鱼类会使用问题解决和发明工具

新的发现表明，鱼类能够进行复杂的心理运算，从而重塑我们对水下动物智能的看法

在帕劳密克罗尼西亚群岛附近潜水时，进化生物学家贾科莫·伯纳迪亲眼目睹了一些不寻常的事情，并幸运地将其拍摄下来。一条橙点猪齿鱼 (Choerodon anchorago) 通过向沙子中吹水，挖出了一只埋在沙子里的蛤蜊，用嘴叼起软体动物，将其带到 30 码外的一块大石头旁。然后，通过几次快速的头部甩动和恰到好处的释放，这条鱼最终将蛤蜊在石头上砸开。在随后的 20 分钟里，这条猪齿鱼吃了三个蛤蜊，使用相同的行为序列将它们砸碎。

伯纳迪是加州大学圣克鲁兹分校的教授，他被认为是第一位拍摄到鱼类展示工具使用的科学家。无论如何衡量，这都是鱼类非凡的行为。长期以来，人们一直认为工具使用是人类独有的，直到过去十年，科学家们才开始欣赏哺乳动物和鸟类以外的这种行为。

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伯纳迪的视频每次观看都会揭示新的亮点。最初，我没有注意到这只富有进取心的猪齿鱼并没有像我们可能期望的那样挖掘蛤蜊——通过从嘴里喷射水柱。这条鱼实际上是背对着目标，并猛地关上鳃盖，产生一股水脉冲，就像你合上一本书时产生一股气流一样。而且这不仅仅是工具的使用。通过使用一系列在时间和空间上分离的灵活行为，这条猪齿鱼是一位规划者。这种行为让人想起黑猩猩使用树枝或草茎从白蚁巢中取出白蚁。或者巴西卷尾猴使用重石砸碎坚硬的坚果，并用扁平的巨石作为砧板。或者乌鸦将坚果扔到繁忙的十字路口，然后在红灯时俯冲下来，捡起被车轮碾碎的碎片。

我们的猪齿鱼在到达目的地一半的路程时停下来，尝试一块躺在沙滩上的小石头。它漫不经心地敲了几下，然后又继续赶路，仿佛它已经决定这块石头不值得它浪费时间。（谁能不理解这些被误导的尝试以及它们如何反映了凡人生命的脆弱性呢？）

对于任何动物来说，这些都是令人印象深刻的认知壮举。它们是由鱼类完成的，这显然颠覆了仍然普遍存在的假设，即鱼类处于动物智能频谱的暗淡末端。正如伯纳迪那天所看到的并非个例一样，科学家们已经在澳大利亚大堡礁上的绿唇鱼（也称为黑斑猪齿鱼 (Choerodon schoenleinii)）、佛罗里达海岸附近的黄头濑鱼 (Halichoeres garnoti) 以及水族馆环境中的六带濑鱼 (Thalassoma hardwicke) 中发现了类似的行为。在六带濑鱼的案例中，这只被圈养的鱼被喂食了太大而无法吞咽，又太硬而无法仅用下颚咬碎的颗粒。这条鱼将其中一颗颗粒带到水族箱中的一块石头旁，并像猪齿鱼砸蛤蜊一样将其砸碎。观察到这一点的波兰弗罗茨瓦夫大学的动物学家卢卡什·帕什科看到这条濑鱼进行了 15 次颗粒砸碎行为，并且在圈养数周后才首次注意到这一行为。帕什科将这种行为描述为“非常一致”和“几乎总是成功”。

顽固的怀疑论者可能会指出，这种事情不是真正的工具使用，因为鱼类并没有像人类用斧头劈柴或黑猩猩用棍子获取美味白蚁那样，挥舞一个物体来操纵另一个物体。帕什科本人将濑鱼的行为称为“类似工具”。但这并不是贬低这种行为，因为正如他所指出的，用单独的工具砸碎蛤蜊或颗粒对于鱼类来说根本不是一种选择。首先，鱼类没有配备抓握肢体。此外，水的粘度和密度使得用孤立的工具难以产生足够的动量（尝试在水下将核桃壳扔向石头砸碎）。而用嘴夹住工具，这是鱼类的另一个实际选择，效率低下，因为食物碎片会漂走，最终会被其他饥饿的游泳者抢走。

专家瞄准

正如猪齿鱼用水作为移动沙子的力量一样，射水鱼 (Toxotes) 也用水作为力量——只是这次是作为狩猎弹丸。这些四英寸长的热带神射手——银色的身体两侧点缀着一排漂亮的黑色斑块——主要栖息在从印度到菲律宾、澳大利亚和波利尼西亚的河口、红树林和小溪的咸淡水域中。它们的眼睛足够宽阔、硕大且灵活，可以实现双眼视觉。它们还有令人印象深刻的下颚突出，它们用它来制造某种枪管。通过将舌头压在上颚的凹槽上，并突然压缩喉咙和嘴巴，射水鱼可以将一股尖锐的水柱喷射到空中 10 英尺远——有些个体在三英尺远的距离上的准确率接近 100%。可怜的是栖息在这些鱼潜伏的水域上方的树叶上的甲虫或蚱蜢。

