Инстинкт и научение животных

Чувствительные  периоды мы обнаруживаем и при  научении птиц пению, а человека - языку. Много других подобных примеров представлено в работе Бейтсона.

5. Аспекты  долговременного импринтинга

В результате сыновнего  импринтинга между молодняком и  родителем развивается привязанность, которая утрачивает свое значение, как только молодое животное достигает  зрелого возраста. Однако этот ранний опыт может оказывать отдаленное влияние на последующее социальное поведение организма. У собак, например, чувствительный период приходится на возраст между 3 и 10 нед. жизни; в течение  этого периода у щенков развиваются  нормальные социальные контакты. Если щенка изолировать сразу после  рождения и держать в таких  условиях более 14 нед., то у него не сформируется нормальное социальное поведение. Подобно  некоторым птицам, собаки легко воспринимают людей как социальных партнеров, и поэтому у щенка может  образоваться прочная длительная связь  со своим хозяином, если привязанность  возникла в оптимальные сроки  соответствующего чувствительного  периода. У приматов тесный контакт  между матерью и ее детенышем  также имеет очень большое  значение для нормального развития социальных взаимоотношений.

Как мы уже отмечали раньше, у птиц импринтинг может  оказывать серьезное влияние  на проявляющееся у взрослого  животного предпочтение определенных половых партнеров. Это явление  часто называют половым импринтингом. На курах, утках и голубях легко провести эксперименты по взаимозамене родителей - воспитателей. Если характерно окрашенные птенцы одной породы воспитываются с родителями другой породы, имеющими и другую окраску, то в половозрелом возрасте они обычно предпочитают спариваться с теми птицами, которые имеют окраску приемных родителей, а не своих собственных. Так, например, Уорринер и его коллеги использовали в работе черные и белые разновидности домашних голубей. Шестнадцать ранее неспаривавшихся голубей помещали в большую клетку, где они могли формировать пары. Эти голуби были выращены либо черными, либо белыми родителями. Исследователи наблюдали и регистрировали особенности ухаживания и спаривания голубей. Эксперимент повторяли четыре раза, и каждый раз с новыми птицами, так что всего в этом опыте было использовано 64 голубя. Результаты показали, что в 26 случаях из 32 самцы спаривались с самками той же окраски, что и их приемные родители. В 5 из 6 оставшихся случаев самки спаривались с самцами, имеющими окраску своих приемных родителей. Таким образом, в большинстве пар предпочтение самцов было более значимым, чем предпочтение самок. Эти результаты отчетливо продемонстрировали влияние раннего опыта на выбор у голубя-самца. В случае с самками данные менее убедительны, поскольку предпочтение самок слишком часто маскировалось доминированием самца.

Таблица 1. Характеристики голубей, использованных в каждом повторном опыте Уорринера и др. по изучению полового импринтинга

Подобные эксперименты по взаимозамене родителей - воспитателей оказалось возможным проводить  и на птицах различных, но близких  биологических видов. В таких  экспериментах использовались утки и гуси, голуби различных семейств, джунглевая и домашняя куры, домовый  и полевой воробьи, а также  различные виды чаек и ткачиков. Общий вывод из этих экспериментов  следующий: как правило, половая  привязанность проявляется по отношению  к тем животным, которые принадлежат  к виду приемных родителей. Так, если самцы зебровых амадин воспитываются  бронзовой амадиной, то во взрослом состоянии они будут ухаживать за самками бронзовой амадины. Даже если представляется возможность выбирать между сексуально возбужденной самкой зебровой амадины и невозбужденной самкой бронзовой амадины, самец зебровой амадины, воспитанный бронзовой амадиной, предпочитает последнюю. Половое предпочтение по отношению к животным, относящимся к виду приемных родителей, не ограничивается предпочтительным отношением к каким-то определенным особям, а распространяется на всех особей этого вида. У самцов зебровых амадин после образования пары может развиться предпочтительное отношение к определенной самке, однако вначале будет проявляться непременное предпочтение всех самок того вида, который выполнял роль родителя. Что касается сыновнего импринтинга, то здесь с гораздо большей вероятностью развивается привязанность к каким-то определенным конкретным свойствам своего родителя или его «заменителя».

