Modul remarcabil in care animalele inteleg numerele

Modul remarcabil in care animalele inteleg numerele

(Credit de imagine:

Asociatia Presei

)

Oamenii ca specie sunt abili in utilizarea numerelor, dar abilitatea noastra matematica este ceva ce impartasim cu o gama surprinzatoare de alte creaturi.

O

Una dintre descoperirile cheie din ultimele decenii este ca numarul nostru de facultati este adanc inradacinat in stramosii nostri biologici si nu se bazeaza pe capacitatea noastra de a folosi limbajul. Avand in vedere multitudinea de situatii in care noi oamenii folosim informatii numerice, viata fara cifre este de neconceput.

Dar care a fost avantajul competentei numerice pentru stramosii nostri, inainte ca acestia sa devina  Homo sapiens ? De ce animalele ar strica numerele in primul rand?

Se pare ca numerele de procesare ofera un beneficiu semnificativ pentru supravietuire, motiv pentru care aceasta trasatura comportamentala este prezenta in multe populatii de animale. Mai multe studii care examineaza animalele din mediul lor ecologic sugereaza ca reprezentarea numarului imbunatateste capacitatea unui animal de a exploata sursele de hrana, de a vana prada, de a evita pradarea, de a naviga in habitat si de a persista in interactiunile sociale.

Inainte ca animalele cu competente numerice sa evolueze pe planeta, bacteriile microscopice unicelulare – cele mai vechi organisme vii de pe Pamant – au exploatat deja informatii cantitative. Modul in care bacteriile isi castiga existenta este prin consumul de substante nutritive din mediul lor. In mare parte, ei cresc si se impart pentru a se inmulti. Cu toate acestea, in ultimii ani, microbiologii au descoperit ca au si o viata sociala si sunt capabili sa simta prezenta sau absenta altor bacterii. Cu alte cuvinte, pot simti numarul de bacterii.

Luati, de exemplu, bacteria marina  Vibrio fischeri . Are o proprietate speciala care ii permite sa produca lumina printr-un proces numit bioluminiscenta, similar cu modul in care licuricii degaja lumina. Daca aceste bacterii se gasesc in solutii diluate de apa (unde sunt in esenta singure), nu produc lumina. Dar cand cresc pana la un anumit numar de celule de bacterii, toate produc lumina simultan. Prin urmare,  Vibrio fischeri  poate distinge cand sunt singuri si cand sunt impreuna.

Uneori cifrele nu se aduna atunci cand pradatorii incearca sa identifice ce prada sa tinteasca (Credit: Alamy)

Se pare ca fac acest lucru folosind un limbaj chimic. Ele secreta molecule de comunicare, iar concentratia acestor molecule in apa creste proportional cu numarul celulei. Si cand aceasta molecula atinge o anumita cantitate, numita „cvorum”, ii spune celorlalte bacterii cati vecini exista si toate bacteriile stralucesc.

Acest comportament se numeste „detectarea cvorumului” – bacteriile voteaza cu molecule de semnalizare, votul este numarat si, daca se atinge un anumit prag (cvorumul), fiecare bacterie raspunde. Acest comportament nu este doar o anomalie a  Vibrio fischeri – toate bacteriile folosesc acest tip de detectare a cvorumului pentru a comunica numarul de celule intr-un mod indirect prin intermediul moleculelor de semnalizare.

In mod remarcabil, detectarea cvorumului nu se limiteaza la bacterii – animalele o folosesc si pentru a se deplasa.

Array

Furnicile japoneze ( Myrmecina nipponica ), de exemplu, decid sa-si mute colonia intr-o noua locatie daca simt un cvorum. In aceasta forma de luare a deciziilor prin consens, furnicile incep sa-si transporte puietul impreuna cu intreaga colonie la un nou sit doar daca un numar definit de furnici este prezent la locul de destinatie. Abia atunci, decid ei, este in siguranta mutarea coloniei.

