Использование инструментов каланами

Морская выдра разбивает раковину камнем

Морская выдра Enhydra lutris — представитель семейства куньих, ведущий полностью водный образ жизни. Морские выдры – самые маленькие из морских млекопитающих , но они также и самые ловкие . Морские выдры известны своей способностью использовать камни в качестве наковальни или молотков, чтобы облегчить доступ к труднодоступной добыче. Более того, из тринадцати известных в настоящее время видов выдр по крайней мере 10 демонстрируют поведение при обращении с камнями, что позволяет предположить, что выдры могут иметь генетическую предрасположенность к манипулированию камнями. Поведение при использовании инструментов больше связано с географическим положением, чем с подвидами. Большинство поведенческих исследований было проведено на Enhydra lutris nereis , калифорнийской выдре, а некоторые — на Enhydra lutris kenyoni , аляскинской калане. Морские выдры часто используют камни в качестве наковальни, чтобы расколоть добычу, а также они разрывают добычу передними лапами. Лежа на спине, выдры разрывают коралловые водоросли , чтобы найти пищу среди мусора. Частота использования инструментов сильно различается в зависимости от географических регионов и отдельных выдр. Независимо от частоты, использование инструментов присутствует в поведенческом репертуаре каланов и осуществляется тогда, когда это наиболее соответствует ситуации.

Эволюция поведения при использовании инструментов

Выбор определенного поведения

Невозможно точно определить, когда каланы начали постоянно использовать инструменты. Предполагается, что в процессе эволюции были выбраны определенные модели поведения, которые привели к этой адаптации. Первый случай использования камня в качестве инструмента мог произойти, когда выдра не смогла получить доступ к добыче на дне океана и использовала камень, чтобы облегчить доступ к объекту. Точно так же выдра на поверхности воды могла решить раздавить двух двустворчатых моллюсков друг о друга, когда столкнулась с неспособностью раздавить добычу передними конечностями или зубами. Моллюски обитают на каменных образованиях на дне океана, поэтому сбор нескольких камней и моллюсков со дна океана за один сеанс погружения и раздавливание объектов на поверхности могло привести к ассоциации камней с раздробленными раковинами продуктов питания. предметы. Если поведение, которое было совершено в конфликтной ситуации, привело к открытию предмета добычи, выдра, возможно, попыталась повторить это поведение и, следовательно, научилась повторять это поведение последовательно.

Морские выдры обычно демонстрируют плавательное поведение, плавая на спине. Функции, облегчающие плавание на спине, также облегчают использование инструмента. Выдры, которые не используют инструменты, по-прежнему питаются на спине. Эта привычка питаться на поверхности с поднятой грудью облегчает плоскую поверхность для отдыха камней и сбивания предметов (1). После обнаружения и последовательного применения одной или несколькими выдрами поведение, связанное с использованием инструментов, могло распространиться на популяцию близлежащих выдр посредством горизонтального социального обучения.

Поведение, связанное с использованием инструментов, наблюдается у видов млекопитающих, у которых взрослые особи и их потомство имеют тесные связи. У матерей-выдр рождается по одному детенышу, а детеныши каланов зависят от своих матерей в среднем от 6 до 7 месяцев. Очень маленькие щенки не умеют плавать и нырять из-за своего врожденного мехового покрова, поэтому их необходимо постоянно привязывать к матери. Таким образом, детеныши выдры получают безраздельное внимание со стороны своих матерей в течение длительных периодов времени.

Точно так же молодые выдры исключительно активны, любопытны и игривы. Отбор, возможно, благоприятствовал определенным видам манипулятивной игры.

Скелетные изменения

Морские выдры принадлежат к отряду Carnivora , представители которого обладают типичными хищными зубами или стригущими хищниками . Это пластинчатые зубы, образованные верхним премоляром и нижним моляром . Морские выдры заменили свои хищные зубы на бунодонтовые пост-клыки, чтобы улучшить способность пережевывать пищу. Эти зубы способствуют питанию водными беспозвоночными , что имеет решающее значение для выживания выдры в воде.

Морские выдры также принадлежат к семейству Mustelidae . По сравнению с другими куньими, такими как речная выдра , ласка и норка , у калана наблюдается отчетливая анатомия задних конечностей , которая может способствовать движению и устойчивости на поверхности воды, в то время как передние конечности манипулируют инструментами и пищей. У E. lutris ягодичные мышцы значительно больше, чем у других куньих.

калана Передние конечности маленькие и не используются при плавании. Структура передних конечностей, особенно мускулатура и анатомия скелета, потенциально адаптирована для «тактильной чувствительности и использования инструментов, связанных с обнаружением, обращением и потреблением добычи».

