Narzędzia, spółka zoo

Choć nie grozi nam spotkanie słonia wbijającego młotkiem gwoździe albo czapli powalającej piłą łańcuchową drzewa, to jednak zwierzęta mogą zaskoczyć nas swoją pomysłowością i szerokim wachlarzem sposobów na dopięcie swego, zahaczających o to, co moglibyśmy nazwać „wykorzystywaniem narzędzi”.

Czym właściwie są narzędzia? Intuicyjnie rozumiemy przez nie przedmioty takie jak młotek, piła czy strzykawka – każde to samodzielny obiekt, stworzony z materiałów w taki sposób, by nadać mu nową, jasno określoną funkcję. Kluczem jest tutaj celowe przekształcenie naturalnie występujących obiektów i materiałów. Przecież drewno i rudy żelaza nie powstały po to, by pomóc nam wbijać gwoździe. Podobnie węglowodory aromatyczne i organiczne związki azotowe nie istnieją dlatego, że da się z nich uformować strzykawki.

W przypadku zwierząt problem jest znacznie bardziej złożony: skrzydlatego czy kudłatego zwierzaka nie zapytamy, czy danego obiektu używa on z premedytacją w innym niż „typowy” celu. Czasami tego typu ocena jest bardzo trudna.

Uwaga na dzięcioły

Rozważmy taki przykład: od wielu lat biorę udział w badaniach ptaków dziuplaków na Gotlandii. To prawdziwy ptasi raj na samym środku południowego Bałtyku. Od lat 80. XX w. Uniwersytet w Uppsali utrzymuje tam dużą populację sikor i muchołówek, gnieżdżących się w drewnianych budkach, których zachowania i biologię przybywają badać naukowcy z całego świata. Gotlandia ma wielką przewagę nad innymi siedliskami dziuplaków na kontynencie europejskim: tamtejsze ptaki właściwie nie mają naturalnych wrogów – zdziczałych i udomowionych kotów, kun, łasic i innych ssaków drapieżnych, dziesiątkujących leśne populacje dziuplaków choćby w Polsce. Ale jest jeden naturalny przeciwnik, dość nietypowy: dzięcioł duży. Dzięcioły to także drapieżniki, z reguły jednak żywią się owadami oraz ich larwami wydobywanymi spod kory drzew. Nie gardzą także innymi źródłami zwierzęcego pokarmu, a bezbronne pisklęta ptaków to łup niemalże idealny: nie uciekają, są łatwe do znalezienia i najczęściej łatwe do zdobycia, w końcu niewielka sikorka czy muchołówka nie ma wielkich szans z dzięciołem.
Gotlandzkie dzięcioły wypracowały bardzo ciekawy sposób zdobywania swoich pisklaczych przekąsek: podlatują do drewnianej budki lęgowej i siadają na jej przedniej ściance, umieszczając dziób tuż przed otworem budki. Gniazdo najczęściej znajduje się na samym dnie budki, zabezpieczonej dodatkowo przez ornitologów deseczką, przybitą wokół otworu wlotowego, dlatego sięgnięcie przez dziurę do samego gniazda jest niemal niemożliwe. Dzięcioł wykorzystuje jednak zachowanie piskląt, które słysząc ruch i drapanie pazurków na zewnątrz budki, spodziewają się pojawienia się rodziców z pokarmem. Zaczynają więc podskakiwać, by znaleźć się jak najbliżej wylotu budki i wygrać rywalizację z rodzeństwem o kąsek pożywienia. Dzięcioł tylko na to czeka i bez problemu wyławia przez dziurę podekscytowane i niepodejrzewające niczego pisklęta. Czy takie zachowanie dzięcioła to już „użycie narzędzia”?

