互动科普

乌鸦究竟有多聪明

撰文 贝恩德·海因里希（Bernd Heinrich）

   托马斯·布格尼亚尔（Thomas Bugnyar）

翻译 冉隆华

在美国北方森林中，一位猎人发现，雪地上一具河狸（beaver）尸体旁边，有只渡鸦（Corvus corax，一种鸦科鸟类，中国俗称老鸹、渡鸟）两脚朝天，在地上不停地打滚；一位生物学家艰难地爬上悬崖，给尚未离巢的渡鸦雏鸟套上标记环，而它们的父母则从上面不断抛下松散的石头；远处小木屋旁，一只孤独的渡鸦高声鸣叫，一个被叫声惊动的人抬头张望，发现隐蔽处一只美洲狮（cougar）正要向自己扑来。

估计那3个人都以为自己知道渡鸦在干什么——猎人认为渡鸦假装自己中毒了，诱骗其他渡鸦离开，从而独享河狸尸体；生物学家认为那对渡鸦试图用石头攻击他，想把他赶走；而小木屋旁的人则认为渡鸦是在提醒自己逃命。

以上各种假设并非完全不可信，但我们这些熟悉渡鸦的人，多半会提出其他可能性更大的解释：渡鸦也许是最喜欢嬉戏的鸟儿，它们经常打滚，显然是以此为乐；当食肉动物靠近它们的巢穴，它们常常都要愤怒地敲击，发出响声；渡鸦还会把食肉动物引向自己不能战胜的潜在猎物，所以，渡鸦可能正在把美洲狮引向木屋旁的那个人。

渡鸦的故事不胜枚举，许多故事都表明渡鸦聪明绝顶，但是并没有提供什么实质性的证据。渡鸦有许多不可思议的行为——例如，它们常常把大块板油弄成小片，便于搬走这些食物；它们精确地堆砌饼干，是为了能带着整堆饼干飞走；它们巧妙地处理两个炸面圈，因此能将两块食物同时带走；它们制造埋藏食物的假象，来误导偷窃者……然而，这一切都无法证明渡鸦能够有意识地思考，并作出选择，采取最适当的行动。

仅靠观察毕竟无法排除其他可能性，例如本能或通过机械学习（即死记硬背的学习方式）而完成特定行为。实际上，直到20世纪90年代，大概仅有一项细致的科学实验暗示，渡鸦具有与我们人类相似的逻辑推理能力。这项研究就是原德国哥尼斯堡动物学研究所的奥托·克勒（Otto Koehler）在 1943年公布的系列实验。克勒揭示，通过训练，他养的10岁宠物渡鸦Jakob可以数到7。他的训练方法是，让渡鸦从若干容器当中的一个容器下面取回食物，每个容器的盖子上面都标注着个数不同的点。不过，过去几年的有关研究（大多数由我们完成）最终提供了一些确凿证据，证明渡鸦的确是智慧动物，因为它们能利用逻辑推理来解决问题。此外，我们惊讶地发现，渡鸦甚至能够辨别不同的个体，这种能力与人类的辨识能力十分相似，如果没有这种能力，我们就无法形成社会（最多只能形成类似昆虫那样的小群落）。

解决问题的证据

为了获得系在绳索上的食物，一些成年渡鸦会花几分钟时间来观察，然后一举成功，仅用30秒就准确地完成了多步骤的取食过程。

渡鸦并不是被冠以“聪明”头衔的唯一一种鸟类。过去20年的大量研究成果表明，渡鸦的一些鸦科亲戚（包括个头更小的乌鸦、松鸦、喜鹊和星鸦）都具备令人惊讶的聪明才智。某些鸦科鸟类在这方面的能力似乎能与类人猿媲美，甚至有过之而无不及。例如，星鸦（nutcracke）具有非凡的记忆能力，能记住数以千计的食物埋藏地点，这样的能力足以挑战大多数人；新喀里多尼亚乌鸦（Corvus moneduloides）能够利用露兜树叶子制作工具，并用这些工具取出木头缝隙中的美食——昆虫幼虫。不过，这种非凡的技艺究竟取决于天生的本能还是机械学习，取决于记忆（即过去经历的经验教训）还是推理（选择大脑中的方案并进行评价），目前研究人员还不清楚。

