Dołącz do czytelników
Brak wyników

Temat numeru

24 lipca 2018

NR 20 (Marzec 2017)

„Polowanie na naturę” czyli od bezpośredniej obserwacji zwierząt po skrzynki problemowe

0 269

Zastosowanie metod nauki języka migowego posłużyło do nawiązania kontaktu ze ssakami naczelnymi – szympansami i gorylami. Na przykład gorylicę Koko nauczono ponad tysiąca słów w języku migowym. Ta nietypowa metoda badań behawioralnych pozwoliła lepiej poznać emocje Koko oraz jej zdolności językowe. Naukowcy dowiedzieli się, że gorylica potrafi kłamać! Gdy w napadzie złości zniszczyła zlew, zapytana, kto to zrobił, zrzuciła winę na kota (Patterson, Gordon 2002). 

Szeroki wachlarz współcześnie stosowanych metod badania behawioru i zdolności zwierząt oraz istnienie różnych podejść i szkół pozwoliły na efektywne studiowanie tych procesów (Houck i Drickamer, 1996). Opracowane metody pozwalają badać zwierzęta o różnych rozmiarach ciała, zamieszkujące różnorodne, często trudne do eksploracji środowiska, np. wysokie góry, głębiny morskie lub podziemne korytarze. Metody te umożliwiają osiągnięcie odmiennych celów często wykraczających poza samo poznanie zachowań zwierząt. Wiedza pozyskana dzięki tym badaniom pozwala lepiej poznać psychikę zwierząt oraz pośrednio człowieka, wykorzystywana jest także w ochronie zagrożonych gatunków. 

Najstarszą, do dziś stosowaną metodą badania behawioru jest bezpośrednia obserwacja. Metoda ta pozwala rejestrować różne przejawy zachowania zwierząt: trwające przez dłuższy czas stany (np. sen, zbieranie pokarmu) oraz chwilowe zdarzenia (np. atak, znakowanie zapachem). Istnieje wiele technik zbierania danych podczas prowadzenia bezpośrednich obserwacji. ­Pozwalają one na wybranie najbardziej odpowiedniej metody w zależności od typu danych, które mają być zbierane (stany czy zdarzenia), a także liczby zwierząt, których zachowanie ma być jednocześnie rejestrowane. Przykładem może być metoda zbierania danych socjometrycznych, czyli stosunków pomiędzy osobnikami (­Sociometric Matrix Completion), ­podczas której badacz obserwuje wybrane pary, rejestrując zdarzenia, np. reakcje niekorzystne dla jednego lub obu osobników. Inną często stosowaną metodą jest metoda obserwacji osobnika centralnego (Focal-Animal Sampling), gdzie badacz skupia się na wybranym osobniku, dla którego notowane są zarówno sekwencja, jak i czas trwania kolejnych stanów i zdarzeń zwykle o tej samej porze dnia (Altmann, 1974). Bezpośrednia obserwacja ma wiele zalet: 

  • nie wymaga skomplikowanego i bardzo drogiego sprzętu, 
  • pozwala zaobserwować szeroki zakres zmian zachodzących w środowisku, wywołujących określone zachowania lub wpływających na ich modyfikację, których to zmian nie zarejestrują urządzenia (np. pojawienie się ptaka drapieżnego), 
  • może być zastosowana zarówno do pojedynczego osobnika, jak i do grupy zwierząt (grupy rodzinnej, stada, kolonii). 

Metoda bezpośredniej obserwacji ma również pewne wady i ograniczenia. Należą do nich: 

  • niemożność obserwacji zwierząt małych i prowadzących skryty tryb życia (fot. 2), 
  • efekt obserwatora, czyli występowanie pewnych oczekiwań u obserwatora co do zachowania się zwierząt (np. oczekiwanie większej agresywności u samców niż u samic), 
  • ingerencja obserwatora prowadząca do zmian w zachowaniu się zwierząt. 

Przykładem takiej ingerencji mogą być badania amerykańskiej zoolog Dian Fossey studiującej zachowania goryli górskich (Gorilla beringei beringei Matschie, 1914) (Rimmer, 201)]. Dzięki znajomości podstawowych relacji socjalnych występujących w stadzie oraz znajomości dźwięków wydawanych przez goryle oraz języka ciała badaczka była w stanie obserwować ich życie z bliska, ponieważ została przez goryle zaakceptowana (Fossey, 1983). Rimmer (2013) poddał w wątpliwość wyniki jej badań, wskazując na zakłócanie prawidłowych zachowań grupy rodzinnej goryli z uwagi na jej obecność. 

