余夫

昆蟲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，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?？茖W(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)，獵食歸來的泥蜂仍然會(huì)到松果圓圈的中央去尋巢。后來，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)例子說明，昆蟲具有一定的認(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。它們能夠通過形成信息、記憶、再現(xiàn)等一系列步驟，處理來自周圍環(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。

昆蟲會(huì)使用工具嗎?

很多昆蟲都需要進(jìn)行遷移，其遷移過程至少要以一個(gè)巢穴等固定點(diǎn)為前提，離開這一點(diǎn)之后還應(yīng)該能夠準(zhǔn)確地找回來。這種行為必然要求一個(gè)昆蟲認(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)的位置之間的路線關(guān)系，并由此形成“認(rèn)知圖”?？茖W(xué)家描述過螞蟻、胡蜂、蟋蟀、蜜蜂等很多昆蟲運(yùn)用相對(duì)初步的空間再現(xiàn)進(jìn)行遷移的路線，這些昆蟲對(duì)它們經(jīng)常通過的地點(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)存起來并與它們后來處于另一個(gè)活動(dòng)點(diǎn)的圖像相對(duì)照。通過對(duì)看到圖像和記憶中圖像進(jìn)行比較并認(rèn)定一致后，昆蟲就能確定自己在空間中的位置。不過，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。

昆蟲會(huì)計(jì)算嗎?

昆蟲的數(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)地上從來不會(huì)發(fā)生“交通堵塞”。科學(xué)家通過觀察廚蟻極有效率的食品運(yùn)送過程，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它的巢穴。有的科學(xué)家甚至認(rèn)為，螞蟻處理“交通”問題的能力超過了人類，對(duì)螞蟻的深入研究將有助于人們未來解決城市交通的擁堵問題。

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!

昆蟲用什么“語(yǔ)言”來交流?

在昆蟲的交流中，科學(xué)家研究過的“蜜蜂舞蹈”經(jīng)常被作為范例引用，以此來說明昆蟲的“語(yǔ)言”能力。蜜蜂已經(jīng)發(fā)展出很多用來引導(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)圓之間來回?fù)u擺。關(guān)于距離的信息是通過腹部振動(dòng)的頻率和發(fā)射聲波來傳遞的。關(guān)于食物方向的信息是通過舞蹈中一段直線滑行與垂直形成的角度來傳遞，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)觸須來透露它們的發(fā)現(xiàn)，召喚工蟻去采集食物。

對(duì)螢火蟲的研究也大大地?cái)U(kuò)大了人們對(duì)這類昆蟲所產(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。不大飛行的雌蟲經(jīng)過一定時(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，然后雄蟲進(jìn)一步以閃光回答并向雌蟲靠近。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所特有的，但是，有一種螢火蟲卻能通過模仿另一種螢火蟲的閃光，從而引誘其飛來，成為它的獵物。

昆蟲的學(xué)習(xí)能力如何?

學(xué)習(xí)能力廣泛存在于動(dòng)物界中，昆蟲也不例外。例如，昆蟲的覓食行為不完全都是出自本能，它們也需要通過學(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)，不同類群的昆蟲其學(xué)習(xí)能力的大小是有區(qū)別的：昆

蟲越低等，學(xué)習(xí)能力也就越差；社會(huì)性昆蟲的學(xué)習(xí)能力比獨(dú)棲性昆蟲強(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)育階段的寄生蜂來說，幼蟲寄生蜂在寄主搜索過程中需要感覺的信號(hào)類別多、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。如果蠅在含有蘋果提取物的人工飼料中飼養(yǎng)，則雌成蟲在尋找產(chǎn)卵地點(diǎn)時(shí)就會(huì)對(duì)蘋果表現(xiàn)出極強(qiáng)的偏好。

聯(lián)系學(xué)習(xí)是昆蟲學(xué)習(xí)的一個(gè)主要類型。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，提高其捕食效果；一種捕食性的花蝽成蟲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，而在室內(nèi)飼養(yǎng)沒有接觸到該揮發(fā)物的花蝽在嗅覺測(cè)定中不顯示偏好性；小花蝽成蟲會(huì)對(duì)其幼蟲期所處環(huán)境的視覺刺激產(chǎn)生定向行為，可以對(duì)視覺信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系學(xué)習(xí)，提高其對(duì)獵物的搜索效率；七星瓢蟲也可以把氣味和顏色的組合與獵物蚜蟲聯(lián)系起來，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，有些種類的蜜蜂只依靠單一種類的花朵為生，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)得慢的其他種類多采集40％的花蜜。一般來講，食性越廣的昆蟲，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。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)。科學(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，也為開展脊椎動(dòng)物乃至人類的學(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，迄今為止，這些大腦只有幾克重的昆蟲為什么能夠做出如此復(fù)雜得不可思議的事情，還沒有得出具有說服力的解釋，有待于開展更為深入的研究工作。

【責(zé)任編輯】龐云