为了分辨到底哪种解释更合理，我们设计了许多实验。在第一次实验中，我们利用拴在绳索上的食物考验渡鸦：为了获得美食，渡鸦必须在栖木上俯身，用嘴喙咬住绳索，不停地把绳索往上拉，将拉上来的绳索放到栖木上，用脚踩住绳索，施以适当的压力，防止绳索滑落，然后松开嘴喙，再次俯身，连续重复上述动作6次以上。

我们发现，一些成年渡鸦会花数分钟时间观察情况，然后一举成功，仅用30秒就完成了这么多步骤，它们事先未做什么准备，也没有犯错。在实验室中训练动物完成一系列动作时，通常采用的方式是：一旦动物正确完成“规定动作”，就会得到食物奖赏，而出现失误，则要受到电击的惩罚。这种方式训练出来的动物，根本不需要了解单一行为对总体结果有什么影响，就能顺利完成一整套动作。然而，我们的实验动物并没有在野外遇到过这项任务，不可能根据过去的经验教训了解该如何完成任务。因此，最简单的解释就是，渡鸦设想了各种可能的办法，并构思出了必须采取的步骤。

羽毛刚刚长出一两个月的渡鸦雏鸟无法胜任这种复杂工作。1岁的渡鸦平均需要6分钟才能解决上述难题，在此期间，它们会试验各种可能办法，例如飞向食物，试图撕断绳索，用嘴喙啄动绳索，猛拉和扭曲绳索等。

在拉绳索的一系列动作中，没有哪个步骤可以得到食物奖赏，要获得食物，渡鸦必须完成整套动作。不过，有人可能会争辩说，每个步骤都能让渡鸦得到“精神”回报，从而促使它继续完成下一步动作，因为食物越来越近了；他们还说，渡鸦并不一定知道每个动作都会让它离最终的愿望（即得到食物）越来越近。但是，这种解释站不住脚。如果每个步骤都要通过反复试验学习才能学会，那么就需要无数次试验，拉绳索的一系列动作可能需要耗时数月的训练时间。但试验中却并没有出现这种情况。渡鸦的行为表明，它们好像知道自己在干什么。

不过，只有当渡鸦的行为合乎逻辑时，我们才能确定它们了解自己在做些什么。例如，如果渡鸦知道它们在干什么，那么它们也应当知道自己已经做了什么。举个例子，它们应当知道，在把绳索上的食物拉上来之后，食物依然被绳索系在栖木上。为了弄清它们是否了解这些情况，在渡鸦把食物拉上栖木之后，我们发出嘘声把它们从栖木上轰走。如果渡鸦放下食物，我们就认为它们知道食物还被系在栖木上；如果它们带着食物飞走（绳子会把食物从它的嘴喙里扯出来），那么它们就不知道这种情况。大多数渡鸦会扔下食物，但是一旦拴在绳索上的食物只是放在（而没有拴在）栖木上，它们总是会带着食物一起飞走。

了解自己的行为，就很少需要或根本不需要试验，而反复试验学习则不需要任何逻辑推理能力。因此，我们设计了其他的试验方案，以确定渡鸦是否可能凭借随意动作，碰巧解决了把食物拉上来这一挑战，而实际上却缺乏逻辑推理能力。这次，我们给没有参与过试验的渡鸦设置了相似的难题，不过为了把食物拉上来，渡鸦必须把越过横杆的绳索向下拉才行。我们希望在渡鸦看来，这种作法是不合逻辑的。

在这种情况下，渡鸦仍然心系食物。它们研究装置，用嘴喙啄动绳索，或使劲拉动绳索，偶尔能使食物靠近一点点，然而它们很快又放弃了。尽管以前那套拉/踩/松的标准动作能够让它们轻易得到食物，但是这次却没有一只渡鸦成功拿到食物。因此，我们认为，渡鸦能够在第一次实验中，很快掌握拉绳索取食物的全套动作，仅仅是因为那是符合逻辑推理的。显然，渡鸦有能力在自己的大脑里对行为进行检验，并预测其后果。大多数动物都缺乏这种能力，或者能力极为有限，生物适应性可以充分解释这一现象。

