Животиње: Фасцинантни начини на које различите врсте виде бројеве и како им то помаже да преживе

Једно од кључних открића последњих деценија јесте то да је умешност са бројевима дубоко укорењена у човековом биолошком наслеђу, а не заснована на нашој способности да користимо језик.

Кад се узму у обзир бројне ситуације у којима ми људи користимо нумеричке информације, живот без бројева је практично незамислив.

Али каква је била корист вештине са бројкама за наше претке, пре него што су постали Хомосаписенси? Зашто би животиње уопште вршиле рачунске операције?

Испоставља се да обрада бројева пружа значајну предност приликом преживљавања, што је разлог зашто је ова бихејвиорална особина присутна код многих животињских врста.

Неколико студија које проучавају животиње у њиховом животном окружењу показале су да примећивање бројева повећава способност животиње да користи изворе хране, лови плен, избегава грабљивце, сналази се по свом станишту и истрајава у друштвеним интеракцијама.

Пре него што су се на Земљи развиле животиње способне да разумеју бројеве, једноћелијска микроскопска бактерија - најстарији живи организам на планети - већ је користила квантитативне информације.

Бактерије живе тако што конзумирају хранљиве материје из окружења. Оне углавном расту и деле се да би се размножавале.

Међутим, последњих година, микробиолози су открили да оне имају и друштвени живот и да могу да осете присуство или одсуство других бактерија.

Другим речима, могу да осете број бактерија.

Узмите, на пример, морску бактерију Вибрио фишери.

Боље је у друштву

Бактерија Вибрио фишери има посебно својство које јој омогућава да производи светло путем процеса званог биолуминесценција, сличног оном како свици емитују светлост.

Ако се ове бактерије нађу у разблаженом воденом раствору (где су практично саме), оне не емитују светлост.

Али кад нарасту до одређеног ћелијског броја бактерија, све заједно емитују светло истовремено. Стога, Вибрио фишери може да разликује кад је сама, а кад је у групи.

Испоставља се да оне то раде уз помоћ хемијског језика.

Оне луче молекуле комуникације, а концентрација тих молекула у води повећава се пропорционално у односу на број ћелија.

И кад овај молекул досегне одређену количину звану „кворум", он поручује бактеријама колико суседа има и онда све бактерије светле.

Ово понашање назива се „детекција кворума" - бактерије гласају сигналним молекулима, гласови се пребројавају и, ако је постигнут одређени праг (кворум), свака бактерија реагује.

Вибрио фишери није јединствен - све бактерије користе ову врсту детекције кворума да би преко сигналних молекула на посредан начин пренеле број својих ћелија.

Да све буде фантастичније, детекција кворума није ограничена само на бактерије - и животиње је користе за кретање.

Јапански мрави (Myrmecina nipponica), на пример, одлучују да преместе колонију на нову локацију уколико осете да имају кворум.

У овом облику консензусног доношења одлука, мрави почињу да премештају потомство заједно са читавом колонијом на нову локацију само ако одређен број мрава буде био присутан на њиховом одредишту.

Тек тада је, према схватању ове врсте мрава, безбедно преместити колонију.

Погледајте: Они могу да нањуше корона вирус

Пчеле такође

Нумеричка когниција игра велику улогу и кад су у питању навигација и развијање ефикасних стратегија прехрањивања.

Биолози Мари Даке и Мандјам Сринивасан 2008. године су открили да су пчеле способне да процене број оријентира на путањи лета до изворишта хране - чак и кад је просторни план у међувремену промењен.

Пчеле се ослањају на тео оријентире како би измериле удаљеност од извора хране до кошнице. Процењивање бројева од виталног је значаја за њихов опстанак.

Кад је у питању оптимално прехрањивање, „одлучивање за више" је добра смерница у већини случајева, и делује очигледно кад мало боље размислите, али понекад је супротна стратегија повољнија.

Пољски миш обожава живе мраве, али мрави су опасан плен зато што гризу кад су угрожени.

Кад се пољски миш нађе у арени заједно са две групе мрава различитог квантитета, онда се он, изненађујуће, „одлучује за мању".

У једној студији, мишеви који могу да бирају између пет напрема 15, пет напрема 30 и 10 напрема 30 мрава, увек су бирали мању количину мрава.