Шутц провел серию  экспериментов на различных видах  уток. Он обнаружил, что самцы, как  правило, предпочитают выбирать полового партнера, который напоминает воспитывавшую  его самку. Самки же предпочитают спариваться с самцами собственного вида безотносительно к своему раннему  опыту. Из 34 самцов кряквы, воспитанных  родителями другого биологического вида или их одомашненной разновидности, 22 спаривались с самками, относящимися к виду приемных родителей, а 12 - с  самками своего вида. Однако из 18 самок  кряквы, воспитанных другими видами птиц, все, кроме трех, спаривались  с самцами своего вида. Такие же результаты были получены Шутцем и  на утках других видов, за исключением  желтоклювого чирка. Из 7 самок этого чирка, воспитанных кряквами, все впоследствии спарились с самцами кряквы. Для других видов уток, с которыми работал Шутц, был характерен половой диморфизм, т. е. окраска самок у них отличалась от окраски самцов. Anas flavirostris - мономорфны. У самца, как и у самки, не заметное по цвету оперение. Утят обычно воспитывает мать, и в норме они редко видят цветное оперение самца. На озерах часто можно видеть скопления уток разных видов, и полностью окрашенные самки кажутся гораздо более похожими друг на друга, чем самцы с их ярким, бросающимся в глаза оперением. Таким образом, самки диморфных видов легко различают самцов, у самцов же задача более трудная. Считают, что самцы диморфных видов должны больше полагаться на свой ранний опыт, чтобы научиться узнавать птиц своего вида, как мы узнаем об этом позже в данной главе.

Половое импринтирование  легче всего возникает по отношению  к особям своего вида и гораздо  труднее - по отношению к такому неподходящему  виду, как человек. Однако в отсутствие каких-либо альтернатив может произойти  длительное и прочное межвидовое импринтирование. Так, прирученные  человеком птицы могут стать  сексуально импринтированными на человека; известно, что такое половое запечатление проявляют птицы более 25 видов. Основанное на импринтировании половое предпочтение продолжается зачастую несколько лет. Так, например, кряквы, выращенные утками других видов и гусями, будут постоянно  ухаживать за особями вида приемного  родителя, даже если вместе они были не очень долго. Иммельман поменял  родителей у бронзовой амадины  и зебровой амадины, а затем изолировал их от приемных родителей на несколько  лет. Большинство птиц успешно спаривались  с особями своего вида, но, когда  в конце концов они получили возможность  выбирать между птицами своего вида и вида приемного родителя, они  явно предпочитали ухаживать за птицами  того вида, к которому относились приемные родители, воспитавшие их несколько  лет назад.

6. Импринтинг  как научение

Лоренц считал, что  импринтинг принципиально отличается от других форм научения; однако в настоящее  время эта точка зрения стала  непопулярной. Импринтинг - сужение  существующих предпочтений - это процесс, который имеет много общего с другими формами перцептивного научения. Вместе с тем импринтинг - это и научение организма реагировать особым образом на импринтированную ситуацию.

