Введение

Измерение когнитивных способностей головоногих

Интеллект головоногих – это оценка когнитивных способностей класса моллюсков головоногих. Интеллект обычно определяется как процесс приобретения, хранения, извлечения, комбинирования, сравнения и переосмысления информации и концептуальных навыков. Хотя эти критерии сложно измерить у нечеловеческих животных, головоногие являются наиболее интеллектуальными беспозвоночными. Изучение интеллекта головоногих также имеет важное сравнительное значение для более глубокого понимания познания животных, поскольку оно основано на нервной системе, принципиально отличной от нервной системы позвоночных. В частности, подкласс Coleoidea (кальмары, каракатицы и осьминоги) считается наиболее интеллектуальными беспозвоночными и важным примером продвинутой когнитивной эволюции у животных, хотя интеллект наутилусов также вызывает растущий интерес у зоологов. Объем интеллекта головоногих и их обучаемости является предметом споров в биологическом сообществе, что усложняется присущей сложностью количественной оценки интеллекта беспозвоночных. Несмотря на это, впечатляющая способность к пространственному обучению, навигационные навыки и охотничьи техники головоногих широко признаны. Головоногих сравнивают с гипотетическими разумными внеземными существами из-за их интеллекта, развившегося независимо от млекопитающих.

Размер и структура мозга

У головоногих большие, хорошо развитые мозги, и их отношение массы мозга к массе тела – самое высокое среди беспозвоночных, занимая промежуточное положение между показателями эндотермических и эктотермических позвоночных. Нервная система головоногих – наиболее сложная среди всех беспозвоночных. Гигантские нервные волокна мантии головоногих на протяжении многих лет широко используются в качестве экспериментального материала в нейрофизиологии; их большой диаметр (обусловленный отсутствием миелинизации) облегчает их изучение по сравнению с другими животными.

Хищничество

В отличие от большинства других моллюсков, все головоногие – активные хищники (с возможными исключениями большого кальмара с большими плавниками и кальмара-вампира). Вероятно, необходимость находить и захватывать добычу стала главной движущей силой эволюции их интеллекта. Крабы, основной источник пищи для большинства видов осьминогов, представляют значительные трудности из-за своих мощных клешней и способности измотать дыхательную систему головоногого во время продолжительной погони. Чтобы справиться с этими трудностями, осьминоги предпочитают искать ловушки для лобстеров и красть приманку из них. Также известно, что они забираются на рыболовные суда и прячутся в контейнерах с мертвыми или умирающими крабами. В неволе головоногих замечали вылезающими из своих аквариумов, преодолевающими расстояние по полу лаборатории, проникающими в другой аквариум, чтобы поесть крабов, и возвращающимися в свои собственные аквариумы.

Сообщение

Хотя их часто считают не самыми социальными животными, многие головоногие моллюски на самом деле обладают развитой социальной структурой; когда они оказываются изолированными от сородичей, некоторые виды наблюдаются, объединяющимися в стаи с рыбами. Головоногие моллюски способны визуально общаться, используя широкий спектр сигналов. Для передачи этих сигналов они могут варьировать четыре типа элементов коммуникации: хроматические (окраска кожи), текстура кожи (например, шероховатая или гладкая), поза и локомоция. Такие изменения во внешнем виде тела иногда называют полифенизмом. Некоторые головоногие моллюски способны быстро изменять цвет и рисунок кожи благодаря нервному контролю над хроматофорами. Эта способность, вероятно, изначально развилась прежде всего для маскировки, но кальмары используют цвет, узоры и вспышки для общения друг с другом в различных брачных ритуалах. Было обнаружено, что осьминоги становятся более общительными под воздействием психоактивного препарата МДМА. Кальмар Гумбольдта демонстрирует необычайное сотрудничество и коммуникацию в своих охотничьих техниках. Это первое зафиксированное наблюдение кооперативной охоты у беспозвоночных. Считается, что кальмары немного менее интеллектуально развиты, чем осьминоги и каракатицы; однако различные виды кальмаров гораздо более социальны и проявляют более сложные социальные коммуникации, что заставляет некоторых исследователей заключать, что по уровню интеллекта кальмары сопоставимы с собаками.