Cunoasterea numerica joaca, de asemenea, un rol vital atunci cand vine vorba atat de navigatie, cat si de dezvoltarea unor strategii eficiente de cautare. In 2008, biologii Marie Dacke si Mandyam Srinivasan au efectuat un experiment elegant si bine controlat in care au descoperit ca albinele sunt capabile sa estimeze numarul de repere dintr-un tunel de zbor pentru a ajunge la o sursa de hrana – chiar si atunci cand aspectul spatial este modificat. Albinele se bazeaza pe repere pentru a masura distanta dintre o sursa de hrana si stup. Evaluarea numerelor este vitala pentru supravietuirea lor.

Cand vine vorba de hranirea optima, „a merge mai mult” este o regula buna in majoritatea cazurilor si pare evident cand te gandesti la asta, dar uneori strategia opusa este favorabila. Soarecele de camp iubeste furnicile vii, dar furnicile sunt o prada periculoasa, deoarece musca atunci cand sunt amenintate. Cand un soarece de camp este plasat intr-o arena impreuna cu doua grupuri de furnici de cantitati diferite, atunci, in mod surprinzator, „merge mai putin”. Intr-un studiu, soarecii care ar putea alege intre cinci fata de 15, cinci fata de 30 si 10 fata de 30 de furnici au preferat intotdeauna cantitatea mai mica de furnici. Soarecii de camp par sa aleaga grupul de furnici mai mic pentru a asigura o vanatoare confortabila si pentru a evita sa fie muscati frecvent.

S-ar putea sa-ti placa si:

  • Viata de oras face animalele mai inteligente?
  • Medicamentele inspirate de animale
  • Vrednicia incredibila a corbilor

Indiciile numerice joaca un rol semnificativ si atunci cand vine vorba de vanatoarea prazilor in grup. Probabilitatea, de exemplu, ca lupii sa prinda elani sau zimbri variaza in functie de marimea grupului unui grup de vanatoare. Lupii vaneaza adesea prada mare, cum ar fi elanul si bizonul, dar prada mare poate lovi cu piciorul, sangele si impiedica lupii. Prin urmare, exista un stimulent pentru a „retine” si a-i lasa pe altii sa mearga pentru ucidere, in special in grupurile de vanatoare mai mari. In consecinta, lupii au o dimensiune optima a grupului pentru a vana diferite prada. Pentru coti, capteaza nivelurile de succes de la doi la sase lupi. Cu toate acestea, pentru bizoni, cea mai redutabila prada, noua pana la 13 lupi sunt cel mai bun garant al succesului. Prin urmare, pentru lupi, exista „putere in numar” in timpul vanatorii, dar numai pana la un anumit numar care depinde de duritatea prazii lor.

Animalele care sunt mai mult sau mai putin lipsite de aparare cauta adesea adapost in randul grupurilor mari de insotitori sociali – strategia de supravietuire a numarului de puteri in numar este greu de explicat. Dar ascunderea in grupuri mari nu este singura strategie anti-pradare care implica competenta numerica.

In 2005, o echipa de biologi de la Universitatea din Washington a descoperit ca puii cu cap negru din Europa au dezvoltat o modalitate surprinzatoare de a anunta prezenta si pericolul unui pradator. La fel ca multe alte animale, picatii produc apeluri de alarma atunci cand detecteaza un potential pradator, cum ar fi un soim, pentru a-si avertiza colegii. Pentru pradatorii stationari, aceste mici pasari cantatoare isi folosesc apelul de alarma omonim „pui-de-o”. S-a aratat ca numarul de note „dee” la sfarsitul acestui apel de alarma indica nivelul de pericol al unui pradator.

Puii produc numere diferite de note „dee” la sfarsitul apelului in functie de pericolul pe care l-au vazut (credit: Getty Images)

Un apel precum „pui-de-de-dee” cu doar doua note „dee” poate indica o bufnita gri destul de inofensiva. Bufnitele cenusii sunt prea mari pentru a manevra si urmeaza puii agili din padure, deci nu reprezinta o amenintare serioasa. In schimb, manevrarea intre copaci nu este o problema pentru bufnita mica, de aceea este unul dintre cei mai periculosi pradatori pentru aceste pasari mici. Cand puii vad o bufnita pigmeoasa, cresc numarul de note „dee” si apeleaza „pui-a-dee-dee-dee-dee”. Aici, numarul de sunete serveste ca o strategie activa anti-pradare.

