原标题：海洋中的爱因斯坦
撰文乔纳森 · 巴尔科姆（Jonathan Balcombe）
翻译刘雨歆
乔纳森·巴尔科姆是一位动物行为学家和作家。他也是美国动物保护科学与政策研究所（Humane Society Institute for Science and Policy）动物感知能力研究室主任，以及该研究所的期刊《动物感知能力》（Animal Sentience）副主编。
海洋中的某些鱼类其实非常聪明，有时候它们甚至懂得使用工具来解决问题。
演化生物学家贾科莫·贝尔纳迪在密克罗尼西亚群岛潜水时，看到一个不同寻常的现象，并且幸运地用摄影机把它捕捉下来“一条楔斑猪齿鱼（Choerodon anchorago）喷出水流吹开砂砾让埋在沙子底下的蛤蜊露了出来。它用嘴衔起这只甲胄坚固的软体动物，游向30码（约27.5米）外的一块大岩石。然后，它突然向岩石撞去，并在恰当时机松嘴，如此几次，终于成功利用岩石敲开蛤蜊的外壳”。
贝尔纳迪是美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的教授，他可能是第一位拍到鱼类使用工具的科学家。无论怎么看，对于鱼类来说，使用工具都是一种了不起的行为。长久以来，研究人员一直认为只有人类才会使用工具，直到最近10年，他们才开始认识到，哺乳动物和鸟类之外的其他动物也能这么做。
那条猪齿鱼在寻找蛤蜊时，并没有采取我们认为的常规做法——从嘴里喷出水流。事实上，它侧过身子，对准蛤蜊猛然合拢腮盖，由此产生一股水流，就像人们在合上书本的一瞬间，也会产生一股气流。这已不仅是“使用工具”这么简单，它懂得依据逻辑顺序，根据时间和地点，安排一系列灵活机动的行为。它的行为让我想起一些别的动物：黑猩猩懂得利用细树枝和草茎，引出深藏洞底的白蚁；巴西卷尾猴懂得拿平整的岩石当作砧板，用厚重的石块碾碎坚果；奶牛懂得把坚果放在熙攘的路口，在红灯的间隙去拿回已被车轮碾开的果实。
在向目的地前进的过程中，这条猪齿鱼也曾暂时停下，因为它在沙地上发现一块个头较小的岩石。它漫不经心地尝试了几次，然后继续向原来的目标前进，似乎觉得这块小石头不值得它浪费时间。
放到任何一种动物身上，这样的行为都是一个认知壮举。更何况它的主体是鱼，这显然打破了人们惯常的设想：在“动物的智力光谱”上，鱼类位于最黯淡无光的一端。贝尔纳迪那天所见的情景并非特例，这使先前的假说愈发站不住脚。科学家在澳大利亚大堡礁的雕纹背唇隆头鱼身上也观察到类似的行为，这些鱼又被称为“舒氏猪齿鱼”或“黑斑猪齿鱼”（Choerodon schoenleinii）；除此之外，美国佛罗里达州浅海的黄首海猪鱼（Halichoeres garnoti，也是隆头鱼科的一种）也会做出这种反应，甚至还有某条生活在水族缸里的哈氏锦鱼（Thalassoma hardwicke，也是隆头鱼科的一种）。这条人工饲养的哈氏锦鱼得到的鱼食颗粒太大，难以下咽，同时又太硬，无法靠双颌把它咬碎。于是，它带着一粒鱼食游向水缸里的一块石头，用猪齿鱼处理蛤蜊的办法，把鱼食敲成碎块。
有些人可能会说，这种行为不能算真的使用工具，因为鱼并没有操纵一个物体去控制另一个物体，就像人类用斧子劈柴，或者黑猩猩用细树枝引出美味可口的白蚁。观察隆头鱼的研究人员将这条隆头鱼的行为称为“类工具使用”（tool-like）。但这并非贬低，因为正如他指出的那样，鱼类完全不可能拿起一个独立的工具去敲开蛤蜊，或者敲碎食物。鱼的另一个可行性选择是用嘴衔住工具，但这个办法效率不高，因为食物碎块可能会随水漂走，被其它饥饿的过客“顺手牵羊”。
射水鱼
