动物界的王牌教师,居然只有米粒儿大 | 教师节快乐!

文摘   艺术文化   2020-09-09 17:35  

你知道第一个获得“教师资格证”的动物老师是谁吗?

图片:blog.mangotours.com

没错!就是这种只有几毫米长的蚂蚁。


1992年,科学家制定了动物界“教师资格证”的三大考核标准:

1

教师在学生面前改变平时的行为

2

教学需要付出成本

3

学生在经过教学后能更快获得技能

没想到,直到2006年,人们才第一次证实了符合这三条标准的动物:切胸蚁(Temnothorax albipennis)。


教导有方的切胸蚁


切胸蚁老师教授的技能是“认路”。与大多数蚂蚁不同,切胸蚁认路不是靠化学物质,而是通过记住垂直地标,就像我们旅游时记住建筑一样。所以,如果切胸蚁发现了美味,想要把食物的位置告诉同伴,没法只是留下信息素,而是需要采用教学手段教会同伴路径。

图片:blog.mangotours.com

切胸蚁的教学采用VIP一对一授课老师全程亲自指导与学生实时互动,具体教学方式称为“串联跑”。

首先,切胸蚁老师招来一个切胸蚁学生,让学生跟着走。老师每向前走一点,就会停下等待学生记住地标。在记地标的过程中,学生总是兜兜转转,老师则会耐心等待或相随,以防学生跟丢。在学生学会从巢到食物的路径后,还要回头走一遍食物到巢的路,以便掌握巢与食物的相对位置。

老师与学生。  图片:Nigel Franks & Tom Richardson, 2006, Natue

“串联跑”教学虽然免费,但是却需要老师付出成本。研究发现,不带学生的切胸蚁从巢到达食物的速度可以快4倍。更长的时间则意味着老师面临被捕食的危险。但老师的付出不是没有回报,经过学习的学生可以比独自搜索更快找到食物,因为它们已经掌握了重要的知识:食物的位置和巢穴周围的环境。学成之后,学生也可以成为一名教师,教会另一只切胸蚁。

图片:Alex Wild

在学习过程中,切胸蚁老师还会通过触觉信号评估学生知识的掌握情况,再进行下一步教学。换句话说,每次继续学习之前,老师都会等待学生轻拍自己(的屁股)以确定学生掌握。并且,老师还会根据两者距离来判断前进的速度

切胸蚁学生通过拍老师大腿或屁股表示掌握了。图片:Norasmah Basari & N. Franks

老师耐心,学生也不负期望。切胸蚁学生绝对称得上学霸。研究发现,切胸蚁学生返回巢穴的路径并不复制串联跑的路线,而是走了一条比老师教的更快、更直线的路径。这是它们自己对所获得知识的理解。


授人渔 vs 授人鱼


切胸蚁的手把手教学确实费心费力,所以有时它们也会转变教学策略,从“授人渔”变成“授人鱼”。

这个教学转变通常发生在切胸蚁搬家的过程中。切胸蚁的家建造在岩石的裂缝中,由沙砾和小石头筑成的墙包围。这样的家大多是危房,所以切胸蚁经常搬家。一旦有一只切胸蚁发现合适的新家,它们就考虑举家搬迁。而这只背负家族未来的切胸蚁,就需要考虑怎么把一大家子以最快的速度带到新家

实验中的切胸蚁们被标上了颜色。图片:Alex Wild 

通常,这只切胸蚁会先通过“串联跑”教会一些伙伴新家的路线。但这样的一对一教学显然效率太低。于是,当足够数量的蚂蚁通过“串联跑”掌握了路线后,切胸蚁群就会选择将“授人渔”转化为“授人鱼”。已经掌握路线的切胸蚁,会直接背起没学过路线的伙伴奔赴新巢。但由于被背起的切胸蚁是向后看的,所以它没法学会这条路线。

切胸蚁在搬家时抱起同伴或幼虫。图片:

Norasmah Basari, et al. 2014, The Science of Nature

那被授以渔的切胸蚁是随机挑选的吗?并不是。研究发现,有经验的切胸蚁比没有经验的年轻切胸蚁更有可能参与到“串联跑”的教学活动中,无论是作为老师还是学生。这也许在告诉我们,当能学的时候就赶紧多学吧,不然日后的学习机会也轮不上你了。

一对师徒在走路。图片:Wikipedia

长久以来,科学家认为教学需要复杂的认知能力,是人类的专利。但自2006年以来,人们认证了猫鼬(Suricata suricatta), 斑鸫鹛(Turdoides bicolor), 壮丽细尾鹩莺 (Malurus cyaneus) 和切胸蚁等动物的“教师资格”。越来越多的“认证”动物老师告诉我们:作为一种通过社会学习传递信息的方式,教学无疑是有效的,是一种被大自然选择的进化行为。但不管是人类还是动物,对于每个老师来说,教学是有成本的,是辛苦自己,不遗余力的帮助他人,贡献社会的伟大行为

切胸蚁教学中。  图片:Stephen Pratt





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9月10日

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参考文献

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1.Franks NR, Richardson T. 2006. "Teaching in tandem-running ants". Nature. 439 (7073): 153.

2.O'Shea-Wheller TA, Sendova-Franks AB, Franks NR. 2016. "Migration control: a distance compensation strategy in ants". Die Naturwissenschaften. 103 (7–8): 66.

3.O'Shea-Wheller TA, Wilson-Aggarwal DK, Edgley DE, Sendova-Franks AB, Franks NR. 2016. "A social mechanism facilitates ant colony emigrations over different distances". The Journal of Experimental Biology. 219 (Pt 21): 3439–3446.

4.Norasmah Basari, Benita C. Laird-Hopkins, Ana B Sendova-Franks, Nigel R Franks Trail laying during tandem-running recruitment in the ant Temnothorax albipennis. 2014. The Science of Nature 101(7)


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