Grupurile si dimensiunea grupului conteaza, de asemenea, daca resursele nu pot fi aparate doar de indivizi – iar capacitatea de a evalua numarul de indivizi din propriul grup in raport cu partea adversara are o valoare de adaptare clara.

Mai multe specii de mamifere au fost investigate in salbaticie, iar constatarea obisnuita este ca avantajul numeric determina rezultatul unor astfel de lupte. Intr-un studiu de pionierat, zoologul Karen McComb si colegii sai de la Universitatea din Sussex au investigat comportamentul spontan al femeilor leoase in Parcul National Serengeti atunci cand se confrunta cu intrusii. Autorii au exploatat faptul ca animalele salbatice raspund la vocalizarile jucate printr-un difuzor ca si cum ar fi prezenti indivizi reali. Daca redarea suna ca un leu strain care reprezinta o amenintare, leoaicele se vor apropia agresiv de vorbitor ca sursa a inamicului. In acest studiu de redare acustica, autorii au imitat intruziunea ostila jucand rezidentilor hohote de leoaice necunoscute.

Au fost prezentate doua conditii subiectilor: fie inregistrarile leilor singuri femele racnind, fie ale grupurilor de trei femele racnind impreuna. Cercetatorii au fost curiosi sa vada daca numarul atacatorilor si numarul aparatorilor vor avea un impact asupra strategiei aparatorului. Interesant este ca o singura femeie in aparare a ezitat foarte mult sa abordeze redarile unui singur sau a trei intrusi. Cu toate acestea, trei aparatori s-au apropiat cu usurinta de vuietul unui singur intrus, dar nu de vuietul a trei intrusi impreuna.

Evident, riscul de a fi ranit atunci cand intrati intr-o lupta cu trei adversari era prevestitor. Doar daca numarul locuitorilor era de cinci sau mai mult, leoaicele se apropiau de vuieturile a trei intrusi. Cu alte cuvinte, leoaicele decid sa se apropie agresiv de intrusi numai daca depasesc numarul acestora – un alt exemplu clar al capacitatii unui animal de a lua in considerare informatiile cantitative.

Verii nostri cei mai apropiati din regnul animal, cimpanzeii, prezinta un model de comportament foarte similar. Folosind o abordare de redare similara, Michael Wilson si colegii de la Universitatea Harvard au descoperit ca cimpanzeii se comportau ca niste strategi militari. Urmeaza intuitiv ecuatiile folosite de fortele militare pentru a calcula puterile relative ale partilor adversare. In special, cimpanzeii urmeaza predictiile facute in modelul de lupta al „legii patrate” al lui Lanchester. Acest model prezice ca, in concursurile cu mai multi indivizi pe fiecare parte, cimpanzeii din aceasta populatie ar trebui sa fie dispusi sa participe la un concurs numai daca depasesc partea adversa cu un factor de cel putin 1,5. Si tocmai asta fac cimpanzeii salbatici.

Leoaicele judeca cati intrusi se pot confrunta inainte de a se apropia de ele (Credit: Alamy)

A ramane in viata – dintr-o pozitie biologica – este un mijloc catre un scop, iar scopul este transmiterea genelor. La gandacii viermilor de mancare ( Tenebrio molitor ), multi masculi se imperecheaza cu multe femele, iar concurenta este intensa. Prin urmare, un gandac masculin va merge intotdeauna pentru mai multe femele pentru a-si maximiza oportunitatile de imperechere. Dupa imperechere, barbatii chiar pazesc femelele pentru o perioada de timp pentru a preveni actele de imperechere ulterioare ale altor masculi. Cu cat un mascul a intampinat mai multi rivali inainte de imperechere, cu atat va proteja mai mult femela dupa imperechere.