Перцептивное научение - понятие весьма неоднозначное, поскольку  часто трудно определить, до какой  степени животное научается организовывать свой перцептивный мир, а до какой  степени его восприятие внешних  стимулов является врожденным. В многочисленных экспериментах было показано, что  животные, которые на ранних этапах своего развития были лишены перцептивного  опыта, различали стимулы хуже, чем  нормальные животные. Однако интерпретация  экспериментов с сенсорной депривацией  в аспекте перцептивного научения вызывает много возражений. Подвергшиеся депривации животные могут плохо  выполнять тесты по различению сигналов, во-первых, потому что они научились  полагаться на другие органы чувств, во-вторых, потому что предъявление новых стимулов вызывает у них эмоциональный  дискомфорт и, наконец, в-третьих, потому что у них ухудшаются механизмы  сенсорного восприятия. Здесь нужно  другое. Хорошее доказательство в  пользу перцептивного научения могут  представить эксперименты, в которых  обеспечивалось бы получение специфического опыта с помощью особых стимулов. Для развития полной песни зяблика  необходимо, чтобы птица, с одной  стороны, прослушала ее в особый период своего раннего развития, а с другой - имела бы возможность практиковаться в исполнении этой песни на более  поздней стадии развития. Первую фазу освоения песни, во время которой  птица запоминает «образ» полной песни, можно рассматривать как  перцептивное научение. Точно так  же зебровые амадины, которые были воспитаны  бронзовой амадиной и на которых  они через несколько лет изоляции реагировали как на половых партнеров, дают нам хороший пример перцептивного  научения. В лаборатории Гибсона  был проведен эксперимент, ставший  уже классическим. Крысят содержали  в клетках, на стенках которых  были прикреплены различные металлические  фигуры. Затем оценивалась способность  крыс приближаться к одной из двух таких фигур, чтобы получить пищевое  подкрепление. Авторы обнаружили, что  крысы, ранее видевшие одну из таких  фигур, значительно быстрее научались  решать данную задачу, чем контрольные  животные. Эти результаты сходны с  данными Бейтсона о том, что цыплята  гораздо легче запечатлевают  те объекты, с которыми они уже  встречались в своем «домашнем» окружении. Все это свидетельствует  о большой роли перцептивного  научения в процессе импринтирования.

По всей вероятности, импринтинг также имеет отношение  и к инструментальному научению. Если утятам на следующий день после  вылупления показать игрушечный поезд, то позже их можно научить клевать  столбики, если сразу после клевания мимо них будет пробегать эта  игрушка. Если утятам показывать поезд  на более поздних стадиях их развития, то они уже не могут научиться  выполнять этот тест. Бейтсон и  Риз обнаружили, что утята кряквы и цыплята могут научиться  нажимать на педаль, чтобы вызвать  включение мелькающего света, если такое обучение проводить в период, чувствительный к импринтированию. Таким образом, представляется вероятным, что цыпленок научается воспринимать свою мать посредством перцептивного  научения, а с помощью инструментального  обусловливания он научается тем  реакциям, которые приводят его к  ней. Бейтсон и Уэйнрайт показали, что по мере ознакомления цыпленка с заимпринтированным стимулом он начинает предпочитать слегка отличающиеся от него стимулы.

Рис. 8. Устройство, которое Бейтсон и Уэйнрайт использовали для анализа предпочтения цыплятами различных импринтирующих стимул-объектов. Когда цыпленок пытается приблизиться к одному из стимул-объектов, последний отодвигается от него. Оказавшись в результате ближе к другому стимул-объекту, цыпленок изменяет свое предпочтение и пытается приблизиться к нему. Относительные величины предпочтения по отношению к каждому из стимулов можно измерить исходя из того, в каких точках происходят смены предпочтения у цыпленка.

Авторы тестировали  цыплят в аппарате, показанном на рис. 8. С помощью такого аппарата можно  количественно оценить, насколько  цыпленок предпочитает знакомые стимулы  незнакомым. Оказалось, что по мере усиления знакомства цыпленка с импринтирующим стимулом у него развивается возрастающее по силе предпочтение к другим, слегка отличающимся от него стимулам. Авторы высказали предположение, что в  естественных условиях обитания такая  тенденция имеет весьма существенное значение в ознакомлении цыпленка с  различными аспектами матери. Способность  узнавать родителей «со всех точек  зрения» развивается только после  того, как птенец построит комплексную  картину из всех сенсорных характеристик  своего родителя.

Для некоторых типов  научения подкрепление не всегда бывает обязательно, однако с помощью подкрепления такое научение может быть модифицировано. Более того, животные способны выполнять  даже инструментальные поведенческие  навыки, чтобы получить подкрепление в форме песни своего биологического вида или образа полового партнера. Роль подкрепления при импринтировании  как раз и относится к этой категории, и поэтому утверждение, что импринтинг - это особая форма  научения, не может получить должной  поддержки. С функциональной точки  зрения импринтинг можно классифицировать как вид предпрограммированного научения. Однако этот термин также приложим и ко многим другим аспектам научения, например научению пению, научению узнавать место и, наконец, латентному научению. Те особенности импринтинга, благодаря которым он когда-то казался отличающимся от других форм научения, при последующих исследованиях оказались совсем несущественными - отчасти вследствие того, что изменились наши представления о сущности научения.