Oczywiste jest, że dzięcioł wykorzystuje tutaj samą formę i materiał budki – nie udało nam się jak dotąd zaobserwować podobnej taktyki w naturalnych dziuplach, wydrążonych w pniu drzewa. W dodatku nie jest to żadna „automatyczna” zdolność posiadana przez wszystkie dzięcioły – do tej pory widziałem takie zachowanie tylko na Gotlandii, gdzie liczba zawieszonych na drzewach budek musiała stworzyć odpowiednie warunki do nauczenia się tego typu techniki. Jest to więc umiejętność związana z konkretną populacją (lub populacjami) tego gatunku.

Ptasie spiżarnie

Przyjrzyjmy się innemu interesującemu przykładowi. Dzierzba gąsiorka to niewielki ptak drapieżny, który żywi się dużymi owadami, niewielkimi gryzoniami, jaszczurkami i pisklętami innych gatunków. Dzierzba chwyta każdego dnia sporo ofiar, lecz nie zjada ich wszystkich od razu. Zamiast tego wykorzystuje kolce głogu czy tarniny do urządzenia sobie małej, prywatnej spiżarni, w której nabija na ciernie złowione zdobycze. Czekają one tam, czasami nawet kilka dni, na spożycie. Czy takie użycie roślinnych cierni może być już zaklasyfikowane jako „używanie narzędzia”? Czy młode dzierzby od początku swojego życia wiedzą, jak mają postępować ze swoimi zdobyczami – czy też muszą zdobyć tego typu umiejętności, ucząc się ich od starszych i bardziej doświadczonych ptaków? Takie pytania wydają się na pierwszy rzut oka trywialne – jakby sam fakt wykorzystania roślin w tak przebiegły sposób nie był dość fascynujący w przypadku zwierząt. Są to jednak pytania kluczowe, bo w ich bezpośredniej konsekwencji natrafimy na poważniejsze kwestie, takie jak pochodzenie złożonych narzędzi i technologii.
Tak trudno precyzyjnie ocenić, kiedy zwierzęta używają narzędzi, również dlatego, że istnieje wiele ich definicji. Według niektórych badaczy narzędzie to po prostu „obiekt zachowywany lub przenoszony w celu użycia go w przyszłości”. Inni opisują je jako „obiekt inny niż części ciała zwierzęcia, używany jako »przedłużenie« go w wykonywaniu czynności”, albo też „obiekt zmodyfikowany do spełniania jakiejś roli, przez który zwierzę wywiera wpływ na środowisko i który służy zwierzęciu w osiągnięciu jego celu”. Najpopularniejsza definicja zaproponowana przez Benjamina Becka określa użycie narzędzia jako „wykorzystanie zewnętrznego, nieprzyczepionego do niczego obiektu do lepszego manipulowania środowiskiem, innym obiektem, osobnikiem, lub po prostu do wpływania na samego użytkownika narzędzia; użytkownik narzędzia jest w całości odpowiedzialny za poprawne ustawienie i orientację narzędzia”.

Skomplikowane, prawda? A to nie koniec – nawet jeśli wydaje się, że te warunki są spełnione, dochodzi cała masa bardziej wyrafinowanych detali związanych z psychologią użycia danego obiektu. Czy narzędziem jest coś, czego użycie powstaje metodą prób i błędów? Prymatologia zna wielu przykładów użycia nowych, nieznanych obiektów w określonym celu właśnie dzięki metodzie prób i błędów. Orangutany potrafią się w ten sposób nauczyć używać grabi – i gdy już to osiągną, skrzętnie wykorzystują taką umiejętność do zdobywania pokarmu, a nawet przekazują ją innym osobnikom w grupie. Jedno jest pewne: do podstawowych czynników decydujących o szczególnie sprawnym przyswajaniu wiedzy o używaniu nowych narzędzi należy wielkość mózgu. W obrębie tej samej grupy zwierząt – np. wśród naczelnych czy ptaków – gatunki o większym mózgu znacznie łatwiej i częściej wykorzystują przedmioty w sposób, który nazwalibyśmy „użyciem narzędzi”.

