜜蜂可以跟随年长,经验丰富的舞者。

我们记录了生活在具有两种人口年龄特征的群体中的蜜蜂的第一次舞蹈。无法跟随经验丰富的蜜蜂舞蹈的蜜蜂产生的舞蹈比对照新手蜜蜂的舞蹈具有更多的方向,距离和无序误差。

然后,我们测试了同样的蜜蜂,当它们是经验丰富的觅食者时。缺乏老师的蜜蜂现在产生的方向和无序错误明显减少,可能是因为它们有更多的练习,或者通过最终跟随其他舞者来学习。来自群体的老年对照蜜蜂与老师的舞蹈仍然和他们的第一次舞蹈一样好。

这一发现告诉我们,蜜蜂因此天生就具备一些如何跳舞的知识,但它们可以通过跟随经验丰富的蜜蜂来学习如何更好地跳舞。这是昆虫交流的复杂社会学习的第一个已知例子,也是动物文化的一种形式。

舞蹈方言是关于距离的

关于早期缺乏舞蹈老师的蜜蜂,仍然存在一个谜。他们永远无法纠正他们的距离错误。他们继续超调,通信距离比正常情况更远。那么,为什么这对科学家来说很有趣呢?答案可能在于远程通信如何适应当地条件。

食物在不同环境中的分布位置可能存在显着差异。结果,不同的蜜蜂物种进化出了不同的“舞蹈方言”,被描述为到食物来源的距离与相应的摇摆舞持续时间之间的关系。

有趣的是,这些方言各不相同,即使在相同的蜜蜂物种中也是如此。研究人员怀疑这种变异的存在是因为殖民地,即使是同一物种的殖民地,也可以生活在非常不同的环境中。

如果学习语言是应对不同环境的一种方式,那么也许每个群体都应该有一个适合其所在地的远程方言,并从经验丰富的蜜蜂传给新手。如果是这样,我们被老师剥夺的个体蜜蜂可能永远不会纠正它们的距离错误,因为它们自己获得了不同的距离方言。

通常,这种方言是从经验丰富的蜜蜂那里学到的,但如果它们的环境条件发生变化,或者蜂群蜂拥而至,则可能会在一代内发生变化。

此外,每个群体都有一个“舞池”,或蜜蜂跳舞的空间,具有复杂的地形,舞者可以随着时间的推移或跟随年长舞者的脚步来学习更好地导航。

这些想法仍有待测试,但为未来的实验奠定了基础,这些实验将探索老年蜜蜂和年轻蜜蜂之间的文化传播。我们相信,这项研究和未来的研究将扩大我们对动物社会中集体知识和语言学习的理解。

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