空间学习是动物界的一项重要而复杂的技能,因为它有助于动物在食物稀缺时找到食物。诸如蜜蜂和蚂蚁等社会性并生活在群体巢穴中的昆虫已知能做到这一点,现在我们也知道某些蝴蝶也能做到。一项于 8 月 7 日发表在《当代生物学》杂志上的研究发现,Heliconius 蝴蝶属能够进行空间学习。
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根据作者的说法,这些结果为任何蝴蝶或飞蛾物种的长距离空间学习以进行“固定路线觅食”提供了已知的第一个实验证据。Heliconius 或“西番莲藤”蝴蝶是来自南美洲和中美洲的热带蝴蝶,以其多样的翅膀图案而闻名。根据该团队的说法,这些美丽的生物已经进化出一种新颖的蝴蝶觅食行为,包括以花粉为食,并利用大规模的空间信息。
“野生的 Heliconius 似乎能学会可靠花粉源的位置,并建立长期的固定路线,”该研究的合著者、布里斯托大学进化神经生物学家 Stephen Montgomery 在一份声明中说道。“固定路线是学习到的觅食路线,沿着这些路线,食物源在连续几天内被反复返回,这是一种与一些兰花蜂和熊蜂行为相似的高效觅食策略。然而,Heliconius 或任何蝴蝶的空间学习能力尚未经过实验测试。”
在这项研究中,该团队对 Heliconius 蝴蝶进行了空间学习实验,跨越了三个代表生态相关行为的空间尺度。
首先,他们测试了昆虫在由 16 朵人造花组成的网格中学习食物奖励位置的能力。这项测试代表了在单个资源点内的觅食。
接下来,该团队增加了空间尺度,并测试 Heliconius 是否能学会将食物与一个两臂迷宫的左侧或右侧相关联,以代表单个地点内的多个植物。
最后,他们增加了距离,并在法国南部使用了一个称为 Metatron 的室外笼子设施,来测试 Heliconius 是否能在一个 196 英尺宽的 T 形迷宫中学习食物的位置。这个设置代表了地点之间的觅食,更接近 Heliconius 在野外觅食的范围。
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实验表明 Heliconius 确实表现出空间学习的迹象,并且能够记住食物源的空间位置。在未来的研究中,该团队计划测试 Heliconius 是否比不吃花粉的近缘物种更擅长空间学习。理解这一点将有助于揭示增强的认知能力如何被动物的生态学所塑造。
该团队还计划揭示 Heliconius 导航的未知机制。全景视图和其他视觉线索被认为对这些蝴蝶很重要,但这些昆虫除了能看到的东西之外,可能还依赖于其他线索,例如太阳或地磁罗盘。
该研究的合著者、北里奥格兰德联邦大学生物学家 Priscila Moura 在一份声明中表示:“自关于这些蝴蝶空间能力的首个轶事故事发表以来,已经快一个世纪了。现在我们能够提供它们迷人的空间学习的实际证据。而这仅仅是个开始。”