正如猪齿鱼懂得利用水的力量来移动砂砾，射水鱼（Toxotes）也知道如何利用水的力量，它们会把水当作狩猎的标枪。这些生活在热带的“神枪手”身长不过4英寸（约10厘米），大多生活在印度、菲律宾、澳大利亚和波利尼西亚的入海口、红树林和溪流的半咸水环境里。它们的眼睛特别大，并且可以转动，具有十分出色的双眼视觉。它们的下颌明显向前突出，形成某种类似于“水枪管”的构造。射水鱼只需要用舌头抵住上颌的凹槽，然后突然压迫喉咙和嘴，就能射出一道强劲的水柱，在空气中的射程可以达到10英尺（约3米）——在3英尺（约0.9米）范围内，一些射水鱼击中目标的准确性甚至接近100%。
射水鱼的射击行为灵活多变。它既可以射出一道水柱，也能像机关枪一样多次连发。射水鱼的目标包括昆虫、蜘蛛、幼年蜥蜴、小块生肉、猎物的科学模型，甚至还有观察者的眼睛以及他们点燃的雪茄。射水鱼还会根据猎物的体型来装配武器。如果猎物块头较大，体重较重，它们就会射出更多的水。经验丰富的射手甚至能在猎物的正下方垂直发动攻击，让猎物笔直落入水中，而不是落在较远处的陆地上。
“水枪”只是射水鱼的觅食手段之一。大多数时候，射水鱼都会像其他普通鱼类那样，在水下寻找食物。如果美食出现在距离水面不到1英尺（约0.3米）的地方，它们还会采取更加直接的办法：跳起来用嘴咬住猎物。
射水鱼过着群居生活，它们拥有出色的观察学习能力。射水鱼的狩猎才能并非与生俱来，初学者只有经过漫长的训练，才能准确射中移动的目标。德国埃尔朗根-纽伦堡大学的研究人员在观察人工饲养的射水鱼时发现，就算目标的移动速度只有每秒半英寸（约1.3厘米），经验不足的射水鱼也无法成功击中目标。但如果它见过另一条射水鱼射击移动目标1000次（无论成功与否），那么它就能成功射中快速移动的目标。科学家因此得出结论，射水鱼可以假想另一条射水鱼的视角，从而远距离学习一项难以掌握的技巧，生物学家称之为“换位思考”（perspective taking）。
?
高速摄像显示，这些鱼类会根据飞行猎物的速度和位置，采取不同的射击策略。比如，射水鱼会根据飞虫的速度，调整水柱的轨迹，研究人员称之为“预测领先策略”（predictive leading strategy）。如果目标的飞行高度比较低，那么射水鱼通常会转动身体，与目标的运动方向平行，同时射出水柱，让水柱在空中“追逐”猎物，研究人员称之为“转体射击策略”（turn and shoot）。
射水鱼还能通过学习目标虚像大小和相对位置的物理法则，校正因为水面折射而产生的光学变形。在掌握普遍适用的“鱼类法则”之后，射水鱼就能从任何角度和距离，准确估测物体的真正大小。
射水鱼喷射水柱的历史，可能至少跟人类投掷石块一样久远。但是，鱼类能否像人类一样，在遇到意外情况时，用一种创新的方式来使用工具？2014年5月的一项研究发现，实验室人工养殖的大西洋鳕鱼，能以创新的方式使用工具。研究人员为区分它们，在每条鱼背上靠近背鳍的地方都粘上一个彩色的标识。鱼缸里有一台自动给料机，给料机连着一根拉绳，绳末端结了一个绳套。只要拉动拉绳，给料机就能自动喂食。大西洋鳕鱼很快就学会取食的办法。只要它们用嘴巴咬住绳套，拉动绳子，就能得到少量食物。
某些大西洋鳕鱼还发现了“捷径”——它们把绳套勾在自己的标识上，然后游开一小段距离，来启动给料机。这些聪明的鳕鱼进行了数百次“测试”，不断磨砺自己的技艺，最终发展成为一系列目标明确、协调良好的精密行动。这些行动确实提升了创新者们的效率，因为它们获取食物的时间，比之前用嘴时快几分之一秒。懂得用老办法启动给料机的鱼，已足够令人惊艳，而在这个例子里，懂得利用标识的鱼向我们证明，鱼类也有随机应变、发明创造的能力。
使用工具的行为似乎仅存在于少数鱼类群体中。澳大利亚鱼类学家古伦·布朗认为，与隆头鱼相似的鱼类，可能相当于哺乳动物中的灵长类，或者鸟类里的鸦科动物（乌鸦、渡鸦、喜鹊和松鸦），它们使用工具的事例可能多于人们目前的想象，只不过在水下使用工具的机会比陆地上少。但毫无疑问的是，演化孕育了解决问题的无穷能力，猪齿鱼和射水鱼就是鲜明的例证。
更多精彩！欢迎关注“科普中国-科技前沿大师谈”
作者： 乔纳森 · 巴尔科姆 [责任编辑: 刘丫]
文章来源： 《环球科学》杂志