Чини се да пољски мишеви бирају мању групу мрава да би себи осигурали пријатнији лов и да би избегли честе уједе.

Погледајте: Ова веверица ће вас забавити

Бројеви су важни

Нумерички знаци играју важну улогу и кад је у питању лов на плен у групама.

Вероватноћа, на пример, да ће вукови уловити јелена или бизона варира у односу на величину ловачке групе.

Вукови редовно лове крупан плен, као што су јелени или бизони, али крупан плен уме да се рита, набада или изгази вукове до смрти.

Стога, постоји осећај да се „застане" и дозволи другима да нападну, нарочито у већим ловачким групама.

Као последицу тога, вукови имају оптималну величину групе за лов на различит плен.

Да би успешно уловили јелена потребно је од два до шест вукова.

За бизона, међутим, најкрупнији плен од свих, највећи гарант успеха је девет до 13 вукова.

Стога, за вукове, током лова постоји „снага у бројевима", али само до одређеног броја који зависи од жилавости и снаге плена.

Животиње које су мање или више беспомоћне често траже склониште у великим групама својих компањона - „снагу у бројевима" као стратегију преживљавања нема потребе посебно објашњавати.

Али скривање у великим групама није једина стратегија борбе против грабљиваца која захтева умешност са бројевима.

Песмом до сигурности

Тим биолога са Универзитета у Вашингтону открио је 2005. године да су црноглаве сенице у Европи развиле изненађујући начин за да огласе присуство неког грабљивца и претњу.

Као и многе друге животиње, сенице звоне на узбуну кад открију потенцијалног грабљивца, као што је соко, да би упозориле остале сенице.

За грабљивце у мировању, ове мале птице певачице користе свој „чик-а-ди" аларм.

Показало се да број нота „ди" на крају узбуњивања указује на степен опасности од грабљивца.

Оглашавање као што је „чик-а-ди-ди" са само две ноте „ди" може да укаже на прилично безопасну велику сиву сову.

Велике сиве сове превелике су за маневрисање и праћење врло покретних сеница у шумском крајолику, тако да не представљају озбиљну претњу.

За разлику од њих, маневрисање између стабала на представља проблем за малу пигмејску сову, што је разлог због ког је она једна од најопаснијих грабљивица за ове мале птице.

Кад сенице угледају пигмејску сову, оне повећају број нота „ди" и огласе се са „чик-а-ди-ди-ди-ди". Овде број служи као активна стратегија борбе против грабљиваца.

Групе и величина групе важне су и уколико ресурсе не може да одбрани усамљени појединац - а способност да процените број појединаца у властитој групи у поређењу са противничком групом има јасну адаптивну вредност.

Неколико врста сисара проучавано је у дивљини и заједнички налаз био је да исход таквих борби одређује нумеричка предност.

У пионирској студији, зоолог Карен Макомб и њене колеге са Универзитета у Сасексу, истраживали су спонтано понашање лавица кад се суоче са уљезима у Националном парку Серенгети.

Аутори су искористили чињеницу да дивље животиње реагују на вокализацију пуштану преко звучника као да су стварно присутне праве јединке.

Уколико је пуштени снимак звучао као непознати лав који представља претњу, лавица би агресивно пришла звучнику као извору непријатељства.

У овој студији с звучним снимцима, аутори су опонашали непријатељски упад пуштајући рику непознатих лавица становницама.

Субјектима су представљена два стања: или снимак рике једне једине лавице или групе од три лавице које ричу заједно.

Погледајте: Никад не остављаш пријатеље

Истраживаче је занимало да виде хоће ли број нападача и број бранилаца имати икаквог утицаја на стратегију браниоца.

Занимљиво, женка која се бранила прилично је оклевала да приђе звучнику са којег је ишао звук три уљеза.

Међутим, три бранитељке спремно су пришле рици једног уљеза, али не и рици три уљеза заједно.

Очигледно да је ризик од повреде приликом уласка у борбу са три противнице био неприхватљив.

Другим речима, лавице се одлучују да приђу уљезима агресивно само ако су бројчано надмоћније - још један очигледан пример способности животиња да узму у обзир квантитативну информацију.

