Naked Science: пауки куда умнее, чем вы думаете

Научная журналистка Бетси Мейсон рассказывает об удивительных способностях, которые исследователи обнаружили у некоторых крошечных паукообразных.

Обычно люди связывают уровень интеллекта с размером мозга. Логично: больше клеток мозга — больше умственных способностей. Люди и многие другие животные, которых мы привыкли считать необычайно умными, такие как шимпанзе и дельфины, обладают большим объемом мозга. И долгое время считалось, что маленькие мозги просто не способны поддерживать сложные умственные процессы. Но так ли это на самом деле?

Подавляющее большинство видов живых существ Земли имеют довольно малые размеры, и лишь незначительную их часть вообще серьезно исследовали, уж тем более специалисты по когнитивистике. Однако изученность одной группы миниатюрных существ стремительно растет, поскольку ученые обнаружили у них удивительно сложные формы поведения.

«Есть такая общепринятая идея, что пауки слишком малы, чтобы у них развилось сложное поведение, так как для этого нужна определенная критическая масса мозговой ткани, — говорит арахнолог и биолог-эволюционист Димитар Димитров (Dimitar Dimitrov) из Университетского музея Бергена в Норвегии. — Но я думаю, что пауки — один из случаев, когда общепринятая идея оказалась довольно далеко от истины. Некоторые маленькие существа, на самом деле, способны делать очень сложные вещи».

Поведение, которое можно назвать «познавательным», в отличие от автоматических реакций, может быть довольно распространенным среди пауков, считает Димитров — соавтор исследования о разнообразии пауков, опубликованного в этом году в Annual Review of Entomology. От пауков-кругопрядов, меняющих вид строения паутины в зависимости от типа добычи, которую они планируют поймать, до пауков-анифенидов, способных научиться ассоциировать вознаграждение с запахом ванили — в мозгу этих животных происходит гораздо больше процессов познания, чем принято считать.

«Важен не столько размер мозга, сколько то, что существо способно делать с тем, что у него уже есть», — уточнила арахнолог Фиона Кросс (Fiona Cross) из Университета Кентербери в Крайстчерче, Новая Зеландия.

Кросс изучает поведение пауков-скакунчиков — бесспорных чемпионов по развитию когнитивных способностей в среде паукообразных. Хотя мозг этих крошечных арахнидов в буквальном смысле слова не больше булавочной головки, работа Кросс и других ученых показывает, что эти существа обладают способностями, которые мы без проблем назвали бы признаками интеллекта, если бы их демонстрировали животные с гораздо большим объемом мозгом, например собаки или наши дети.

«Пауки-скакунчики — удивительно умные создания, — утверждает эколог Натан Морхаус (Nathan Morehouse), изучающий пауков в Университете Цинциннати. — Я всегда восхищаюсь, когда существо вроде скромного паука-скакунчика рушит нашу уверенность в биологическом превосходстве». 

Среди пауков-скакунчиков самыми искусными охотниками считаются представители рода Portia. Известно, что такие пауки, как изображенный на фото Portia fimbriata, планируют нападения на других пауков, включая длинные обходные пути и сложные стратегии, разработанные с учетом вида жертвы.

Одна из возможных причин, почему пауки-скакунчики так поведенчески продвинуты, заключается в том, что они обладают самым острым зрением, известным для существ их размера — размеры этих пауков обычно от одного миллиметра до 2,3 сантиметра в длину. Они используют зрение, чтобы найти и не упускать из виду во время преследования и атаки добычу, тогда как остальные пауки обычно прибегают к другой стратегии — сплести паутину и ждать, пока туда попадет жертва.

«Зрение дало им значительные возможности, благодаря чему пауки могут исследовать окружающую среду», — рассказала исследователь поведения животных Ксимена Нельсон (Ximena Nelson), которая тоже изучает пауков-скакунчиков в лаборатории Университета Кентербери. На открытой местности им нужно издалека распознать добычу, хищников, друзей, прежде чем принять решение, стоит ли приближаться. «На мой взгляд, именно зрение развило их удивительную познающую способность».

Пауки-скакунчики, обладающие самым острым зрением и самым впечатляющим умом, принадлежат к роду Portia, обитающему в Африке, Азии и Австралии. Они предпочитают охотиться на других пауков и разрабатывают стратегии для каждого вида жертв. Известный исследователь пауков-скакунчиков из Университета Кентербери Роберт Джексон (Robert Jackson) обнаружил, что многие из тактик Portia отличаются особым коварством.