7. Функциональные  аспекты импринтинга

Лоренц полагал, что импринтинг имеет важное значение для опознавания особей своего вида, однако в позднейших исследованиях  было показано, что он не играет в  этом существенной роли. Птицы, принадлежащие  к видам, у которых очень четко  проявляется феномен импринтинга, тем не менее, могут адекватно  взаимодействовать с себе подобными, даже если у них не было соответствующего опыта. Таким образом, хотя импринтирование  и может быть альтернативой врожденному  распознаванию животными особей своего вида, тем не менее, не исключено, что импринтинг имеет другое функциональное значение.

С эволюционной точки  зрения часто представляется весьма важным, что спариваться могут  только особи одного и того же вида, а родители - выращивать только свое собственное потомство. Как правило, импринтирование свойственно животным тех видов, для которых привязанность  к родителям, а также к семейной группе или к особи противоположного пола составляет важный аспект их социальной организации. Например, в стаде коз  или овец всегда может произойти  такой случай, когда козленок или  ягненок потеряет контакт с матерью  и присоединится к другим самкам. Очень скоро после родов коза начинает облизывать своего козленка и таким образом метит его. И именно после родов у нее  наблюдается особая чувствительность к запаху козленка, которая примерно через час уже исчезает. В течение  этого периода козе достаточно пятиминутного  контакта с каким-либо козленком, чтобы  он воспринимался ею как собственный. Если же такого контакта не произойдет, мать не подпустит козленка к вымени. Точно так же, если что-либо нарушит  жизнь колонии чаек, птенцы могут  остаться без родителей и будут  прятаться под ближайшими растениями. Вернувшись, родители начинают звать  своих спрятавшихся птенцов, но при  этом некоторые птенцы могут оказаться  вне территории родителей. У птенцов  многих чаек развита специфическая  способность распознавать призывные  сигналы своих родителей, а у  родителей - сигналы своих птенцов. Эти призывные сигналы, которые  они осваивают на определенной стадии развития, используются птицами после  их временного разъединения и помогают им сохранить целостность семейной группы.

Чувствительный  период для полового импринтинга  у гусей и уток точно соответствует  периоду родительской заботы у этих птиц; у гусей он более длительный, чем у уток. Обычно птенцы способны к импринтированию до тех пор, пока они являются членами семейной группы. Как правило, чувствительный период заканчивается к тому времени, когда у молодых возникает  возможность встреч и общения  с птицами не только своей семьи. Бейтсон полагает, что половой  импринтинг имеет гораздо большее  значение для распознавания членов своей семьи, чем для распознавания  особей своего вида. По его мнению, половой  импринтинг дает возможность животному  ознакомиться и запомнить особенности  своих близких родственников, а  впоследствии выбрать такого полового партнера, который будет лишь слегка отличаться от его родителей и  семейных собратьев. Это, по-видимому, дает возможность животному осуществить  компромисс между преимуществами, которые  он получает от близкородственного и  неродственного спариваний. Обычно считают, что преимущества неродственного спаривания заключаются в том, что оно  повышает полезную генотипическую изменчивость и снижает потенциал летальных  рецессивных генов. Ценность этих предположений  достаточно спорна, тем не менее, тот  факт, что неродственное спаривание дает некоторые преимущества при  отборе признается многими исследователями. Однако существует мнение и о преимуществах  близкородственного спаривания, потому что такое спаривание поддерживает целостность коадаптивных комплексов генов. Чтобы выбрать какое-то равновесие между этими противоположными давлениями отбора, животное должно найти полового партнера, который был бы ему в  какой-то степени родственником - например, на уровне двоюродного родства. Но каким  образом такого родственника можно  распознать?