打破常規思維 魚類是怎樣使用工具來解決問題的？

原標題：海洋中的愛因斯坦

撰文?喬納森 · 巴爾科姆（Jonathan Balcombe）

翻譯?劉雨歆

喬納森·巴爾科姆是一位動物行為學家和作家。他也是美國動物保護科學與政策研究所（Humane Society Institute for Science and Policy）動物感知能力研究室主任，以及該研究所的期刊《動物感知能力》（Animal Sentience）副主編。

海洋中的某些魚類其實非常聰明，有時候它們甚至懂得使用工具來解決問題。

演化生物學家賈科莫·貝爾納迪在密克羅尼西亞群島潛水時，看到一個不同尋常的現象，並且幸運地用攝影機把它捕捉下來「一條楔斑豬齒魚（Choerodon anchorago）噴出水流吹開砂礫讓埋在沙子底下的蛤蜊露了出來。它用嘴銜起這隻甲胄堅固的軟體動物，游向30碼（約27.5米）外的一塊大岩石。然後，它突然向岩石撞去，並在恰當時機松嘴，如此幾次，終於成功利用岩石敲開蛤蜊的外殼」。

貝爾納迪是美國加利福尼亞大學聖克魯茲分校的教授，他可能是第一位拍到魚類使用工具的科學家。無論怎麼看，對於魚類來說，使用工具都是一種了不起的行為。長久以來，研究人員一直認為只有人類才會使用工具，直到最近10年，他們才開始認識到，哺乳動物和鳥類之外的其他動物也能這麼做。

那條豬齒魚在尋找蛤蜊時，並沒有採取我們認為的常規做法——從嘴裡噴出水流。事實上，它側過身子，對準蛤蜊猛然合攏腮蓋，由此產生一股水流，就像人們在合上書本的一瞬間，也會產生一股氣流。這已不僅是「使用工具」這麼簡單，它懂得依據邏輯順序，根據時間和地點，安排一系列靈活機動的行為。它的行為讓我想起一些別的動物：黑猩猩懂得利用細樹枝和草莖，引出深藏洞底的白蟻；巴西卷尾猴懂得拿平整的岩石當作砧板，用厚重的石塊碾碎堅果；奶牛懂得把堅果放在熙攘的路口，在紅燈的間隙去拿回已被車輪碾開的果實。

在向目的地前進的過程中，這條豬齒魚也曾暫時停下，因為它在沙地上發現一塊個頭較小的岩石。它漫不經心地嘗試了幾次，然後繼續向原來的目標前進，似乎覺得這塊小石頭不值得它浪費時間。

放到任何一種動物身上，這樣的行為都是一個認知壯舉。更何況它的主體是魚，這顯然打破了人們慣常的設想：在「動物的智力光譜」上，魚類位於最黯淡無光的一端。貝爾納迪那天所見的情景並非特例，這使先前的假說愈發站不住腳。科學家在澳大利亞大堡礁的雕紋背唇隆頭魚身上也觀察到類似的行為，這些魚又被稱為「舒氏豬齒魚」或「黑斑豬齒魚」（Choerodon schoenleinii）；除此之外，美國佛羅里達州淺海的黃首海豬魚（Halichoeres garnoti，也是隆頭魚科的一種）也會做出這種反應，甚至還有某條生活在水族缸里的哈氏錦魚（Thalassoma hardwicke，也是隆頭魚科的一種）。這條人工飼養的哈氏錦魚得到的魚食顆粒太大，難以下咽，同時又太硬，無法靠雙頜把它咬碎。於是，它帶著一粒魚食游向水缸里的一塊石頭，用豬齒魚處理蛤蜊的辦法，把魚食敲成碎塊。

有些人可能會說，這種行為不能算真的使用工具，因為魚並沒有操縱一個物體去控制另一個物體，就像人類用斧子劈柴，或者黑猩猩用細樹枝引出美味可口的白蟻。觀察隆頭魚的研究人員將這條隆頭魚的行為稱為「類工具使用」（tool-like）。但這並非貶低，因為正如他指出的那樣，魚類完全不可能拿起一個獨立的工具去敲開蛤蜊，或者敲碎食物。魚的另一個可行性選擇是用嘴銜住工具，但這個辦法效率不高，因為食物碎塊可能會隨水漂走，被其它飢餓的過客「順手牽羊」。

