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主要内容

动物行为简介

什么是行为?什么触发行为?它们是深刻在动物的基因中,还是通过经验学到的?

要点

  • 动物行为 包括动物与其他生物和自然环境相互作用的所有方式。
  • 行为也可以被定义为机体对 刺激、外部或内部线索或线索组合的反应而产生的活动变化。
  • 为了全面了解一种行为,我们想知道它的起因,它在个体中是如何发展的,它如何有益于有机体,以及它是如何进化的。
  • 有些行为是 天生的,也就是基因决定的,有些则是 后天习得 的,也就是在后天通过经验发展而成的。在许多情况下,行为既有天生的成分,也有后天习得的成分。
  • 行为是由自然选择决定的。许多行为直接增加了有机体的适应性,也就是说,它们帮助有机体生存和繁殖。

介绍

你家附近的松鼠会把橡子埋在地下吗?你的猫会不会一到你平时开始喂食它的时间就开始叫?快到吃晚饭的时候, 会开始在厨房里转悠吗?
如果你注意到这些事情中的任何一件,恭喜你——你已经在行为生物学上做出了第一次观察!这些都是动物行为的例子。是的,你和我也算动物。事实上,这些行为只是我们在自然界中看到的令人惊奇的多样行为的一小部分。
我们可以问行为是用来做什么的,但最好问 ”它 不是 用来做什么的?“ 动物的行为几乎涵盖了生活中所有可以想象到的方面,从寻找食物到求爱,从击退对手到养育后代。有些行为是天生的,或者是天生的,存在于有机体的基因中。例如,松鼠和它的橡子就是这样。1其他行为是可以习得的,比如你在晚餐时间在厨房闲逛的倾向,或者你阅读屏幕上文字的能力。
在这篇文章中,我们将更仔细地观察动物行为——它是如何被研究的,它是如何进化的,以及它是如何从天生的到后天习得的。

什么是行为?

广义地说,动物行为 包括动物与其物种的其他成员、其他物种的有机体以及它们所处的环境相互作用的所有方式。
行为也可以更狭义地定义为有机体对 刺激、外部或内部线索或线索组合的反应活动的变化。
例如,你的狗可能会开始流口水——这是一种活动的变化——作为对看到食物的反应——这是一种刺激。
图片来源: Eye on the prize by Kae Yen Wong, CC BY-SA 2.0
行为生物学 是研究行为的生物学和进化基础的学科。现代行为生物学借鉴了动物行为学和比较心理学相关但又截然不同的学科。
  • 动物行为学 是一个基础生物学领域,就像生态学和遗传学一样。它关注的是不同生物在自然环境中的行为。
  • 比较心理学 是人类心理学研究的延伸。它主要关注在实验室环境中研究的少数物种。
行为生物学还利用了生物学的许多相关领域,包括遗传学、解剖学、生理学、进化生物学,当然,还有神经生物学——追踪动物行为背后的神经回路。

