|
动物行为研究中的“模型” 李悦民 生物学教学中常使用模型，它尽可能是现实物体真实的摹仿，例如解剖学中常使用的人体模型，动、植物学中使用的动、植物模型等等。这些模型越逼真，科学性也就越强。但动物行为学中使用的模型，却有其不同的概念和意义。在行为学的研究中，任何形象都可被考虑用作模型，只要在一个动物中能释放出一个有效的反应，以致对特定行为的刺激性质可以进行分析。因此，可以只用动物身体的某一部分，如嘴或头等作为模型。被摹仿的物体的各种特征可被改变，如扩大、做得小些或做成不同的形状和涂以不同的颜色等，甚至完全不自然的物体，如各种颜色的木头球或方块、发声器、人工气味等都可用作模型。下面我们将通过一些实例，来说明模型在动物行为研究中的应用。 一、刺鱼的繁殖行为 初春，雄刺鱼脱离整个冬天都在一起的鱼群，独自迁移到长有绿色水草而温暖的浅水中，占了领地，筑起了巢，等待雌刺鱼的到来。由于体内性激素的刺激，雄刺鱼腹部变成鲜红色，雌鱼由于卵的成熟亦表现出鼓胀的肚子。当雌鱼出现在雄鱼面前时，雄鱼马上就跳起“之”字舞，向雌鱼“求爱”。雌鱼随即跟着雄鱼到达早已筑好的巢边，雄鱼指出巢的入口，让雌鱼进巢产卵。雌鱼产卵后即离巢，雄鱼赶紧钻进巢中，排出精子使卵受精。从求偶到卵受精历时约一分钟。雄刺鱼在繁殖期凶猛好斗，如果在它的领地里出现了另一条雄刺鱼的话，它就进攻，将来者赶跑。问题是，雄刺鱼怎么能认出进入领地的是雄性还是雌性刺鱼呢？从而使它“决定”采取求偶或攻击的行为。为了弄清上述问题，著名行为学家、诺贝尔奖金获得者廷伯根和他的同事、就使用模型进行了实验。他们制作了仿鱼形或近似鱼形的模型，涂上不同颜邑，有银色的，绿色的，全红色或局部红色的。当出示这些模型时，发现，只要所示模型有一红色的腹部，甚至一个不像鱼的木块，一侧涂以红色，都能引起雄刺鱼剧烈的攻击。相后，模型做得逼真，但没有红色肚子，却很少引起雄鱼的反应。 从雄鱼对雌鱼的识别来说，模型只要有一膨大的肚子，雄鱼就会向她求偶。实验看出，诱发雄鱼攻击或求偶行为的刺激与物体的形状、大小无多大关系，而物体下侧的红色或膨大，却是关键的刺激，实验中也看到了应用模型的意义。行为学家认为，动物对极少的刺激产生简单的反应是大有好处的，只要这些刺激能足够鉴定出一个生物学重要目标（如上述的雄性对手或能产卵的雌性等），其他的信号是不需要的或可能是分散注意的。因此，这种刺激在动物的领域内“盲目的”触发而引起雄性的攻击或求偶行为，可以看作是一种适应。在一种动物的环境中，只有那种具有特殊刺激的动物时，这种反应的局限性就很易发展。 二、幼银鸥乞讨食物的啄击反应 幼银鸥在饥饿时，就会去啄成鸟喙上的红点，触发成鸟反吐食物，饲喂幼鸟。头上哪些记号对幼鸥释放啄击反应起作用呢？可通过纸板做的模型来证明。首先做一个喙和头都是画的纸板鸥头模型，模型上斑点的颜色有各种不同的组合。 然后使模型靠近幼鸥。结果表明引起幼鸥啄击反应所需要的记号位于喙上，而头的形状、大小以及颜色却没有影响，但喙上的红点起了重要的作用。红点之所以有效是由于它的颜色及红点与喙背景之间的对比度。因而，假如用中等灰度的喙，涂上从白到黑不同程度的斑点，则引起幼鸥释放啄击反应较多的是较白或较黑的斑点，即斑点与喙之间的对比度较大。另一方面，一个黄喙红点的模型要比有黑点的效果更好，尽管黑色对比度更强。一个动物当接受各种刺激而产生复杂的行为时，要确定哪些刺激成分是必需的，哪些是多余的，使用模型比较方便。因为它可将不同刺激成分相互分开，再分别的授与。 三、幼禽的逃避反应 在自然情况下，当天空飞过猛禽时，鸡雏或幼鹅就会惊慌，并向四处逃避。对于这样一个反应，行为学家用模型做了实验。他们用多种鸟的纸板模型排成一列悬挂在空中的电线上，让它们逐个地越过幼鹅或小鸡的头顶，在观察幼禽逃避反应时发现，有的模型能引起反应，有的却不能，但如将那些不能引起反应的模型，以尾向前运动，则可立即引起幼禽逃避。通过模型实验已弄清，凡能引起反应的，都有一个短短的颈和长长的尾，这是猛禽的形象。而长颈短尾是雁类的形象。因此，幼禽反应不根据具体是什么。而只依据一个物体的轮廓和形象。如果我们做一个如见图中12号的模型。由于运动方向的不同，就可使小鸡或幼鹅或者发生逃避反应，或不发生反应。这是因为运动方向不同，外形轮廓和形象也不同的缘故。 四、小鸟的报警反应 有一种小鸟叫斑鹟。当他们见到猫头鹰时就会发出特殊的叫声，并抽动翅膀和尾羽。对这种报警反应亦用二种模型做了实验。一种是用真的猫头鹰所做的剥制标本。另一种是用木头雕刻做成的，但漆得活像一只真的猫头鹰。将这二种模型分别去接近小鸟，小鸟会对剥制标本发出强烈的反应，对木制模型却无动于衷。从中，行为学家找到了刺激小鸟引起反应的关键是羽毛，木制猫头鹰虽然那么逼真，又漆上了羽毛的花纹，毕竟没有羽毛，它就不能引起小鸟的反应。剥制的猫头鹰能引起反应，但如果反覆去刺激小鸟，最后小鸟也就停止了反应，这是一种刺激“疲劳”现象，也是动物的一种适应。假如先用木头的猫头鹰去测试，当然没有反应，然后用剥制猫头鹰再去试，却也没有反应了。这是什么原因呢？行为学家在很长时间内，对刺激“疲劳”现象的神经活动一直是不清楚的，这种“疲劳”可能是在反射过程中某一环节被阻滞的结果。现在用模型的实验给我们带来了新的信息。木头模型虽不能释放反应，却能引起“疲劳”，致使剥制模型亦不再起作用。这样就证明了这种阻滞发生在传入部分，而后来反应的停止并不是由于运动的“疲劳”。 与一些需要贵重和精密仪器做实验的学科相比，动物行为学的研究有时只用较便宜和简单的模型来做实验，也能得出许多重要的发现和结论。 (责任编辑：admin) |