Este evident ca un astfel de comportament joaca un rol important in reproducere si, prin urmare, are o valoare adaptativa ridicata. Abilitatea de a estima cantitatea a imbunatatit competitivitatea sexuala a barbatilor. La randul sau, aceasta poate fi o forta motrice pentru o estimare a cantitatii cognitive mai sofisticata de-a lungul evolutiei.

S-ar putea crede ca totul este castigat de copulatia cu succes. Dar acest lucru este departe de a fi adevarat pentru unele animale, pentru care adevaratul premiu este fertilizarea unui ou. Odata ce partenerii individuali de imperechere masculin si-au indeplinit rolul in joc, sperma continua sa concureze pentru fertilizarea ovulului. Deoarece reproducerea este de o importanta capitala in biologie, competitia spermei cauzeaza o varietate de adaptari la nivel comportamental.

Atat la insecte, cat si la vertebrate, capacitatea masculilor de a estima amploarea concurentei determina marimea si compozitia ejaculatului. In pseudoscorpion, Cordylochernes scorpioides , de exemplu, este obisnuit ca mai multi masculi sa copuleze cu o singura femela. Evident, primul mascul are cele mai mari sanse de a fertiliza ovulul acestei femele, in timp ce urmatorii masculi se confrunta cu sanse mai mici si mai mici de a genera copii. Cu toate acestea, productia de sperma este costisitoare, astfel incat alocarea spermei este cantarita avand in vedere sansele de fertilizare a unui ovul.

Barbatii mirosesc numarul barbatilor concurenti care au copulat cu o femela si se ajusteaza prin scaderea progresiva a alocarii spermei, pe masura ce numarul diferitelor indicii olfactive masculine creste de la zero la trei.

Intre timp, unele specii de pasari au inventat un intreg arsenal de inselaciuni pentru a scapa de povara parintilor si a-i lasa pe altii sa faca treaba. Cresterea unui ambreiaj si cresterea tinerilor sunt, la urma urmei, eforturi costisitoare. Devin paraziti de puiet depunand ouale in cuiburile altor pasari si lasand gazda sa faca toata munca grea de incubare a oualor si hranirea puietelor. Bineinteles, potentialele gazde nu sunt incantate si fac totul pentru a nu fi exploatate. Iar una dintre strategiile de aparare pe care potentialul gazda le are la dispozitie este utilizarea indicilor numerici.

Fagurii americani, de exemplu, se strecoara oua in cuiburile vecinilor si spera sa-i pacaleasca sa creasca puii. Desigur, vecinii lor incearca sa evite sa fie exploatati. Un studiu asupra habitatului natural al coagurilor sugereaza ca potentialele gazde de coaga isi pot numara propriile oua, ceea ce ii ajuta sa respinga ouale parazite. In mod obisnuit, depun un ambreiaj de dimensiuni medii din propriile oua si, ulterior, resping orice surplus de ou parazit. Prin urmare, butucii par sa evalueze numarul propriilor oua si ii ignora pe altii.

Un tip si mai sofisticat de parazitism de puiet se gaseste la pasarile de vaca, o specie de pasari cantatoare care traieste in America de Nord. La aceasta specie, femelele isi depun ouale si in cuiburile unei varietati de specii gazda, de la pasari mici, ca regeti, pana la cele mari ca luncile de pajiste si trebuie sa fie inteligente pentru a garanta ca viitorii lor tineri au un viitor luminos. .

Ouale de pasare clocesc dupa exact 12 zile de incubatie; daca incubatia este de numai 11 zile, puii nu eclozeaza si se pierd. Prin urmare, nu este un accident faptul ca timpii de incubatie pentru ouale celor mai frecvente gazde variaza intre 11 si 16 zile, cu o medie de 12 zile. Pasarile gazda depun, de obicei, un ou pe zi – o data care trece o zi, fara adaugarea oului de gazda in cuib, gazda a inceput incubarea. Aceasta inseamna ca puii incep sa se dezvolte in oua si ceasul incepe sa bifeze. Prin urmare, pentru o femela de pasare, este important nu numai sa gasesti o gazda potrivita, ci si sa-ti temporizezi cu precizie depunerea oualor in mod corespunzator. Daca pasarea isi depune oul prea devreme in cuibul gazdei, ea risca sa fie descoperita si distrusa. Dar daca isi depune oul prea tarziu, timpul de incubatie va expira inainte ca puiul ei de vaca sa poata ecloza.