复杂环境进化智慧

能辨别个体的动物的社会生活，通常被视为动物智慧进化的动力。在这层意义上，预测其他个体反应的能力，让作出预测的动物本身受益无穷。

一些异常精确的行为可以在大脑比针尖还小的动物中代代相传，这一过程仍是生物学上一大谜案。例如，一种黄蜂一出生就开始熟练地制作糊浆，用来精确构建巢穴；另一种黄蜂则利用泥土制作形状完全不同却也非常特别的泥土巢穴。与此类似，各种鸟类也先天遗传了精确制作鸟巢的本能。所有家燕（barn swallow）都用泥土在架上筑巢，风干后会变得异常坚硬；崖燕（cliff swallow）则用泥土建造形如烤炉的巢穴，只留出一个小小的圆形入口。

这些十分复杂的行为都不是通过学习而获得的，也没有依赖于思维（虽然学习和思维可以改变某些先天遗传的行为）。我们都知道，思维和逻辑非常不可靠，有可能造成许多严重后果。现在，最大的问题在于，如果行为能如此精确地编码和遗传，那么为什么一些动物（包括我们人类）还会陷入糊涂的境地呢？为什么它们没有像大多数动物那样一生下来被赋予“正确行事”的能力，只能在经历了许多事情，甚至酿成大错之后才变聪明呢？

通常的答案是，这类动物是在不可预测的复杂环境中进化出来的，在这种环境中预先设定某种行为是不恰当的。如果一种动物能辨别不同的个体，而与它一起生活的其他动物也能反过来辨别这种动物的不同个体，那么这种环境对每个个体来说确实都非常复杂。因此，能辨别个体的动物之间的群居生活，常常被视为智慧进化的动力：在这种环境中，其他个体已经成为主要的环境因素，因此预测其他个体反应的能力就变得极为重要了。这些观点引导着我们去思考渡鸦的群居环境，试图理解渡鸦会比其他大多数动物变得更加聪明的原因。

环境造就渡鸦

为了生存，渡鸦必须从小就学会“嬉戏”，与狼共舞，适应复杂多变的自然环境。尽管这些“清道夫”很少杀生，但它们常常冒着生命危险，力图从猛兽的血盆大口下抢得一杯羹。

渡鸦的进化历史表明，它们必须适应不断变化的环境。渡鸦基本上是机会主义者，虽然它们也从事一些捕食活动，但已经演变成专门靠其他动物捕杀的猎物为生的动物了。为渡鸦提供食物的食肉动物行为难测，也可能置渡鸦于死地。通过反复试验的方法形成条件反射，似乎要付出生命的代价，因为一次错误就可能让渡鸦丧命；完全按照天生的本能反应应对捉摸不定的食肉动物，可能同样危险。

渡鸦之间争夺食物的方式，也需要它们应对不断变化的环境。几对地头蛇似的渡鸦试图独霸食物来源，而为数众多的小渡鸦和弱势渡鸦的对策则是联合起来，共同对抗地头蛇。值得注意的是，渡鸦群体为了获得食物而采取的相同行为，利用数量优势去降低危险程度的生活习性，都使资源争夺更加白热化。

食肉动物能够提供丰盛的食物，但它们很快就会把食物吃光。越早参与食物争夺，获得的食物回报就越多，它们宁可在食肉动物还在进食的时候就靠上去分一杯羹。为此，渡鸦必须能够预测食肉动物的行为，例如，食肉动物是否有可能发起攻击，什么时候发起攻击，食肉动物能跳多远，如何分散它的注意力等。在渡鸦打食物的主意之前，就必须胸有成竹，贸然行动只能招来杀身之祸。

实际上，幼年的渡鸦会用更加安全的方式来“体验生活”。它们不必为食物操心，但还是会经常接触狼和其他大型食肉动物，降落到这些动物附近，咬它们的屁股，从而“测试”这些动物的反应。这种行为不太可能是深思熟虑的结果，而是渡鸦的一种“嬉戏”方式。大量相关的科学文献将这种“嬉戏”定义为没有任何立竿见影的效果，但是通常都具有一种终极功能的行为。这种行为并非故意为之，却是十分有用的。

