Шмели решили головоломку благодаря социальному обучению

Зоологи из Великобритании обнаружили, что шмели могут решить сложную головоломку, только если какое-то время понаблюдают за тем, как эту головоломку решают их обученные сородичи. Это говорит о том, что насекомые способны к копированию инноваций, которые самостоятельно внедрить не могут. Ранее такой формы социального обучения у насекомых не замечали, а некоторые ученые считают, что она доступна только людям. Результаты опубликованы в Nature.

Социальное обучение, благодаря которому животные могут осваивать или совершенствовать навыки, глядя на умеющих делать это сородичей, существует даже у насекомых. Пчелы благодаря этому совершенствуют свой танец — врожденное поведение, для которого, казалось бы, не нужно учиться. Лабораторные эксперименты также показали, что социальные насекомые могут учиться у сородичей: так, исследователи учили шмелей катать шарики, и решать не очень сложные головоломки, чтобы добраться до пищевой награды — и впоследствии другие особи в колонии научились тому же, наблюдая за опытными демонстраторами. Однако все эти умения не всегда нуждались в социальном обучении — некоторые особи сами осваивали их методом проб и ошибок.

Способность копировать инновации слишком сложные для того, чтобы внедрить их самостоятельно, как полагают исследователи, лежит в основе человеческой кумулятивной культурной эволюции — и до конца не ясно, доступно ли такая форма социального обучения другим животным. Недавнее исследование показало, что шимпанзе могут перенимать у сородичей такие инновации, но не ясно, могут ли другие животные учиться у сородичей вещам, выходящим за рамки того, что они способны освоить самостоятельно. Кроме того, полевых наблюдений не всегда достаточно, чтобы определить, насколько сложна та или иная инновация и как именно она распространилась в сообществе.

Элис Бриджес (Alice D. Bridges) из Лондонского университета королевы Марии и ее коллеги решили выяснить, могут ли земляные шмели (Bombus terrestris) научиться у сородичей поведению, которое не могут изобрести сами. Для этого ученые придумали головоломку, для решения которой нужно было совершить несколько последовательных действий. Головоломка представляла собой диск, накрытый прозрачной крышкой с прорезью. Под крышкой было углубление желтого цвета с раствором сахарозы, но чтобы добраться до него, шмелям нужно было переместить два рычага — сначала синий, который блокировал красный, а затем и красный. Вместе с красным рычагом двигалась прозрачная крышка — и прорезь перемещалась. Толкать рычаг нужно было до тех пор, пока прорезь не окажется над углублением с раствором сахарозы, после чего им можно было полакомиться.

Три колонии шмелей имели доступ к головоломке в течение 12 либо 24 дней. Каждый день ученые устраивали шмелям сеансы предварительного обучения — предоставляли им доступ к открытому устройству с раствором сахарозы (без прозрачной крышки). Затем диск накрывали прозрачной крышкой и в течение трех часов шмели могли их исследовать. Несмотря на то, что шмели провели с закрытыми коробками суммарно 36 либо 72 часа, никто из них за это время не научился решать головоломку и не добрался до раствора сахарозы. При этом на ранних этапах эксперимента насекомые исследовали устройство, но со временем головоломка переставала их интересовать. Только в одной колонии кому-то однажды удалось передвинуть синий рычаг, но больше такого поведения не повторялось.

Тогда ученые взяли несколько шмелей из каждой колонии, чтобы научить их решать головоломку. Обучение давалось шмелям и ученым нелегко: исследователям пришлось ввести дополнительное вознаграждение, которое получали насекомые после того, как передвинули первый рычаг. Только так получилось заставить шмелей выполнять полную последовательность действий; на более поздних этапах обучения это вознаграждение удаляли. В итоге насекомые научились решать головоломку целиком, при этом они придумали два решения: некоторые шмели сначала полностью отодвигали синий рычаг, потом возвращались к красному и двигали его, а другие сдвигали синий рычаг совсем немного — только чтобы освободить красный, обходили красный рычаг и начинали толкать его (этот способ был популярнее — его использовали 6 шмелей из 9).

Затем исследователи организовали сеансы обучения для оставшихся шмелей, однако теперь они не учили их сами, награждая нужное поведение, а объединяли в пары с теми насекомыми, которые уже умеют решать головоломку. Парам шмелей предлагали по три закрытых коробки — и наивный шмель мог наблюдать за тем, как опытный решает задачу в течение 30–40 сеансов по 20 минут. В итоге 5 из 15 наивных насекомых научились решать головоломку, наблюдая и следуя за своими сородичами — на это им потребовалось около 13 часов, и в этом случае дополнительного вознаграждения не понадобилось. Научившихся шмелей отсаживали от демонстратора и предлагали решить задачу самостоятельно — и все пятеро с этим справились. Интересно и то, что шмели смогли перенять у сородичей лишь один способ решения головоломки — тот, при котором синий рычаг отодвигается лишь немного. Шмели, наблюдавшие за демонстраторами, которые сначала перемещали один рычаг до упора, а затем второй, научиться не смогли.

По всей видимости, шмели могут использовать социальное обучение, чтобы овладеть навыками, которые слишком сложны для освоения их в одиночку. Но может быть и так, что небольшая выборка в несколько десятков насекомых ограничивает исследование: если бы шмелей было больше, возможно, кто-то из них смог бы научиться решать головоломку самостоятельно. Кроме того, неизвестно, происходит ли подобное копирование инноваций у этих насекомых в естественной среде. Все это — вопросы для будущих исследований.

Ранее ученые предположили, что шмели умеют играть: во время экспериментов, в которых насекомых учили перекатывать шарики, исследователи заметили, что некоторые шмели катают их просто так — даже когда не получают за это награду. Дополнительные тесты показали, что это поведение на самом деле соответствует критериям игрового — оно было спонтанным, добровольным, не стереотипным и отличалось от других привычных действий.