Pasarile femele efectueaza o aritmetica mentala incredibila pentru a sti cand ar trebui sa depuna ouale in cuibul unei pasari gazda (Credit: Alamy)

Experimentele inteligente ale lui David J White si Grace Freed-Brown de la Universitatea din Pennsylvania sugereaza ca femelele de pasare monitorizeaza cu atentie ambreiajul gazdei pentru a-si sincroniza parazitul cu incubarea unei potentiale gazde. Femelele de pasare au grija de cuiburile gazdei in care numarul de oua a crescut de la prima ei vizita. Acest lucru garanteaza ca gazda este inca in procesul de asezare si incubarea nu a inceput inca. In plus, pasarea cauta cuiburi care contin exact un ou suplimentar pe numarul de zile care au trecut de la vizita sa initiala.

De exemplu, daca femela de pasare a vizitat un cuib in prima zi si a gasit un ou gazda in cuib, ea isi va depune propriul ou numai daca cuibul gazda contine trei oua in a treia zi. Daca cuibul contine mai putine oua suplimentare decat numarul de zile care au trecut de la ultima vizita, ea stie ca incubatia a inceput deja si este inutil pentru ea sa isi depuna propriul ou. Este extrem de exigent din punct de vedere cognitiv, deoarece femela de pasare trebuie sa viziteze un cuib in mai multe zile, amintiti-va dimensiunea ambreiajului de la o zi la alta, evaluati schimbarea numarului de oua din cuib de la o vizita trecuta in prezent, evaluati numarul de zile care au trecut si apoi comparati aceste valori pentru a lua o decizie de a pune oua sau nu.

Dar asta nu e tot. Mamele de pasare au, de asemenea, strategii sinistre de intarire. Urmaresc cuiburile in care si-au depus ouale. In incercarea de a-si proteja ouale, pasarile se comporta ca niste gangsteri mafiosi. Daca pasarea constata ca oul ei a fost distrus sau scos din cuibul gazdei, ea riposteaza distrugand ouale pasarii gazda, ciocanind gauri in ele sau scotandu-le din cuib si aruncandu-le pe pamant. Pasarile gazda cresc mai bine pasarile cuibarite, altfel trebuie sa plateasca scump. Pentru parintii gazda, ar putea merita, prin urmare, sa treaca prin toate necazurile cresterii unui pui de plasament dintr-un punct de vedere adaptativ.

Pasarea este un exemplu uluitor despre cat de departe evolutia a determinat unele specii sa ramana in afacerea de a-si transmite genele. Presiunile de selectie existente, indiferent daca sunt impuse de mediul neinsufletit sau de alte animale, forteaza populatiile de specii sa mentina sau sa mareasca trasaturile de adaptare cauzate de gene specifice. Daca evaluarea numerelor ajuta in aceasta lupta pentru a supravietui si a se reproduce, cu siguranta este apreciata si se bazeaza pe ea.

Aceasta explica de ce competenta numerica este atat de raspandita in regnul animal: a evoluat fie pentru ca a fost descoperita de un stramos comun anterior si transmis tuturor descendentilor, fie pentru ca a fost inventata in diferite ramuri ale arborelui animal al vietii.

Indiferent de originea sa evolutiva, un lucru este cert – competenta numerica este cu siguranta o trasatura adaptativa.

* Acest articol  a aparut initial  in The MIT Press Reader si este republicat cu permisiunea. Andreas Nieder  este profesor de fiziologie animala si director al Institutului de neurobiologie de la Universitatea din Tubingen si autorul cartii A Brain for Numbers, din care este adaptat acest articol.

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe  Facebook sau urmati-ne pe  Twitter  sau  Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la  BBC FutureCultureWorklife si  Travel , livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.