射水魚

正如豬齒魚懂得利用水的力量來移動砂礫，射水魚（Toxotes）也知道如何利用水的力量，它們會把水當作狩獵的標槍。這些生活在熱帶的「神槍手」身長不過4英寸（約10厘米），大多生活在印度、菲律賓、澳大利亞和波利尼西亞的入海口、紅樹林和溪流的半鹹水環境里。它們的眼睛特別大，並且可以轉動，具有十分出色的雙眼視覺。它們的下頜明顯向前突出，形成某種類似於「水槍管」的構造。射水魚只需要用舌頭抵住上頜的凹槽，然後突然壓迫喉嚨和嘴，就能射出一道強勁的水柱，在空氣中的射程可以達到10英尺（約3米）——在3英尺（約0.9米）範圍內，一些射水魚擊中目標的準確性甚至接近100%。

射水魚的射擊行為靈活多變。它既可以射出一道水柱，也能像機關槍一樣多次連發。射水魚的目標包括昆蟲、蜘蛛、幼年蜥蜴、小塊生肉、獵物的科學模型，甚至還有觀察者的眼睛以及他們點燃的雪茄。射水魚還會根據獵物的體型來裝配武器。如果獵物塊頭較大，體重較重，它們就會射出更多的水。經驗豐富的射手甚至能在獵物的正下方垂直發動攻擊，讓獵物筆直落入水中，而不是落在較遠處的陸地上。

「水槍」只是射水魚的覓食手段之一。大多數時候，射水魚都會像其他普通魚類那樣，在水下尋找食物。如果美食出現在距離水面不到1英尺（約0.3米）的地方，它們還會採取更加直接的辦法：跳起來用嘴咬住獵物。

射水魚過著群居生活，它們擁有出色的觀察學習能力。射水魚的狩獵才能並非與生俱來，初學者只有經過漫長的訓練，才能準確射中移動的目標。德國埃爾朗根-紐倫堡大學的研究人員在觀察人工飼養的射水魚時發現，就算目標的移動速度只有每秒半英寸（約1.3厘米），經驗不足的射水魚也無法成功擊中目標。但如果它見過另一條射水魚射擊移動目標1000次（無論成功與否），那麼它就能成功射中快速移動的目標。科學家因此得出結論，射水魚可以假想另一條射水魚的視角，從而遠距離學習一項難以掌握的技巧，生物學家稱之為「換位思考」（perspective taking）。

高速攝像顯示，這些魚類會根據飛行獵物的速度和位置，採取不同的射擊策略。比如，射水魚會根據飛蟲的速度，調整水柱的軌跡，研究人員稱之為「預測領先策略」（predictive leading strategy）。如果目標的飛行高度比較低，那麼射水魚通常會轉動身體，與目標的運動方向平行，同時射出水柱，讓水柱在空中「追逐」獵物，研究人員稱之為「轉體射擊策略」（turn and shoot）。

射水魚還能通過學習目標虛像大小和相對位置的物理法則，校正因為水面折射而產生的光學變形。在掌握普遍適用的「魚類法則」之後，射水魚就能從任何角度和距離，準確估測物體的真正大小。

射水魚噴射水柱的歷史，可能至少跟人類投擲石塊一樣久遠。但是，魚類能否像人類一樣，在遇到意外情況時，用一種創新的方式來使用工具？2014年5月的一項研究發現，實驗室人工養殖的大西洋鱈魚，能以創新的方式使用工具。研究人員為區分它們，在每條魚背上靠近背鰭的地方都粘上一個彩色的標識。魚缸里有一台自動給料機，給料機連著一根拉繩，繩末端結了一個繩套。只要拉動拉繩，給料機就能自動餵食。大西洋鱈魚很快就學會取食的辦法。只要它們用嘴巴咬住繩套，拉動繩子，就能得到少量食物。

某些大西洋鱈魚還發現了「捷徑」——它們把繩套勾在自己的標識上，然後游開一小段距離，來啟動給料機。這些聰明的鱈魚進行了數百次「測試」，不斷磨礪自己的技藝，最終發展成為一系列目標明確、協調良好的精密行動。這些行動確實提升了創新者們的效率，因為它們獲取食物的時間，比之前用嘴時快幾分之一秒。懂得用老辦法啟動給料機的魚，已足夠令人驚艷，而在這個例子里，懂得利用標識的魚向我們證明，魚類也有隨機應變、發明創造的能力。

使用工具的行為似乎僅存在於少數魚類群體中。澳大利亞魚類學家古倫·布朗認為，與隆頭魚相似的魚類，可能相當於哺乳動物中的靈長類，或者鳥類里的鴉科動物（烏鴉、渡鴉、喜鵲和松鴉），它們使用工具的事例可能多於人們目前的想像，只不過在水下使用工具的機會比陸地上少。但毫無疑問的是，演化孕育了解決問題的無窮能力，豬齒魚和射水魚就是鮮明的例證。

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作者： 喬納森 · 巴爾科姆 [責任編輯: 劉丫]

文章來源： 《環球科學》雜誌