Анатомия

У каланов ловкие руки, которыми они хватают добычу.

Нижние резцы каланов выступают вперед и имеют форму лопаты, форма, которая может облегчить им способность вычерпывать пищу из моллюсков . Во время поедания морских ежей выдры используют инструмент или лапы, чтобы расколоть морских ежей и вычерпать гонады и внутренности нижними резцами (12). Клыки тупые, постклыки бунодонтные. Их плоская и широкая форма удобна для жевания как мягких беспозвоночных, так и более твердых частей более жестких беспозвоночных, таких как фрагменты панцирей и раковины морских ежей.

У каланов также одни из самых больших легких среди семейства выдр, что может быть полезно для плавучести , особенно потому, что у каланов нет жира . Плавучесть по всей длине тела позволяет выдрам лежать на спине и манипулировать пищей, инструментами и детенышами, находясь на поверхности воды.

Под мышкой каждой калана, в подмышечной области, находится лоскут кожи, в котором могут храниться камни и еда. Задние лапы длинные и приплюснутые, как ласты, хвост тоже приплюснутый. Хвост совершает волнообразные движения, обеспечивая движение. Лапы и вибриссы работают в тандеме, чтобы найти и схватить добычу под водой.

Обучение

Было обнаружено, что у осиротевших молодых каланов в исследовательском центре спонтанно развилось использование каменных орудий, без наблюдения за какими-либо моделями. Соответственно, поведение при обращении с камнями наблюдалось у 10 из 13 известных в настоящее время подвидов выдр, включая каланов. Вместе оба исследования предполагают наличие генетического компонента в поведении выдр, поскольку это могло бы объяснить как его возникновение без моделей, так и перекрестное возникновение среди видов, которые не наблюдают друг за другом. Выдры, которые используют камни, чтобы вскрыть добычу, не используют камни каждый раз, когда им нужно манипулировать добычей. Краба , например, можно разорвать на части передними конечностями, а затем съесть. Выдры хранят камень в кожаном мешочке под мышкой, чтобы съесть добычу обеими передними конечностями, например крабов, а затем забирают камень позже. Было замечено, что выдры используют раковину моллюска как инструмент для рытья, а также как инструмент для взлома. Похоже, это подразумевает «ожидание использования, выходящее за рамки непосредственной ситуации». Если камень окажется особенно подходящим для открытия одного продукта, его сохранят для нескольких других. При наблюдении за выдрой в государственном парке Пойнт-Лобос было замечено, что одна выдра съела 44 мидии за один эпизод кормления и использовала только шесть камней.

Разработка

Развитие калана характеризуется шестимесячным периодом зависимости. Если выдра начинает плавать и нырять, как взрослая особь, может самостоятельно добывать пищу и ухаживать за собой, она считается независимой. До тех пор детеныши выдр проводят все свое время со своими матерями. Ситуация усугубляется тем фактом, что в течение первых трех месяцев жизни детеныши выдры не могут эффективно плавать и нырять. Они рождаются с натальной шерстью , которая по цвету и структуре отличается от шерсти взрослых особей и обладает невероятной плавучестью. Это не позволяет им погружаться под воду, и их необходимо удерживать или привязывать к водорослям .

Детеныши каланов проявляют склонность манипулировать предметами между лапами и регулярно стучат по своему телу камнями и кусочками кораллов случайным и любопытным образом. По мнению некоторых ранних биологов по поведению выдр, Холла и Шаллера, эта «тенденция манипулировать и бить далеко не стереотипно в своем применении и, по-видимому, доказывает основу для обучения использованию инструментов при кормлении». Первые признаки использования инструментов наблюдаются в возрасте 5 недель, когда щенки хлопают передними лапами по груди. К десятинедельному возрасту они пытаются последовательно нырять с одним и тем же камнем, пока учатся плавать.

Социальная передача

Морские выдры, мать и детеныш

Выдры добывают корм самостоятельно, за исключением самок с потомством, которые кормятся одиночными детенышами. Близнецы наблюдаются, но очень редко. Это позволяет матери-выдре сосредоточить свое внимание на детеныше, особенно потому, что спаривание происходит без образования пары, поэтому отец детеныша отсутствует. Щенки выражают те же предпочтения в инструментах, технике и диете, что и их матери, что является потенциальным свидетельством вертикальной социальной передачи. В целом поведение камней, вероятно, имеет и генетическую составляющую – это следует из развития этого поведения в отсутствие моделей, и из того факта, что поведение камней встречается у широкого спектра видов выдр.

Матери-выдры, кажется, идут на жертвы, чтобы помочь своим детенышам. В проливе Принца Уильяма было замечено, что «рацион самок с детенышами часто был низкого качества, потому что матери часто добывали добычу, которую детеныши легко захватывают».