Војна стратегија

Наша најближа родбина у животињском царству, шимпанзе, показују веома сличан образац понашања.

Користећи сличан приступ пуштања снимака, Мајкл Вилсон и његове колеге са Харвардског универзитета открили су да су се шимпанзе понашале као војни стратези.

Они интуитивно прате једначине које користе војне силе да би израчунале релативну снагу противничких формација.

Конкретно, шимпанзе прате предвиђања настала у Ланкастеровом моделу борбе према „квадратном закону".

Овај модел предвиђа, у контексту са више појединаца на обе стране, да би шимпанзе у тој популацији биле спремне да уђу у окршај само ако су бројчано надмоћније од противничке стране за фактор од најмање 1,5.

И управо је то оно што би дивље шимпанзе урадиле.

Преживљавање - са биолошког становишта - средство је да се постигне циљ, а тај циљ је преношење гена.

Код инсеката под именом велики брашнари (Тенебрио молитор), многи мужјаци паре се са многим женкама, а конкуренција у тој активности је жестока.

Стога ће се ова буба увек одлучивати за више женки да би максимизовала своје прилике за парење.

Након парења, мужјаци чак остају неко време да штите женке како би спречили нова парења са другим мужјацима.

Што је више ривала мужјак сусрео пре парења, дуже ће чувати женку после парења.

Очигледно је да такво понашање игра важну улогу у репродукцији и стога има високу адаптивну вредност.

Способност да се процени квантитет унапредио је сексуалну конкурентност мужјака.

То би, заузврат, могла да буде покретачка снага за софистициранију когнитивну процену квантитета током еволуције.

Који сперматозоид стиже први?

Могло би да се помисли да је успешним парењем сав посао завршен.

Али то је далеко од истине за неке животиње, за које је прави добитак оплођивање јајних ћелија.

Једном кад су појединачни мушки партнери за парење успешно постигли свој удео у игри, сперматозоид наставља да се такмичи за оплодњу јајашца.

Будући да је репродукција од кључне важности у биологији, конкуренција међу сперматозоидима изазива различита прилагођавања на бихејвиоралном нивоу.

И код инсеката и код кичмењака, способност мужјака да процени величину конкуренције одређује количину и састав његовог ејакулата.

Код псеудошкорпиона (Cordylochernes scorpioides), на пример, уобичајено је да се неколико мужјака пари са једном те истом женком.

Први мужјак, наравно, има најбоље шансе да оплоди јајну ћелију женке, док наредни мужјаци имају све мање и мање шансе да постану очеви потомка.

Међутим, производња сперме кошта, тако да се њено избацивање важе узимајући у обзир колике су шансе да се оплоди јајна ћелија.

Мужјаци нањуше број конкурентских мужјака који су се пре тога парили са женком и прилагођавају се томе прогресивно смањујући избацивања сперме како се број мирисних трагова различитих мужјака повећа са нуле на три

Неко други може да обави најтежи посао

Неке врсте птица, за то време, изумеле су читав арсенал трикова како би се решиле терета родитељства и препустиле другима тај тежак посао.

Рађање птића и одгој младунаца скупи су подвизи, на крају крајева.

Оне тада постају паразити легла полажући своја јаја у гнезда других птица и препуштајући домаћину да обави најтежи посао инкубације јаја и прехрањивање птића који су се излегли.

Природно, потенцијални домаћини нису срећни и раде све што могу да избегну да буду искоришћени.

И једна од одбрамбених стратегија које потенцијални домаћин има на располагању јесте коришћење нумеричких назнака.

Погледајте: Ужива у посматрању птица

Америчка лиска, на пример, кришом оставља јаја у комшијска гнезда у нади да ће их преварити да одгоје њене птиће.

Наравно, њихови суседи труде се да избегну да буду искоришћени на тај начин.

Студија природног станишта лиски показује да потенцијални домаћин можда пребројава властита јаја, што му помаже да не прихвати туђа.

Они обично снесу просечно легло властитих јаја, а касније одбијају било које сувишно.

Чини се да лиске стога процењују број властитих јаја а игноришу сва остала.

Још софистициранији тип паразитизма легла може се наћи код црне краварице, врсте птица певачица која живи у Северној Америци.