Aby obserwować osobniki należące do gatunków cechujących się niewielkimi rozmiarami ciała lub występujących w środowiskach trudno dostępnych, zwierzęta przenosi się do warunków ­półnaturalnych, na przykład do specjalnych wolier zlokalizowanych w środowisku bytowania zwierzęcia lub do warunków sztucznych (np. do zoo lub do laboratorium). W takich warunkach monitorowane mogą być zarówno zwierzęta urodzone w niewoli, jak i dzikie. Zaletami prowadzenia badań w warunkach półnaturalnych i sztucznych są zarówno możliwość większej kontroli zachowań socjalnych i niesocjalnych osobników, jak i całych grup, jak i lepsza kontrola środowiska, w którym bytują. W takich warunkach nie ma również zagrożeń dla obserwowanych zwierząt ze strony drapieżników. Wadami obserwacji prowadzonych w warunkach sztucznych są 

Podstawowe terminy
Homing – zdolność zwierzęcia do powracania przez nieznany sobie areał do swojego terytorium/miejsca gniazdowania
Efekt obserwatora – zafałszowanie wyników obserwacji spowodowanych oczekiwaniem przez obserwatora reakcji u obserwowanego organizmu
Telemetria – dziedzina komunikacji zajmująca się przesyłaniem danych na odległość; informacje mogą być przesyłane za pomocą fal radiowych, GSM lub poprzez sygnał satelitarny
Stereotypia – zachowanie będące odstępstwem od normy (np. chodzenie w kółko, kiwanie się) umożliwiające przetrwanie w nienaturalnym otoczeniu. 

ograniczona przestrzeń laboratoryjnych klatek, stres związany ze zmianą warunków życia, obce zapachy oraz obecność człowieka. Prowadzi to często do uzyskania zniekształconych lub błędnych wyników (Hosey, 2005). Porównując wyniki obserwacji zachowania się zwierząt, prowadzone w warunkach naturalnych i sztucznych, czasami notuje się istotne różnice. Holenderski etolog Frans de Waal podczas wieloletnich badań prowadzonych w Arnhem (Holandia) nad największą grupą szympansów Pan troglodytes (Blumenbach, 1775) hodowaną w ogrodzie zoologicznym, wykazał, że brak zagrożeń oraz stała dostępność pokarmu powodowała zmianę w zachowaniu się zwierząt. Frans de Vaal obserwował niekończącą się rywalizację i walkę o dominację pomiędzy osobnikami. Stosowane metody zdobywania i utrzymywania władzy nie były wcześniej obserwowane u szympansów w warunkach naturalnych, gdzie zwierzęta więcej czasu poświęcały na poszukiwanie pokarmu czy patrolowanie terenu (Dröscher, 1997). Wykryta różnica w zachowaniu się zwierząt spowodowana jest jednak nie tylko warunkami, w jakich są one hodowane, ale wynika również z miejsca, gdzie badane osobniki się urodziły (Blanchard i in., 1986, Liu i in., 2003). Zaobserwowano zmianę behawioru chomików europejskich urodzonych w warunkach zoo, a następnie wsiedlonych do środowiska naturalnego. Zwierzęta hodowlane były mniej czujne, co skutkowało likwidowaniem całych populacji przez drapieżniki (Kuiters i in., 2007). Chociaż bezpośrednie obserwacje przeprowadzane w warunkach naturalnych, półnaturalnych i sztucznych są stosowane do dziś, obecnie naukowcy skłaniają się ku nowocześniejszym metodom, które do minimum ograniczają wpływ obecności człowieka oraz zmienionego środowiska na obserwowane zwierzę.