甚至连幼鸦都认识到，去咬食肉动物是危险的（它们在咬的时候会表现出恐惧），因此，肯定是天生的本能刺激它们从事这种活动，因为危险的嬉戏最终有助于生存。这种行为大概会给它们提供经验，从而判断自己可以在离食肉动物多远的地方嬉戏。通过这种挑衅行为，渡鸦很快就认识到哪些动物值得信任，哪些距离是安全的。另一方面，渡鸦经常出现在食肉动物周围，这些大型动物就逐渐习以为常，不再理会渡鸦了。但是，与危险的食肉动物共舞，只是为了最终获得丰富食物而采取的一种手段而已。

食物来源常常稍纵即逝（例如，美国缅因州丛林中，鹿的尸体在一、两天内就被吃得精光），这就促使动物先将食物搬走，然后慢慢享用。同其他鸦科鸟类一样，渡鸦也会埋藏食物。在争夺一具尸体的时候，渡鸦忙着搬走一块又一块食物，将它们掩藏起来，并用一些杂物加以伪装，使其他动物根本看不出来。此外，像其他许多鸦科鸟类那样，渡鸦能够准确记住无数埋藏食物的地点，并且在数小时或数日之内取用这些食物。与大多数埋藏食物的鸟儿不同的是，渡鸦还会仔细地观察竞争对手的埋藏行为，不仅记住自己埋藏食物的准确位置，而且还记下它们所见到的其他渡鸦埋藏食物的准确位置。

嬉戏与埋藏食物

嬉戏为幼鸦提供了经验，提高它们日后埋藏食物的技能。埋藏食物的时候，如果其他渡鸦在场，它们常常会拖延埋藏时间，时刻警惕着这些窥探到自己秘密的潜在偷窃者。

了解到与食肉动物共舞，明显有助于渡鸦学会审时度势，并采取相应行动之后，我们决定设计实验，检验嬉戏是否真正有助于幼鸦获得灵活多变的能力。埋藏食物的行为给这项研究提供了极大方便。我们还模拟森林的自然状况，设计了一座大型鸟舍，为实验提供了方便的场所。

我们发现，与以前看到的情况一样，渡鸦在埋藏食物的时候都相互回避。它们偏爱单独埋藏食物，或者用树木、石头挡住其他渡鸦的视线。埋藏食物的渡鸦还试图赶走潜在的偷窃者。我们还发现，这些埋藏食物的技能起源于天生的嬉戏行为，这种行为会刺激它们的玩伴作出回应，使渡鸦学会如何采取适当的应对措施。这种学习过程在幼鸦离开鸟巢后不久就开始了，它们会和兄弟姐妹们一起，跟着父母学习如何辨别种类繁多的小食物，例如昆虫和果实。

鸟巢中的幼鸦以及离巢才几天的幼鸦，会用嘴喙操控各种物品，喜欢挑逗狼的尾巴。这种行为被确定为嬉戏，因为它没有带来任何立竿见影的好处，却需要花费时间和精力，或承担风险。实质上，这些物品和狼的尾巴都是“玩具”。在用一窝驯化的渡鸦进行的实验中，我们担当起母鸦的职责，每天引导幼鸦。幼鸦总是忙于啄动细枝、树叶、花朵、松果、鹅卵石、烟蒂、硬币和其他物品，这些东西是我们“种植”在地里的。数天后，幼鸦基本忽略了不可食用的物品，而急于寻找可以食用的物品。嬉戏似的物品控制行为为它们积累了认识环境的经验。在这一阶段，幼鸦通常仍由母鸦提供食物，所以它们能够无忧无虑地从事这些明显没有价值的事情，这些行为的好处只有日后才显现出来。

在幼鸦学习辨别可以食用和不可食用物品时，它们同时学会和增强了食物埋藏技能。最初，它们不加选择地埋藏一些容易引起它们注意的物品。后来，它们会把物品塞到缝隙中，让它们不容易被发现。一两个月后，尚未独立的渡鸦会用杂物来掩盖这些物品。这些幼鸦离巢后还要跟随兄弟姐妹和母鸦共同生活几个月时间，因此它们通常要在其他幼鸦和母鸦的眼皮下面掩藏物品，常常遭到同伴“盗窃”。我们想知道的是，埋藏不可食用物品的游戏是否有助于渡鸦获得预测其他渡鸦行为的能力，从而能够在日后成功地埋藏和保卫自己的宝贵食物。