理解行为所需要四个问题

尼可拉斯·丁伯根(Nikolaas (Niko) Tinbergen)是一位荷兰鸟类学家或鸟类生物学家,他研究行为,现在被认为是动物行为学领域的奠基人之一。基于自己的研究,丁伯根提出了四个有助于理解动物行为的基本问题。
让我们看看这些问题,以斑马雀(一种常见的鸣鸟)的鸣声为例。
图片来源:Taeniopygia guttata by Keith Gerstung, CC BY 2.0
  1. 原因-是什么导致了这种行为? 是什么触发了这种行为,身体的哪些部位、功能和分子参与了这种行为?
    例如: 斑马雀的歌唱是由社会暗示触发的,例如潜在配偶的接近,以及适当的荷尔蒙状态。产生歌声的能力受到雄性激素的影响,主要发生在雄性鸟类身上。当空气从支气管的气囊通过一种叫做鸣管的器官时,就会产生歌曲。斑马雀大脑的某些部分控制着鸣声的产生,并且在雄性体中发育良好。
  2. 发展——行为是如何发展的? 这种行为是在生命早期出现的吗?它会在生物体的一生中改变吗?它的发展需要什么经验?
例如: 年轻的雄性斑马雀首先听附近雄性斑马雀的歌声,尤其是他们父亲的歌声。然后,他们开始练习唱歌。成年后,雄性斑马雀学会了自己唱歌,这是独一无二的,但往往与它们的父亲有相似之处。一只雀一旦完善了它的鸣叫,它的鸣叫就会终生固定下来。
图片来源: 改自 Songbird species recognition by Petra Deane, CC BY 1.0
  1. 功能/适应价值——行为如何影响适应性? 这种行为如何影响有机体的生存和繁殖机会?
例如: 雄性斑马雀通过唱歌来吸引配偶,增加它们繁殖的机会。唱歌是一种精心设计的求爱仪式的一部分,它诱使雌性选择雄性。
  1. 系统发育——行为是如何进化的? 与相关物种相比,它们的行为如何?为什么它会如此进化?
    例如: 几 乎所有的鸟类都能发出声音,但只有 鸣禽亚目 是鸣禽。相对于斑马雀,其他鸣禽物种有着不同的听和练习的阶段,歌曲在一生中的可塑性,歌曲是在物种个体中的相似程度,和唱歌的使用方式——例如,为捍卫领土或向伴侣求爱。

触发行为的线索

从本质上讲,动物行为是对内部或外部线索的反应。通过行为,动物可以根据它们接收到的信息采取行动,希望这些信息有助于它们的生存和繁殖成功。
什么样的线索可以触发行为?在某些情况下,线索主要来自外部:
  • 冬眠 中,动物进入巢穴或洞穴,降低新陈代谢率,在冬季进入静止状态,并在条件恶劣和食物匮乏的情况下保存资源。环境因素常常会触发冬眠行为。例如,当温度降到0oC并且开始下雪时,棕熊会进入它们的洞穴冬眠。2
  • 夏眠 类似于冬眠,但它发生在夏季。有些沙漠动物为适应干燥的条件而进行夏眠。这种转变帮助他们度过一年中最艰难的几个月。3以下图片中的蜗牛爬到栅栏的顶端来夏眠。
    图片来源: Kadina snails climb fence by Vladimir Menkov, CC BY-SA 4.0
  • 迁徙 是动物季节性地从一个地方迁移到另一个地方的行为。例如,生活在美国北部和中部的黑脉金斑蝶在秋天迁徙到墨西哥过冬。触发秋季迁徙的环境因素包括气温、白昼长度和食物供应。4
在其他情况下,行为的线索可能是内部的。例如,有些行为是伴随着 昼夜节律 发生的,这意味着它们是由动物体内的生物钟触发的。例如,你每天大概在同一时间醒来并开始活动。如果你曾经做过长途飞行,你可能会发现,即使外部信号改变了,你身体的闹钟仍然会同时“响”,这就是导致时差的原因!
由内部和外部线索相互作用触发的行为也很常见。例如,只有当动物处于正确的荷尔蒙状态时,才会触发交配行为,这是一种内在的暗示,而当它看到异性时,这是一种外在的暗示。5

先天行为与后天行为

当我们试图理解一种行为是如何发展的以及它是如何进化而来的时候,一个重要的问题是,这种行为是遗传上预先设定的还是通过经验习得的。让我们考虑一些词汇:
  • 天生 的行为是天生的,是由父母遗传的。
  • 习得 的行为不是遗传的。它们在生物体的一生中由于经验和环境的影响而发展。
行为生物学家发现,许多行为既有天生的成分,也有后天习得的成分。所以,我们通常最准确的问一个行为 在多大程度上 是天生的或后天习得的。

