Пчелы доказали, что способны оперировать числами

Оперировать понятием «числа» могут не только люди, но и некоторые животные. Специалисты по поведению обнаружили эти способности у человекообразных обезьян, у макак-резусов, у врановых птиц, у дельфинов и многих других животных. Но до сих пор достоверные экспериментальные свидетельства удавалось получить только на позвоночных. С беспозвоночными ученые тоже работают, но пока удалось доказать лишь способность к приблизительному счету (на уровне больше-меньше). Исправить дисбаланс решили ученые из Австралийского национального института в Канберре (Australian National University in Canberra). Они решили выяснить, обладают ли этой способностью пчелы. Пчел они выбрали, потому что в последние годы ученые уже доказали, что эти насекомые могут овладеть достаточно сложными навыками.

Как пчелы считать учились

Шаову Чжан (Shaowu Zhang), Ханс Гросс (Hans J.Gross) и их коллеги обучали группу из 20 пчел различать два и три элемента. Они использовали известную методику «выбора по образцу», которую им пришлось приспособить для пчел. Суть методики в том, что надо выбрать из двух стимулов один, совпадающий с образцом. Образец -- карточку, на которой изображены либо две, либо три голубых точки, -- пчелы видели сразу при попадании в аппарат для эксперимента. Он устроен по принципу Y-образного лабиринта, в котором обучают обычных лабораторных животных. Насекомым предстояло преодолеть метровой длины туннель, за которым они попадали в центральную «камеру принятия решения». Это камера имела два выхода, обозначенных разными стимулами для выбора. Первый -- двумя голубыми точками, а второй -- тремя.

Если пчела выбирала стимул, соответствующий образцу, и вылетала в правильный выход, она попадала в «камеру для вознаграждения», где стояла кормушка с сахарным сиропом. Пчелу, которая ошибалась в выборе, возвращали обратно в начало аппарата и позволяли сделать следующую попытку.

Обучение продолжали в течение трех дней. Каждый день с пчелами проводили шесть двадцатиминутных сессий, в течение которых им предъявляли для сравнения один образец. Положение стимулов для выбора меняли каждые десять минут, чтобы у пчел не выработался рефлекс на правую или левую сторону. Кроме того, образец и стимулы для выбора переворачивали на 180 градусов, чтобы пчелы не привыкли к пространственной конфигурации элементов. В следующей сессии образец заменяли на противоположный.

В течение сессии обучения пчелы могли свободно залетать в аппарат, но ученые следили за тем, чтобы в «камере принятия решения» находилась только одна пчела. Иначе они будут следовать друг за другом. После сессии обучения пчелам устраивали тестирование -- короткую пятиминутную сессию, в которой учитывали первый выбор, сделанный насекомыми.

Нужно было исключить возможность ориентации пчел по запаху. Для этого, после того как пчелы достигали хорошего уровня обучения, проводили короткий тест без подкрепления, когда кормушку вообще убирали. Если в этом тесте пчелы продолжают с той же частотой делать правильный выбор, значит, запах на него не влияет.

Чему научились насекомые

Результаты тестирования показали, что в первых сессиях выбор был практически случайным, но после четвертой сессии пчелы начали выбирать правильный стимул с вероятностью более 70%.

Это означало, что пчелы могут использовать такой непростой признак, как число элементов, для сравнения с образцом и могут овладеть абстрактным понятием сходства. Уже весьма неплохо для насекомых. Но экспериментаторы пошли дальше. Они решили посмотреть, смогут ли пчелы применить усвоенный навык в новых ситуациях.

Ученые начали всячески усложнять задачу. Голубые точки превратились в голубые треугольники. Так люди проверяли, не ориентируются ли насекомые на форму элементов. Затем размер элементов изменяли так, чтобы два по площади были больше трех. Таким способом можно проверить, не ориентируются ли подопытные на величину элементов. Затем им предложили перенести правило на новые по форме и цвету элементы и предъявили желтые звезды, затем желтые лимоны и зеленые листики. Во всех этих вариациях постоянным оставалось только число элементов.

Но как ни мудрили ученые, им не удалось сбить с толку пчел. Они усвоили правило: надо выбирать по числу элементов и не обращать внимания ни на что другое.

А вдруг они все-таки не считают?

Чтобы исключить предположение о том, что пчелы решают эту задачу «как-то иначе», ориентируясь не на признак числа, а на признак более низкого порядка, провели еще одну проверку. Теперь на образце и на стимуле для выбора были разные элементы. Тем пчелам, которые научились выбирать два желтых лимона, если на образце были две голубых точки, предложили выбрать два зеленых листика в ответ на две желтых звезды. И с этим они справились на уровне, достоверно превышающем случайный выбор.

Наконец, ученые еще усложнили задачу, предложив пчелам выбирать между тремя и четырьмя элементами. С этой задачей они справились наполовину: выбор был достоверно правильным, когда на образце были три элемента, а когда четыре -- пчелы ошибались. А вот различить четыре и пять элементов или же четыре и шесть для них оказалось уже слишком сложно.

Как ни странно, этим результатом ученые остались довольны. Ведь это еще один аргумент того, что пчелы сравнивают именно число элементов, а не их конфигурацию, и что запах не влияет на их выбор (иначе им было бы все равно, четыре, шесть или десять).

Так что пчелы продемонстрировали и свою способность применять усвоенное правило в новых ситуациях. До сих пор это считалось привилегией высших животных.

Зачем пчелам счет

«Мы не говорим о том, что пчелы умеют считать, что они обладают математическими способностями или могут сформировать абстрактное представление о числе «два» или «три», -- подчеркивают ученые. -- Мы убедились, что пчелы могут сделать выбор по признаку числа элементов и перенести выученное правило на новые стимулы».

Способность распознавать и оценивать количества предметов -- очень полезное качество для медоносной пчелы во время сбора нектара и пыльцы. Она может оценить количество цветущих растений -- пищевого ресурса и передать это в танце своим собратьям по улью, а также использовать эту способность для навигации в полете.

Статья опубликована в журнале Plos ONE.