В ходе ряда исследований, проведённых более чем за 20 лет, биолог-эволюционист из Мичиганского университета Элизабет Тиббетс (Elizabeth Tibbetts) и её коллеги показали, что бумажные осы обладают впечатляющей способностью учиться, запоминать отдельных представителей своего вида и по-разному с ними взаимодействовать.
Исследователи показали, что бумажные осы распознают представителей своего вида по лицевым узорам и ведут себя более агрессивно по отношению к осам с незнакомыми узорами.
Также оказалось, что бумажные осы обладают удивительно долгой памятью и основывают свои действия на том, что они помнят о предыдущих социальных взаимодействиях с другими осами.
И, что самое удивительное — получено первое доказательство того, что осы способны делать транзитивные заключения, то есть у беспозвоночного животного наблюдается довольно сложное поведение, основанное на почти логическом рассуждении.
Тиббеттс и её коллеги сообщают о первых доказательствах того, что бумажные осы могут формировать и абстрактные концепции. Поразительно, что осы также смогли перенести то, что они узнали благодаря визуальному обучению, в другую сенсорную модальность: обоняние.
В исследовании использовались лабораторные задания, чтобы проверить, смогут ли бумажные осы (из всего разнообразия ос был выбран вид Polistes fuscatus) изучить и применять на практике одну из самых основных абстрактных концепций: идею сходства и различия.
Осы были обучены различать пары визуальных или обонятельных стимулов (два цветных кусочка бумаги, две фотографии осиных мордочек или два химических запаха), которые были либо идентичными, либо разными. Одна пара стимулов была связана с лёгким, но неприятным поражением электрическим током, другая — нет.
Затем подопытные насекомые подвергались воздействию новых пар раздражителей (идентичных или разных) и проверялись на способность избегать поражения электрическим током, выбирая «правильную» пару — ту, которая связана с безопасностью.
По словам исследователей, ранее обученные осы делали правильный выбор более чем в 80% случаев.
Статья о способностях ос опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.
«Наши результаты показывают, что осы усвоили общую концепцию сходства и различия и применили её к новым образцам и новым типам стимулов», — рассказывает Элизабет Тиббетс. — Считается, что абстрактные понятия связаны с высоким уровнем когнитивной сложности, поэтому очень интересно, какие виды могут их формировать и использовать. Впервые кто-то показал, что и осы могут формировать абстрактные понятия».
Когда-то считалось, что только приматы способны к обучению концепции схожести. Но последующие исследования обнаружили доказательства понимания концепции схожести и различия у самых разных животных, включая ворон, голубей, попугаев, дельфинов, уток и медоносных пчёл.
Теперь в списке и бумажные осы.
«Концептуальное обучение является краеугольным камнем таких сложных задач, как язык, аналогия и сознание, — говорит Хлоя Вайзе (Chloe Weise), первый автор публикации. — Наши результаты — ещё одно доказательство того, что миниатюрные нервные системы насекомых не исключают сложного поведения».
Для исследования учёные собирали самок бумажных ос вместе с гнёздами в штате Мичиган. Осы и их гнёзда размещались в лаборатории; насекомые получали воду, сахар и червей в качестве пищи.
Во время обучения и тестирования отдельных ос помещали в небольшую камеру из бальсового дерева и оргстекла, чтобы определить, смогут ли они изучать и применять концепции схожести и различия.
Исследователи обучили, а затем протестировали ос на задаче, в которой представляли им попарно одинаковые и разные элементы. В исследовании использовались три типа стимулов: цветная бумага, изображения осиных мордочек и запахи алкенов, напоминающие запахи веществ, которые осы используют для взаимоидентификации в гнезде.
Лабораторные тесты показали, что осы, обученные на визуальных стимулах, смогли применить концепцию одинаковости и различия к обонятельным стимулам.
«Примечательно, что осы применили концепцию одинаковости и различия в разных сенсорных модальностях, они переносили понятия, изученные в визуальной области, в область запаха, — говорит Вайзе. — Таким образом, наши результаты показывают, что Polistes fuscatus способны усваивать абстрактные взаимосвязи между стимулами».
Бумажные осы — второе известное нам беспозвоночное, способное усваивать концепции сходного и различного, первое — медоносная пчела. У ос и пчёл мозг значительно меньше (менее 1 миллиона нейронов), чем у позвоночных, для которых формирование сложных концепций — дело обычное. Например, мозг голубя состоит из 310 миллионов нейронов, а мозг макаки — из 6 миллиардов нейронов.
Интересно, что бумажные осы способны делать правильный выбор в более чем 80% случаев после обучения, включающего всего восемь испытаний с восемью парами стимулов, в то время как тем же голубям требуется сотня уникальных стимулов и тысячи испытаний, чтобы освоить концепции сходного и различного.
По словам Тиббеттс, бумажные осы показали лучшие, в сравнении с голубями, результаты по формированию концепций потому, что их обучали с использованием биологически значимых стимулов.
«Мы обучали и тестировали ос, используя изображения ос, цвета и запахи, — сказала она. — Все три типа стимулов важны в жизни диких ос».