主要是天生的行为

有一些行为的例子是真的固定的。这些行为在对正确刺激的反应中以一种高度可预测的方式发生,即使机体以前从未遇到过这种刺激。
例如,一只成年的蝾螈如果放在水里就会游得很好,即使它年轻时从未见过水,也从未见过其他蝾螈游泳。5在这种情况下,游泳的行为只能被解释为蝾螈的基因预先设定的。
同样地,如果你碰到一个很热的物体,你或任何人都会迅速把手抽回去。这种反应是一种反射,它固定在你的感觉和运动神经元回路中,甚至不涉及你的大脑。5

一部分是天生的,一部分是后天习得的行为

在另一些情况下,一个有机体被遗传编程来发展一种行为,但这种行为的形式取决于个人的经验。
一个例子是斑马雀或其他鸣鸟学习唱歌,正如我们在上面看到的。所有的雄性斑马雀都会在大约相同的年龄开始聆听和学习鸣叫,在稍晚的年龄开始练习和发出鸣叫。虽然这种模式是由基因决定的,但鸟类唱歌的确切特征将取决于它在学习期间听到的歌曲。
另一个更常见的例子是人类的语言习得。婴儿的语言学习是预先设定好的,但他们学习哪种语言取决于他们在可塑性或形成期接触的内容。

主要是习得的行为

在其他情况下,行为很大程度上依赖于经验——它们是后天习得的——并且不能完全用基因预编程来解释。
例如,如果一只老鼠每次推一根杠杆就得到食物奖励,它会很快学会为了得到食物而推杠杆。类似地,如果一头牛每次碰到电围栏都会受到电击,就像下面这头一样,它会很快学会避开围栏。6 推动杆获得奖励和避免电动栅栏在老鼠和牛,但这不是天生的,相反,这是动物通过经验而学习行为。
图片来源: Cow by Joi Ito, CC BY 2.0
如果一个行为是后天习得的,而不是天生的,它就不是直接遗传的。但这仍然取决于基因。例如,不是所有类型的动物都能学会推动杠杆来获得奖励。老鼠学习这种行为的能力取决于它的大脑是如何连接的,老鼠大脑的构造、维持和功能都是由老鼠基因组中的基因决定的。

练习

海滩鼠在自然环境中生活时,会在沙子里挖洞。海滩鼠洞有一个特殊的形状,它有一个长长的逃生通道,这与其他相近的鼠洞不同。
一只年轻的海滩鼠被圈养起来,没有任何机会接触泥土或沙子,也没有机会观察穴居的成年鼠。一旦有机会接触到泥土,它就会立刻挖出一个与它的物种一般大小的洞
在海滩鼠的挖洞是什么行为?
选出正确答案:


自然选择塑造行为。

如果一种行为是由基因决定或依赖于基因,那么它就会受到自然选择等进化力量的影响。在许多情况下,我们可以看到一种行为是如何给执行这种行为的动物带来生存或繁殖的好处的——换句话说,这种行为提高了适应性。
下面是一些明显能提高适应性的行为:
  • 许多鸟类的幼鸟在母亲返回巢时本能地张开嘴寻找食物。有这种遗传行为的鸟类比那些没有遗传行为的鸟类更容易得到更多的食物,从而更容易活到成年。
  • 如果蛋掉出来的话,灰雁妈妈会本能地把蛋滚回巢里。8有这种遗传行为的鹅会比没有这种行为的鹅有更多的后代能够存活下来孵化。
  • 雄性斑马雀在它们还是幼鸟的时候就会学习鸣叫,它们用这些鸣叫来进行求爱仪式。有学习鸣叫遗传倾向的鸟类比那些没有学习鸣叫遗传倾向的鸟类更容易获得配偶。
最后一个例子的一个重要观点是,即使行为本身不是遗传的,自然选择也可以起作用。斑马雀不会直接继承它的鸣声——它必须学习鸣声。但它学习歌曲的能力和倾向是由基因决定的,所以它们可以受到自然选择的影响。

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