早期经验最终是否影响成年渡鸦的行为，要用实验检验这一点就面临一个问题：我们很难控制一个渡鸦所获取的经验。不过，我们注意到，渡鸦也观察我们实验人员，取走我们背着它们埋藏的食物。而我们的行为是自己能够控制的！为了实验，我们委托一个人扮演“偷盗者”，他总是偷窃幼鸟在嬉戏时埋藏的物品，而另一个人总是观察渡鸦埋藏物品，但是从不偷窃这些物品。等这些渡鸦长大之后，在同样的实验条件下，我们会给它们提供更多食物，而不是不可食用的物品。这次，我们让那两个人之中的一个站在一边袖手旁观。

面对原先的那位偷窃者，渡鸦在埋藏食物之前明显会拖延时间（好像在等偷窃者出现注意力不集中的情况）。一旦偷窃者接近埋藏食物的地点，它们便会取走食物。相反，对于先前没有“不良记录”的友好者，渡鸦在埋藏食物的时候就没有明显的拖延，在他接近埋藏食物处时，渡鸦也会无视他存在。这个实验不仅表明渡鸦在遭到偷窃后会改进埋藏技能，而且还表明它们能够辨别不同的个体（在此案例中是人）。

区分“知情者”

渡鸦具有解释或预测其他渡鸦行为的能力。它们能辨别不同的个体，能记住跟自己的行为相关的其他渡鸦。它们的行为，往往产生于自己的知情状况和对其他渡鸦反应的预测。

正如我们描述的那样，野生渡鸦通常成群采食，花费许多时间忙于埋藏食物，以备日后所需。此外，一只渡鸦常常有几十个食物埋藏地点，在这种情况下，任何一只渡鸦几乎都不可能赶走碰巧经过自己的食物埋藏点的渡鸦。不过成年渡鸦会把食物分散埋藏，遍布在数平方千米的区域内，大大降低了竞争者看见自己埋藏食物的几率，也减少了必须赶走的潜在食物偷窃者的数量。当然，在我们的鸟舍范围内，渡鸦通常只能在众目睽睽下埋藏食物，这为我们提供了机会，用实验确定渡鸦是否能够像区别对待不同的人那样，根据竞争对手的不同情况（比如它们是否看到自己埋藏食物）来区别对待它们。

我们重新进行了一系列试验，利用已知的、渡鸦能够相互辨别的知识，设定了“知情者”渡鸦和“不知情者”渡鸦：前者能够看到指定渡鸦埋藏食物的地点，后者则无法看到。然后，我们把埋藏食物的渡鸦与两种不同的竞争对手进行配对，情况很像我们在观察幼鸦对偷窃者和非偷窃者反应的实验。不过，这些实验要求对鸟舍进行一些改造。

我们把鸟舍的大块区域作为埋藏食物的地点，用不透明的墙再隔出一个小隔间，在墙上开凿一个观察孔，并在观察孔前面放置一根栖木，上面可以站一只渡鸦；这只渡鸦通过观察孔能够观察主区域里渡鸦埋藏食物的情况。旁边的一个类似隔间里，也有一只渡鸦，不过其观察孔被帘子挡住。因此，两只渡鸦都能听见渡鸦埋藏食物的情况，却只有一只渡鸦能看见埋藏食物的情况。

5分钟之后，我们允许两个小隔间里的渡鸦进入食物埋藏区找寻食物，激励它们去观察食物埋藏者的动作。实际上，知情渡鸦通常在栖木上努力观察埋藏食物的情况；而不知情渡鸦试图拉开帘子偷看（我们发现，必须缚牢帘子，帘子才不会被拉开）。渡鸦埋藏了3处食物之后，我们把它从大隔间弄走，5分钟后又把它弄回去，让它取回自己埋藏的食物。它既可以当着知情者或不知情者的面取回食物，也可以背地里偷偷地取回食物。对于埋藏者来说，这两个潜在的偷窃者处于从属地位，这样它们就无法压制住隐藏者为保卫隐藏的食物所作出的反应。