Młoty i kowadła

Najsłynniejszym przykładem są oczywiście narzędzia szympansów, odkryte i pokazane światu przez ich niestrudzoną badaczkę, Jane Goodall. Zaobserwowała ona, że małpy te potrafią wykorzystywać cienkie patyczki (wcześniej „wyprodukowane” – zerwane i oczyszczone z liści) do „łowienia” termitów przez dziurki w ich kopcach. Od tego czasu poznaliśmy znacznie więcej składników „skrzynki narzędziowej” szympansów. Potrafią one również używać kamiennych „młotów” i „kowadeł” do rozłupywania orzechów, grubych konarów do kopania w poszukiwaniu podziemnych uli czy bulw roślin, zwitków liści jako gąbki do przenoszenia wody zgromadzonej w zagłębieniach drzew oraz zaostrzonych dzid do polowania na drobne, skryte w dziuplach ssaki.

Szympansy nie są zresztą wyjątkowe: większość małp posiada takie zdolności. Kapucynki także używają kamieni do rozłupywania orzechów. Orangutany potrafią wykorzystywać zwitki liści do zmiany wysokości swoich okrzyków godowych, a goryle nauczyły się używać kawałków patyków do badania głębokości przekraczanych rzek i strumyków. Inne obdarzone dobrze rozwiniętym mózgiem ssaki również korzystają z wyrafinowanych narzędzi. Delfiny z Zatoki Rekinów w zachodniej Australii nakładają sobie na wydłużone pyszczki osłonki z morskich gąbek, by chronić się przez otarciami w czasie buszowania po dnie.

Z kolei delfiny z przybrzeżnych wód Florydy wzbijają z dna oceanu kłęby mułu, z mętnej wody tworząc kolistą pułapkę. Zmusza to ryby do wyskakiwania z niej prosto w paszcze czekających na nie waleni.

Z całą pewnością nie możemy wszystkich tych przypadków przypisać metodzie prób i błędów – są one zbyt skomplikowane, by taka metoda pozwalała dojść do określonego zastosowania narzędzia w odpowiednio krótkim czasie. Wszystkie te gatunki najprawdopodobniej wykorzystują w swojej metodzie uczenia się tzw. wgląd (ang. insight), czyli umiejętność przewidywania właściwości otaczającego je świata oraz konsekwencji swoich działań. W niektórych sytuacjach są to działania naśladujące wcześniejsze doświadczenia zwierząt. Naukowcy sądzą np., że zastawiające swoje mułowe pułapki delfiny widziały wcześniej zachowanie się ryb napotykających skłębiony osad z dna morza. Czym innym jednak jest samo zaobserwowanie zjawiska, a czym innym jego generalizacja i przełożenie na określone, abstrakcyjne zachowanie, przybliżające zwierzę do jego celu. Nie wiemy, czy zwierzęta są w stanie – tak jak ludzie – tworzyć w swoich umysłach całkowicie oderwane od rzeczywistości „mapy świata”, za pomocą których – znając fizyczne właściwości różnych obiektów – „planują” ich przyszłe wykorzystanie. Według niektórych interpretacji zwierzęta nie tyle wyobrażają sobie mniej lub bardziej abstrakcyjne właściwości obiektów (jak ich sztywność, fakturę czy ciężar), co po prostu używają bezpośrednich, łatwych do zaobserwowania cech, takich jak wielkość, kolor i kształt. Istnieją natomiast dowody na to, że niektóre gatunki przechodzą na ten bardziej zaawansowany poziom.

Wspomniane kapucynki kierują się głównie fizycznymi cechami kamieni (wielkością), wybierając najodpowiedniejsze młotki do swoich kowadeł. Kiedy jednak podrzuci się im spreparowane kamienie wyglądające identycznie, ale różniące się gęstością (czyli również ciężarem), są one w stanie dość szybko zmienić „sposób myślenia” z psychologicznego na bardziej fizyczny. Zamiast kierować się wyłącznie rozmiarem kamieni, dobierają je także pod kątem ciężaru.