这种行为非常灵活。射水鱼可以单发喷水，也可以像机关枪一样连发。目标包括昆虫、蜘蛛、幼蜥蜴、生肉块、典型猎物的科学模型，甚至观察者的眼睛——以及他们点燃的香烟。射水鱼还会根据猎物的大小装填武器，对于较大、较重的目标使用更多的水。经验丰富的射手甚至可能会瞄准垂直表面上猎物的正下方，将其直接击落到水中，而不是更远处的陆地上。

用水作为弹丸只是射水鱼的众多觅食选择之一。大多数时候，这种鱼像普通鱼一样在水下觅食。如果食物就在水面一英尺之内，它们可能会采取更直接的方式，跳起来用嘴抢走。

射水鱼成群生活，它们具有出色的观察学习能力。它们的狩猎技巧并非预装的，因此新手只有经过长时间的训练才能成功射击快速移动的目标。在德国埃尔朗根-纽伦堡的弗里德里希-亚历山大大学研究圈养射水鱼的研究人员发现，即使目标移动速度只有每秒半英寸，没有经验的个体也无法成功击中目标。但是，在观看另一条射水鱼 1000 次（成功和不成功）击中移动目标的尝试后，新手能够成功射击快速移动的目标。科学家们得出结论，射水鱼可以假设另一条射水鱼的视角，从远处学习一项困难的技能。生物学家称之为“视角采择”。射水鱼所做的可能不需要像一只圈养的黑猩猩那样高的认知水平，后者曾将一只受伤的椋鸟带到树上，以帮助它重新飞回空中，但这仍然是一种从另一个角度把握事物的方式。

高速录像显示，这些鱼根据飞行猎物的速度和位置使用不同的射击策略。当使用研究人员描述为“预测领先策略”时，射水鱼会调整其水柱的轨迹，以考虑飞行昆虫的速度——如果目标移动速度更快，它们会瞄准目标更远的前方。如果目标飞得很低（通常在水面以上不到七英寸），射水鱼通常会使用另一种策略，研究人员称之为“转动射击”。这种动作包括鱼在水平旋转身体以匹配目标的横向运动的同时开火，从而使水柱“跟踪”目标在其空中的路径。这些鱼会让任何四分卫感到骄傲。

射水鱼还可以通过学习控制表观目标大小以及鱼相对于目标位置的物理定律来补偿水到空气过渡产生的光学畸变。拥有如此通用的“鳍规则”使射水鱼能够从不熟悉的角度和距离评估物体的绝对大小。我想知道射水鱼是否也练习昆虫学，通过视觉识别昆虫，以了解它们是否美味，是否太大而无法食用或太小而懒得理会，或者是否会蜇人。

最有可能的是，射水鱼喷射水柱的时间至少与人类投掷石头的时间一样长，而且我怀疑濑鱼早在我们的祖先开始在铁器时代用热金属敲打砧板之前就用石头砸开蛤蜊了。但是，当意外情况需要我们临时应变时，鱼类是否能像我们一样自发地发明工具使用呢？2014 年 5 月，一项研究重点介绍了大西洋鳕鱼在为水产养殖研究而被圈养期间的创新工具使用案例。每条鱼的背部靠近背鳍处都贴有彩色标签，研究人员可以通过标签识别每条鱼。饲养箱有一个自动喂食器，由一根末端带有环的绳子激活，鱼很快就学会了，它们可以通过用嘴抓住环并拉动它来释放一小块食物。

显然，一些鳕鱼发现它们可以通过将环钩在自己的标签上并游开一小段距离来激活喂食器。这些聪明的鳕鱼通过数百次“测试”磨练了它们的技术——它变成了一系列微调的、有目标的、协调的动作。它还展示了真正的改进，因为创新者能够比用嘴获取食物快几分之一秒的时间抓住颗粒。鱼类通常被期望与外来设备互动来喂饱自己就已足够令人印象深刻，但有些鱼类在这种情况下设计出一种使用标签的新方法，这表明了鱼类的灵活性和创造力。

鱼类对工具的使用似乎仅限于少数鱼类群体。澳大利亚鱼类生物学家库伦·布朗认为，濑鱼尤其可能是鱼类对哺乳动物中的灵长类动物和鸟类中的鸦科动物（乌鸦、渡鸦、喜鹊和松鸦）的回应，它们拥有超出预期的工具使用案例数量。这可能仅仅是因为水下生活提供的机会比陆地生活少。但我们确实知道，猪齿鱼和射水鱼是进化在解决问题方面无限能力的典型例子，而且它们可能会发现自己在其他鱼类中有很多同伴。