Текущее поведение при использовании инструмента

Основу наблюдения за выдрами заложили ученые КРЛ Холл и Джордж Б. Шаллер в 1964 году. Ученые провели шесть дней, наблюдая за калифорнийскими выдрами в государственном парке Пойнт-Лобос, Калифорния. За время своего существования они наблюдали 30 отдельных случаев использования инструментов, в большинстве из которых выдры использовали камни для раскалывания мидий. С тех пор калифорнийские каланы широко изучались на предмет их поведения при использовании инструментов, что привлекло больше внимания к этому предмету и послужило моделью того, какие типы поведения при использовании инструментов способны выполнять виды каланов.

Морские выдры, похоже, не отдают предпочтения камням и камням определенной формы (гладким, острым, плоским, неправильной формы), вместо этого выбирают те, размер которых находится в диапазоне 6–15 см (2,4–5,9 дюйма), что позволяет предположить, что размер важнее формы.

Выдры ныряют со своими инструментами, хранящимися в специальных кожаных мешочках под мышками. Морская выдра может поймать более двух разных продуктов питания за одно погружение.

Диета

Во всех популяциях каланов мягкие организмы, такие как черви и морские звезды, реже всего поедаются с помощью инструментов. С другой стороны, двустворчатые моллюски с панцирем и улитки с панцирем с наибольшей вероятностью могут быть взломаны с помощью инструментов. Выдры северной части Тихого океана потребляют в основном морских ежей и рыбу, тем самым демонстрируя меньшее поведение при использовании инструментов. Выдры южной части Тихого океана питаются более жесткими макробеспозвоночными, такими как двустворчатые моллюски.

В центральной Калифорнии каланы питаются в основном морскими ежами , морскими ушками и каменными крабами . Камни используются, чтобы выбить морские ушки из конструкции, на которой они растут. Камни также можно использовать для раскалывания панцирей крабов . Ученые изучили районы Калифорнии, где до 80% раковин морских ушек имеют трещины, которые наводят на мысль о том, что они разбились о камни, нанесенные выдрами. В районах вблизи Алеутских островов регистрируется меньшее использование орудий, а каланы потребляют гораздо больше рыбы. В рацион в этих районах входят также морские ежи, которых выдры могут ломать передними лапами, моллюски и ракообразные .

Способы использования инструмента

Морские выдры демонстрируют как минимум три различных метода использования инструментов. Два относятся к использованию камней, а один — к использованию водорослей в качестве якоря. Камни можно использовать как наковальни, в которых они упираются в грудь выдры, лежащей на поверхности океана. Твердую добычу можно бить по наковальне, чтобы образовались трещины и облегчить доступ к плоти. Камни также можно использовать в качестве молотков, прежде всего для извлечения моллюсков из их субстрата. Другие важные аспекты поведения выдры при использовании инструментов включают использование композитных инструментов и повторное использование инструментов. Композитный инструмент — это термин, обозначающий комбинацию двух камней, таких как наковальня и молот, по отдельности, но используемый одновременно для одного и того же предмета добычи. Повторное использование инструментов демонстрируется использованием одного и того же камня при различных возможностях кормления в течение одного длительного периода кормления.

Также наблюдались случаи использования инструментов, в которых использовались не камни или водоросли, а части самой добычи. В частности, их видели как выдры, поедающие кусочки панциря или панциря краба. Выдры будут использовать близлежащие объекты, иногда используя «пустые ракушки, коряги, пустое стекло или другие выброшенные искусственные предметы. Живых моллюсков также стучат друг о друга».

Камни как наковальни

Морская выдра использует камень как наковальню, чтобы открыть раковину

Морские выдры чаще всего используют камни в качестве наковальни. Они не отдают предпочтения форме камня или скалы, но выбирают довольно большие камни, от 6 до 15 см (от 2,4 до 5,9 дюйма), чтобы положить их себе на грудь. В то время как все подвиды выдр используют передние конечности, чтобы вспарывать ежей, калифорнийские выдры использовали камни в качестве поверхности, чтобы бить ежей и крабов, а также мидий (наблюдалось чаще всего). Выдры словно поднимаются из ныряния и тут же ложатся на поверхность воды грудью вверх и кладут на грудь камень, выполняющий роль наковальни. Средняя продолжительность погружения составляет 55 секунд. Выдры держат мидии так, чтобы плоские стороны мидий располагались напротив «ладоней» лап, и при ударе шов двух раковин соприкасается с камнем. Мидии бьются о камень или камни со скоростью два фунта в секунду. Чтобы расколоть мидию, требуется около 35 ударов.