По словам Джексона, во время охоты на другой род пауков-скакунчиков — Euryattus — Portia использует хитроумный трюк. Самки Euryattus строят гнезда внутри опавших свернутых листьев, которые подвешивают в воздухе на нити шелка, прикрепленной к камням или растительности. Ухаживающие самцы сползают по шелковым нитям, встают на вершину гнезда и определенным образом сотрясают гнездо. Этот сигнал выманивает из него самку. Portia, по-видимому, использует преимущества такой системы, подражая сигналу самца Euryattus и заманивая самку в засаду: она выходит, а там не к ней пришли, а за ней!

Если эти приемы не действуют на конкретного паука, Portia использует еще одну стратегию — встряхивает всю паутину, чтобы она двигалась так, словно нити колышет порыв ветра. Действие служит маскировкой для вибрации, которую создает Portia, когда заползает в паутину паука-жертвы. Во время лабораторных экспериментов Джексон обнаружил, что Portia пробует различные методы дерганья паутины, используя разные нити и скорость вибрации, пока не обнаружит правильную комбинацию, чтобы обмануть каждого отдельного паука, за которым охотится. По сути, она обучается во время охоты.

«Даже среди этой удивительно умной группы пауков-скакунчиков представители рода Portia выделяются необычной сообразительностью, — отметил Морхаус. — В конце концов, они охотятся на очень опасную добычу, поэтому осторожность и сообразительность — полезные инструменты». Паук-скакунчик вида Portia africana, справа, преследует паука-эрезида. Известно, что пауки-скакунчики охотятся на других пауков, дергая за нити паутины, чтобы побудить паука-жертву подойти ближе. Когда паук оказывается в пределах досягаемости, Portia атакует.

Один из самых интересных аспектов стратегии охоты Portia заключается в наблюдении за добычей с расстояния, а затем планировании сложного маршрута, чтобы до нее добраться. Джексон впервые наблюдал этот процесс в дикой природе, когда Portia столкнулась с разновидностью паука-кругопряда, который защищал свою паутину, яростно встряхивая нити и сбрасывая всех вторгавшихся пауков-скакунчиков. Вместо того чтобы лезть в паутину, Portia пошла окольным путем, пытаясь найти лучшую позицию для атаки. «В этом случае Portia отправилась в обход, обогнула ствол дерева, поднялась над пауком-кругопрядом, затем спустилась по шелковой нити, развернулась — и атаковала паука в его же паутине, даже не коснувшись нитей», — объяснила Кросс.

С целью понять, как эти маленькие паучки прокладывают столь сложные маршруты, Кросс и Джексон испытали умственные способности Portia в лаборатории. Они построили платформу, окруженную водой, со смотровой башенкой в центре, с которой паук может наблюдать две другие башенки, на вершинах которых стояли две коробки: одна содержала мертвых пауков, на которых Portia предпочитает охотиться, а другая — опавшие листья (точно не лакомство для Portia). Единственный способ добраться до добычи, не намокнув (этого пауки-скакунчики не любят), — спуститься на платформу, затем выбрать правильную из двух дорожек, ведущую к нужной коробке.

Расположившись на вершине смотровой башенки, пауки внимательно осматривали местность, прежде чем спуститься с башни и подняться по одной из дорожек. Большинство испытуемых выбирали путь, ведущий к еде, даже если это означало отдалиться от добычи и пройти мимо неверной дорожки. Кросс и Джексон утверждают, что пауки планировали маршрут со смотровой башни, а потом следовали ему, возможно, формируя мысленное «представление» карты — впечатляющий когнитивный подвиг для мозга размером едва ли больше макового зернышка. Во время лабораторных экспериментов пауки рода Portia показали способность совершать запланированные походы, чтобы добраться до своей добычи. Portia начинает путь на центральной башне платформы, с которой открывается вид на две коробки, но лишь одна из них содержит потенциальную пищу. Паук должен спуститься с башни на платформу, окруженную водой, и использовать правильный обходной путь, чтобы добраться до добычи

Для еще одной проверки идеи о том, что Portia использует мысленное изображение вещей, Кросс и Джексон позаимствовали классический психологический эксперимент, предназначенный для оценки познавательной способности младенцев. Поскольку маленькие дети, как и пауки, не могут сказать, что у них на уме, идея заключается в том, чтобы выяснить, способна ли удивить та вещь, за которой они наблюдают.

С целью проверить, реально ли удивить Portia, Кросс и Джексон соорудили для пауков витрину с добычей. Сначала они показывали Portia один вид добычи в течение 30 секунд. Потом закрывали заслонку на передней панели витрины и меняли добычу местами, а через 90 секунд снова открывали заслонку. Если бы Portia сначала увидела паука-росянку, а потом паука-кругопряда, как бы она себя повела?