食物埋藏者通常在偷窃行为似乎快要发生的时候取回食物。实验表明，埋藏者在与知情者配对的时候，它们取回食物的次数比与不知情者配对或者单独出现的时候要多得多。此外，当知情者进入埋藏食物地点两米范围内，食物埋藏者就赶走知情者，而对不知情者视而不见。我们推测，食物埋藏者记住了哪些渡鸦观看过自己埋藏食物，以后就区别对待它们，就像给它们贴上了“小偷”标签一样。它们显然预测了知情者的意图，并且防备可能发生的偷窃行为。不过，知情者也防备着食物埋藏者的防御行为：如果食物埋藏者在场，知情者就不会直接走向埋藏食物的地方，而是等到埋藏者走出一段距离才付诸行动。这些实验结果表明，知情状况和反应预测能够解释渡鸦的这些行为。

事实上，还存在着另外一种可能的解释，也许埋藏食物的渡鸦并不知道知情者看到自己埋藏食物，只是知情者在无意间留下了一些微妙的暗示，埋藏食物的渡鸦读懂了这些暗示，才采取了相应的反偷窃对策。我们设计了另一种类似的实验，试图检验这种解释是否成立。我们让一个实验人员去埋藏食物，然后把渡鸦放入食物埋藏区。如果两只知情渡鸦一起被放进去，它们便争先恐后地去偷那个人埋藏的食物。反过来，把一只知情渡鸦与一只不知情的地头蛇似的竞争性渡鸦（它可能攻击偷窃者而获取埋藏食物）一同放入时，知情者明显采取了拖延战术，四处闲逛的时间平均增加了10倍，直到不知情的渡鸦离开一段距离之后，才接近埋藏点。这些结果与我们根据第一次实验的结果作出的预测完全相同。尽管无法完全排除“微妙暗示”的可能性，但这种情况不太可能是真的。我们的发现强烈地暗示，乌鸦能够做出这些精巧的行为，是因为它们拥有解释或预测其他渡鸦行为的能力。

渡鸦在想什么

渡鸦利用某种智力状态来引导它们的行为。为了提高自己的生存能力，它们充分利用了逻辑推理、识别力和判断力，因此分布广泛，遍及世界各地。

动物不能向我们报告它们的思想，因此研究它们的精神状态困难重重。实际上，我们不知道其他动物在想些什么，也许永远不可能知道，我们甚至不知道其他人在想些什么。然而，按照科学传统，遵循奥卡姆剃刀原理（Occam’s Razor），接受最简单的解释，我们就能得出结论：我们的实验一致证实，渡鸦拥有某种智慧，来引导它们的行为。拉绳索的实验结果表明，渡鸦利用了逻辑推理。偷窃和反偷窃的策略表明，渡鸦会根据自己的竞争者的实际情况（它们有没有看到自己埋藏食物）来判断竞争者的行为。然后，它们将所有信息综合起来，判断应该采取哪种埋藏和取回食物的策略。

渡鸦的确会学习，但仅靠学习还不能解释我们观察到的所有行为，因为行动几乎在瞬时完成，没有经过任何反复试验的过程。我们推测，渡鸦天生遗传了嬉戏行为，在嬉戏的过程中积累经验，这是它们能够学习的前提。后来，学习转化为有意识的分析能力，即使用逻辑推理的能力。对于充斥着竞争者和食肉动物、情况复杂难以预测的群居环境而言，逻辑推理能力非常有用。这种能力还可以创造出新颖的解决问题的办法，例如把系在绳索上的食物拉上来。

我们不知道渡鸦的这种能力在人类以外的动物中有多么不同寻常。但我们怀疑，虽然这种能力在动物身上并不罕见，但一般局限于特定任务，因为动物所处环境不同，潜在的本能和学习倾向相去甚远。然而，与大部分其他动物相比，渡鸦的这种能力更为全面。我们之所以这样认为，是因为我们所了解的其他鸟类都不能像渡鸦那样嬉戏，也就无从接触如此变化多端的偶然因素，进而获得“智慧”。可能正是这种能力，使得渡鸦成为世界上自然分布最广泛的鸟类——它们与人类一样，足迹遍及全世界的各个角落。