Учиться

В лабораторных экспериментах осьминогов легко обучить различать различные формы и узоры, и одно исследование пришло к выводу, что осьминоги способны к обучению, наблюдая за другими; однако этот вывод оспаривается. Также было замечено, что осьминоги играют: они неоднократно выпускают бутылки или игрушки в круговой поток в своих аквариумах, а затем ловят их. Цефалоподы явно получают пользу от обогащения среды обитания, что свидетельствует о поведенческой и нейронной пластичности, не свойственной многим другим беспозвоночным. В исследовании социального обучения обычным осьминогам (наблюдателям) разрешили наблюдать за тем, как другие осьминоги (демонстраторы) выбирают один из двух объектов, различающихся только по цвету. Впоследствии наблюдатели последовательно выбирали тот же объект, что и демонстраторы. И осьминоги, и наутилусы способны к пространственному обучению, подобному тому, что наблюдается у позвоночных.

Использование инструмента

Октопод неоднократно демонстрировал гибкость в использовании инструментов. По крайней мере, четыре особи венозного осьминога (Amphioctopus marginatus) были замечены, извлекающими выброшенные кокосовые скорлупы, манипулирующими ими, переносящими их на некоторое расстояние, а затем собирающими их для использования в качестве укрытия. Предполагается, что осьминоги использовали двустворчатые раковины для той же цели еще до того, как кокосовые скорлупы стали широко доступны на морском дне благодаря деятельности человека. Другие морские существа строят жилища аналогичным образом: большинство крабов-отшельников используют для обитания отброшенные раковины других видов, а некоторые крабы помещают морские анемоны на свои панцири для маскировки. Однако это поведение не обладает той сложностью, которая характерна для "крепостного" поведения осьминога, включающего подбор и переноску инструмента для последующего использования. (Этот аргумент остается предметом споров среди ряда биологов, утверждающих, что раковины на самом деле обеспечивают защиту от донных хищников во время транспортировки.) Осьминоги также известны тем, что намеренно размещают камни, раковины и даже осколки разбитых бутылок, формируя стены, сужающие входы в их логова. В лабораторных исследованиях было замечено, как Octopus mercatoris, небольшой пигмейный вид осьминога, блокирует свое логово пластиковыми кубиками Lego. Более мелкие особи обычного октопода-покрывала (Tremoctopus violaceus) держат щупальца португальского кораблика (к яду которого они невосприимчивы), используя их как для защиты, так и для захвата добычи.

Способность решать проблемы

Благодаря высокочувствительным присоскам и хватательным щупальцам осьминоги, кальмары и каракатицы способны удерживать и манипулировать предметами. Однако, в отличие от позвоночных, моторика осьминогов, по-видимому, не зависит от создания карты своего тела в мозге, поскольку способность к организации сложных движений, как считается, не связана с конкретными щупальцами. Головоногие могут решать сложные головоломки, требующие действий, связанных с толканием или тягой, а также откручивать крышки контейнеров и открывать защелки акриловых ящиков, чтобы добраться до пищи внутри. Они также способны запоминать решения головоломок и учиться решать одну и ту же задачу, представленную в различных конфигурациях. Осьминоги, содержащиеся в неволе, нуждаются в стимуляции, иначе они становятся вялыми; обычно это достигается с помощью разнообразных игрушек и головоломок. В аквариуме в Кобурге (Германия) осьминога по имени Отто знали как манипулятора, который подбрасывал своих сородичей по аквариуму, а также бросал камни, чтобы разбить стекло. Неоднократно Отто даже вызывал короткие замыкания, выбираясь из резервуара и направляя струю воды на накладной светильник. Кроме того, было показано, что головоногие обладают способностью к планированию на будущее и обработке вознаграждения, что было подтверждено при тестировании в эксперименте с зефиром в Стэнфорде.

Защитное законодательство

Из-за их интеллекта головоногие моллюски обычно защищены нормативными актами, регулирующими испытания на животных, которые, как правило, не распространяются на беспозвоночных. В Великобритании с 1993 по 2012 год обыкновенный осьминог (Octopus vulgaris) был единственным беспозвоночным, защищенным Законом о животных (научных процедурах) 1986 года. С 2022 года все позвоночные, головоногие и десятиногие ракообразные признаны обладающими сознанием в соответствии с Законом о благополучии животных (осознанность) 2022 года. Головоногие моллюски – единственные беспозвоночные, защищенные Директивой Европейского Союза 2010 года «о защите животных, используемых в научных целях». В 2019 году некоторые исследователи высказались за усиление защиты головоногих моллюсков и в Соединенных Штатах.