Камни как молотки

Чтобы извлечь морские ушки из субстрата, выдры демонстрируют метод удара, подбирая камни со дна океана и выбивая морское ушко из субстрата. Оказавшись на поверхности, выдра может использовать метод наковальни, чтобы продолжить раскалывать раковину морского ушка. Выдры также могут использовать камень, чтобы забить добычу, лежащую на сундуке.

Келп

Морская выдра в водорослях

Выдры обычно обматывают крабов нитями водорослей, чтобы обездвижить их, и оставляют завернутых крабов на груди, пока выдра поедает другие виды добычи, собранной со дна океана. Морские выдры знакомы с ламинарией в качестве оберточного средства, потому что они заворачиваются в ламинарию, чтобы оставаться на одном месте на поверхности в периоды отдыха или во время сна. Мать-выдра также заворачивает свое потомство в водоросли, когда не может положить детенышей себе на грудь.

Вариация

Внутривидовая изменчивость

Внутривидовая изменчивость наблюдается в северной и южной частях Тихого океана. В Пойнт-Лобос очень распространено использование инструментов для вскрытия мидий. Такое поведение значительно менее распространено в северных районах, таких как Командорские и Курильские острова . Там взрослые выдры используют инструменты только в том случае, если они не могут открыть пищу после первой попытки зубами. Аляскинские выдры не используют инструменты так часто, как калифорнийские. Калифорнийские выдры демонстрируют несколько техник с различиями, специально предназначенных для поедания двустворчатых моллюсков и крабов.

Исследование, в котором были собраны данные наблюдений за семнадцать лет, продемонстрировало значительную разницу между использованием орудий на острове Амчитка , Аляска , и Монтерее, Калифорния . Аляскинские выдры использовали инструменты в 1% погружений, а калифорнийские выдры использовали инструменты в 16% погружений.

Сексуальная вариация

Все детеныши выдры обычно используют инструменты, если это делали их матери. Однако самки с большей вероятностью будут использовать инструменты, чтобы раздавить свою добычу в ситуациях, когда добыча не обязательно требует камня. Предполагается, что наблюдаемая предвзятость к женскому полу может объясняться матрилинейной передачей. Самки выдр также демонстрируют больше различий в типах методов использования инструментов, которые они используют.

Индивидуальная вариация

В ходе долгосрочных исследований по регистрации поведения часто регистрируется, что некоторые отдельные выдры вообще не используют инструменты. Вместо этого эти выдры охотятся на добычу с мягким телом, такую ​​​​как рыба или ежи, которых можно разорвать на части передними конечностями. Среди выдр, использующих инструменты, до 21% дня можно потратить на использование инструментов. В исследовании, проведенном от Аляски до Южной Калифорнии, шестнадцать популяций выдр продемонстрировали, что индивидуальная специализация в питании с гораздо большей вероятностью будет присутствовать в условиях каменистой среды обитания, а не в мягких отложениях. Дочери калифорнийских выдр демонстрируют те же методы работы с инструментами, что и их матери, выражая явное предпочтение определенным методам при поедании двустворчатых моллюсков или крабов.

В вышеупомянутом исследовании, в котором были собраны данные наблюдений за выдрами за 17 лет от южной Калифорнии до Алеутских островов, было обнаружено, что от 10% до 93% особей в популяции используют инструменты.

Некоторые выдры выработали очень специфическое индивидуальное поведение, которое не обязательно демонстрирует использование инструментов, но демонстрирует ловкость. Жители Калифорнии научились вскрывать алюминиевые банки, плавающие в воде в результате загрязнения. В консервных банках обычно обитают маленькие осьминоги , и каланы пытаются их съесть. Другие научились доставать на корму небольших лодок, чтобы добыть наживку или кальмаров .

Паралитическое отравление моллюсками

Самка калан ест моллюсков в Мосс-Лендинг, Калифорния.

Выдры не застрахованы от паралитического отравления моллюсками , несмотря на распространенное мнение, что это так. Тем не менее, у них есть способность достаточно манипулировать своей добычей, чтобы избежать паралитических токсинов, отравляющих моллюсков, и не потреблять смертельные количества. Аляскинские каланы активно охотятся на масляного моллюска , который обладает способностью удерживать токсины, полученные из динофлагеллят . цветков В ходе исследования, направленного на проверку избегания токсинов, содержащихся в неволе каланов кормили живыми масляными моллюсками, и перед тем, как съесть моллюсков, выдры выбрасывали сифоны и почки. Большая часть токсинов сосредоточена в этих органах.

См. также

• Использование инструментов животными, не являющимися людьми

Ссылки

Дополнительный источник

• Келси, Элин (20 июля 2015 г.). «В поисках археологии использования орудий каланов» . Журнал Хакай .