Ученые обнаружили, что если после открытия заслонки Portia видела другую добычу, то вероятность нападения была гораздо ниже, чем когда добыча оставалась прежней. Исследователи утверждают: эксперимент свидетельствует о том, что паук сформировал мысленное представление о добыче в начале испытания, которое не совпадало с тем, что он увидел в конце.

«В эксперименте используются действительно креативные экспериментальные схемы, и он вдохновил нас на собственные исследования», — рассказала зоопсихолог Элизабет Якоб (Elizabeth Jakob), изучающая пауков-скакунчиков в Массачусетском университете Амхерста.

Используя модификацию теста на обходной путь, Кросс и Джексон изучили другие способы и удивились поведению пауков. «Это равносильно тому, чтобы покопаться в мозгу Portia и спросить: «Ну, на что ты обращаешь внимание, Portia? Что для тебя важно?» — говорит Кросс.

Исследователи выяснили, что Portia хорошо разбирается в счете. Используя кенийский вид Portia africana, Кросс и Джексон позволили Portia увидеть несколько объектов добычи со смотровой башенки, а затем поменяли их количество, пока паук находился в пути, а цель была вне поля его зрения. Как оказалось, если Portia видела с башни одного паука-жертву, а прибыв на место, обнаруживала двух, она была менее склонна к нападению.

То же самое справедливо в отношении одного против трех объектов добычи и двух против трех, а также когда паук встречал только один объект после того, как ему первоначально показывали два или более. При тестировании с большим количеством объектов пауки не делали различий между тремя и более, объединяя их все в категорию «много».

Хотя пауки не могут считать «раз, два, три», исследование показывает, что некоторые скакунчики обладают чувством числа, примерно равным человеческому.

Быть крошечным пауком, разгуливающим в дикой природе, — дело рискованное. Хотя представители этого отряда известны своими охотничьими способностями, пауки-скакунчики окружены большими числом других талантливых хищников, включая других пауков, муравьев, птиц, ящериц, жаб и, что самое ужасное, грязевых ос (они могут парализовать скакунчика и отложить в его внутренностях яйца, из которых появятся личинки и заживо съедят паука).

Но эти умные маленькие пауки, как обнаружила Нельсон, умеют выходить из опасных ситуаций. В лаборатории Университета Кентербери разработали тест, чтобы проверить, насколько хорошо Portia может оценивать пути отступления. Хотя пауки умеют плавать, они ненавидят воду, поэтому для эксперимента животное сажали на платформу, окруженную поддоном, наполненным водой. У подопытного было четыре способа добраться по воде до края лотка: все они предполагали прыжки между островками, сделанными из деревянных штырей, торчащих из воды.

Portia оценивает рискованность путей эвакуации с башенки, установленной в лотке с водой, которую паук, естественно, избегает. Чтобы добраться до безопасного края лотка, паук должен прыгать с одного торчащего из воды штырька на другой. Самый безопасный выбор — самый короткий путь, состоящий из наименьшего количества штырьков, который требует наименьшего количества прыжков.

Portia выбирала самый безопасный маршрут, который покрывал кратчайшее расстояние до цели и требовал наименьшего количества прыжков чаще, чем можно было предположить. Но когда испытуемые не выбирали самый безопасный путь, они неожиданно предпочитали самый длинный маршрут с наибольшим количеством штырьков. Оказывается, Portia просто перехитрила тест: самый длинный путь был извилистым, и пауки часто срезали дорогу, пропуская штырьки. «По сути, они просто жульничали», — сказал Нельсон.

Единственная загвоздка была в том, что на выполнение подобных задач у Portia может уйти довольно много времени: иногда несколько часов, а порой намного больше, чем у других пауков-скакунчиков, которых тестировала Нельсон. Исследовательница выявила четкую взаимосвязь между временем, которое паук тратил на изучение маршрута, и вероятностью выбора безопасного пути. По моему мнению, «видеть — значит думать», — отметила ученый. — Portia тратит довольно много времени на изучение маршрута, прежде чем принимает решение».

Можно с уверенностью сказать: по мере того как ученые продолжают изучать познавательные способности пауков-скакунчиков, эти существа будут и дальше удивлять нас своими умственными задатками. И если бы другим семействам арахнидов уделяли столько же внимания, кто знает, что еще мы бы узнали и какие способности скрываются у существ с крошечными мозгами. Скакунчики — не самые большие пауки, но они, вероятно, способны выполнять наиболее сложные модели поведения среди пауков, считает Димитров. «Поэтому, я думаю, мы до сих пор не понимаем, где находится порог, за которым уже не может быть интеллекта, какой мозг для этого действительно не годится, потому что слишком мал», — подытожил исследователь.