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动物行为研究中的“模型”

http://www.newdu.com 2018-12-10 人民教育出版社 佚名 参加讨论

    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)
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