Od narzędzi do technologii

Nawet jeśli zwierzęta nie tworzą w swoich głowach kompletnych map właściwości swojego otoczenia, to efekty, jakie osiągają, są niebywałe. Poza naczelnymi w używaniu narzędzi przodują ptaki, zwłaszcza krukowate. Szczególną sławą cieszą się kruki z Nowej Kaledonii, które używają wręcz metanarzędzi – jedne narzędzia służą im do zdobycia innych, bardziej zaawansowanych. Kruki te nauczyły się np. wykorzystywać patyki do wyciągania drewnożernych larw z dziur w pniach drzew. Nie tylko jednak tworzą właściwe narzędzia, ale także modyfikują je, zakrzywiając ich końce, oraz – jeśli nie mogą znaleźć odpowiedniego narzędzia – tworzą narzędzie pośrednie (mniejszy, elastyczny patyk), za pomocą którego sięgają po sztywniejsze, zakrzywione i ostre patyki. Niektórzy naukowcy ryzykują nawet stwierdzenie, że mamy tutaj do czynienia z prototechnologią.

Świat zwierzęcych narzędzi jest niezwykle bogaty – ciągle jednak niewiele wiemy o czynnikach, jakie wspierają ich ewolucję. Narzędzia są kosztowne, wymagają czasu i zasobów – które można by inaczej spożytkować (np. na poszukiwanie pokarmu). Środowisko życia musi jakoś wspierać ich ewolucję, czyli znacznie zwiększać sukces osobników korzystających z narzędzi. Okazuje się na przykład, że kapucynki używają swoich kamiennych młotków i kowadeł do zdobywania wysokotłuszczowego pokarmu (orzechów) tylko w środowiskach ubogich w inne źródła pożywienia. Podobnie ptaki używające gałązek i kolców do „łowienia” swoich ofiar w otworach roślin wykazują takie uzdolnienia wyłącznie w siedliskach suchych i surowych, gdzie dostęp do łatwiejszych w łapaniu ofiar jest ograniczony. Są to bardzo ważne obserwacje, bo wskazują, jak precyzyjnie dostrojone musiałyby być warunki środowiska, które umożliwiły i promowały rozwój ludzkich narzędzi w naszej ewolucyjnej historii. Choć wiele musimy tutaj przypisać naszym rozwiniętym mózgom oraz społecznemu przekazywaniu wiedzy – to środowisko było jednym z bardziej istotnych graczy w tym ciągle dość tajemniczym procesie.

Przed naukowcami stoi jeszcze wiele pytań dotyczących ewolucji i biologii zwierzęcych narzędzi. Jak niewiele wiemy, pokazują np. niedawne odkrycia sprytnych ośmiornic, które potrafią używać połówek rozłupanych orzechów kokosowych jako natychmiastowej osłony przed drapieżnikiem oraz swoistego „pojazdu”: skryta w takim kokosie ośmiornica potrafi się szybko „odturlać” z miejsca zagrożenia. Czy to już narzędzie? A może protonarzędzie, surowy materiał dla ewolucyjnych sił, z którego w przyszłości może się wyłonić coś bardziej złożonego, pełnoprawnie określanego właśnie terminem „narzędzie”? Takich zagadek biolodzy behawioralni mają przed sobą mnóstwo. Ich odkrywanie stanowi jedną z najbardziej fascynujących i satysfakcjonujących dziedzin zoologii.

Przybliża nas także do zrozumienia sił, które napędzały rozwój naszej własnej technologii: badając zwierzęta, dowiadujemy się również czegoś o nas samych. ©

​SZYMON M. DROBNIAK jest doktorem biologii, pracuje w Instytucie Nauk o Środowisku UJ, prowadzi badania terenowe oraz popularyzuje naukę. Zwyciężył w czwartej edycji konkursu FameLab.