Код ове врсте, женке такође полажу јаја у гнезда разних врста домаћина, од птица тако малих као што су краљићи до тако великих као што су ливадске шеве, и морају да буду паметне како би младима обезбедиле блиставу будућност.

Јаја краварице излежу се тачно после 12 дана од инкубације; уколико инкубација траје само 11 дана, птићи се не излегну и избуљени су.

Стога није нимало случајно што времена инкубације јаја најчешћих домаћина краварице варирају од 11 до 16 дана, са просечним бројем дана од 12.

Птице домаћини обично положе једно јаје дневно - чим прође један дан да домаћин није додао јаје у гнездо, он започиње инкубацију.

То значи да птићи почињу да се развијају у јајету и да је сат почео да откуцава.

За женку краварице, стога, није само важно да пронађе одговарајућег домаћина, већ и да прецизно темпира полагања јаја на одговарајући начин.

Уколико краварица положи јаја прерано у гнездо домаћина, она ризикује да њено јаје буде откривено и уништено.

Али ако положи јаје прекасно, време инкубације ће истећи пре него што птић краварице може да се излегне.

Паметни експерименти које су спровели Дејвид Џ. Вајт и Грејс Фрид-Браун са Универзитета у Пенсилванији сугеришу да женке краварице пажљиво прате легло домаћина како би усагласиле паразитизам с инкубацијом потенцијалног домаћина.

Женке краварице мотре гнезда домаћина у којима се број јаја повећао од њене прве посете.

То гарантује да је домаћин и даље у процесу полагања јаја и да инкубација још није почела.

Уз све то, краварица тражи гнезда која садрже тачно једно јаја више у односу на број дана колико је прошло од њене прве посете.

На пример, ако је женка краварице посетила гнездо првог дана и тада затекла једно домаће јаје у гнезду, она ће оставити своје јаје у њему само ако гнездо домаћина садржи три јаја трећег дана.

Уколико гнездо садржи мање додатих јаја од броја дана колико је прошло од њене последње посете, она зна да је инкубација већ почела и да нема никакве користи од полагања властитог јаја.

То је когнитивно изузетно захтевно, пошто женка краварице мора да посећује гнездо током више дана, да се сећа величине легла од једног дана до другог, да процењује промену броја јаја у гнезду од прошле посете до садашње, да процени број дана који је прошао, а потом упореди те вредности како би донела одлуку да ли да положи своје јаје или не.

Али то није све.

Мафија

Мајке краварица спроводе и злокобне стратегије присиле.

Оне пажљиво мотре гнезда у која су положила јаја.

Да би заштитиле своје јаје, краварице се понашају као гангстери.

Ако краварица открије да је њено јаје уништено или извађено из гнезда домаћина, свети се тако што уништава јаја домаћина, бушећи рупе у њима или их вадећи из гнезда и бацајући их на земљу.

Птицама домаћинима боље би било да одгоје птића краварице, или ће морати да плате високу цену.

За родитеље домаћине можда би се са становишта адаптације стога више исплатило да се мало помуче и одгоје још једног птића.

Погледајте: Три пса, две сестре и једна мисија

Преживљавање и размножавање

Краварица је запањујући пример колико је далеко еволуција натерала неке врсте да иду да би могле даље да преносе своје гене.

Постојећи притисци селекције, било да их је наметнуло статично окружење или друге животиње, терају популације разних животињских врста да одрже или појачају особине адаптације које им доносе конкретни гени.

Уколико процена бројева помаже у тој борби за преживљавање и размножавање, она се онда свакако цени и користи.

То објашњава зашто је нумеричка умешност толико распрострањена у животињском царству: она се развија или зато што ју је открио претходни заједнички предак и пренео на све потомке, или зато што је откривена на различитим гранама животињског стабла живота.

Невезано за њено еволутивно порекло, једна ствар је сигурна - умешност са бројевима сасвим сигурно је адаптивна особина.

Пратите нас на Фејсбуку и Твитеру. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]

*Овај чланак се првобитно појавио у МИТ Прес ридеру и прештампан је из дозволу. Андреас Нидер је професор животињске физиологије и директор Института за неуробиологију на Универзитету у Тибингену и аутор је књиге Мозак за бројеве, из које је адаптиран овај текст.