Jedną z często stosowanych metod jest telemetria umożliwiająca śledzenie przemieszczania się badanych osobników nawet wówczas, gdy badacze przebywają na innym kontynencie (Markham, 2008) [fot. 3]. Przykładem może być obserwacja słoni afrykańskich (Loxodonta africana, Blumenbach, 1797) zaopatrzonych w nadajniki satelitarne, z których sygnał o lokalizacji osobnika przesyłany jest do bazy internetowej w Stanach Zjednoczonych (Thomas i in., 2008). Obecne zminiaturyzowane nadajniki mogą być przymocowane do małych zwierząt bez nadmiernego ich obciążania czy ograniczania zakresu ruchów (Markham, 2008). Za pomocą 


Fot. 2. Znakowanie poprzez farbowanie fragmentu futra u chomika europejskiego (Cricetus cricetus) umożliwia rozpoznanie osobnika podczas obserwacji zachowań społecznych (fot. U. Eichert)


Fot. 3. Nadajnik GPS pozwala śledzić loty ptaków (tutaj bociana) przemieszczającego się na duże odległości 

nadajników radiowych można również lokalizować owady, jednak tylko na krótkie dystanse (Kissling i in., 2014). Małe nadajniki GPS pozwalają z kolei śledzić długodystansowe przemieszczanie się ptaków, np. gołębi (Steiner i in., 2000). Rozwijająca się technologia umożliwia również badanie zachowań socjalnych zwierząt. Osobnikom zakładane są obroże z czujnikami należącymi do bezprzewodowej sieci czujnikowej WSN (ang. Wireless Sensor Network). Urządzenia te rejestrują wszystkie przypadki zbliżania się do siebie dwóch noszących obroże osobników, a następnie przesyłają informacje do urządzenia zbiorczego zwanego bramą. Brama przetwarza dane i umieszcza je w sieci internetowej, skąd pobierają je przebywający w laboratoriach badacze (Handcock i in., 2009).

Inną techniką monitorowania zwierząt i ich zachowania się są fotopułapki umieszczane w środowisku bytowania zwierząt z czujnikami włączającymi kamerę, gdy tylko zostanie wykryty ruch w ich pobliżu. Urządzenia te pozwalają na prowadzenie obserwacji również nocą (fot. 4). Naukowcy skupiający się na wokalizacji zwierząt, czyli wydawanych przez nie dźwiękach, mają obecnie do dyspozycji cyfrowe mikrofony. Urządzenia te są tak skonstruowane, że można je pozostawić w terenie na kilka tygodni. Opracowanie mikrofonów szerokopasmowych, które mogą rejestrować dźwięk pod wodą, zwanych hydrofonami, umożliwia nagrywanie „śpiewu” wielorybów oraz innych komunikujących się ze sobą zwierząt morskich (Payne i McVay, 1971). Ponadto badacze mają do dyspozycji oprogramowanie komputerowe analizujące dźwięk, które umożliwia szybkie opracowanie wielu tysięcy nagrań.

Technologia przyszła z pomocą również w przypadku badań nad zwierzętami spędzającymi większość życia pod ziemią. Umieszczane pod skórą chipy umożliwiają nie tylko rozpoznanie indywidualne osobników, ale również zbadanie aktywności dobowej oraz rocznej, np. u chomika europejskiego (Cricetus cricetus Linnaeus, 1758). W tym celu przy wlocie do nory zakładany jest rejestrator, który zapisuje wszystkie wyjścia zwierzęcia na powierzchnię ziemi. Ponadto nowoczesne chipy mają również funkcję termorejestratora umożliwiającego regularne pomiary temperatury bez konieczności odławiania lub niepokojenia badanych osobników. W efekcie można lepiej poznać aktywność zwierząt przebywających pod ziemią, np. określić moment rozpoczęcia i zakończenia hibernacji oraz, w przypadku samic, określić, kiedy doszło do kopulacji lub do porodu (Millesi i in., 2016; Monecke, 2016). Przedstawione metody dzięki rozwojowi technologii pozwoliły ograniczyć do minimum obecność człowieka w środowisku naturalnym obserwowanego zwierzęcia przy jednoczesnym zwiększeniu ilości i jakości pobieranych danych.

Chociaż rozwój technologii pomógł zredukować wpływ człowieka na zachowanie się i środowisko życia zwierząt, na niektóre pytania nie da się uzyskać odpowiedzi bez ingerencji w bezpośrednie otoczenie zwierząt. Dotyczy to szczególnie eksperymentów, za pomocą których badacze chcą zrozumieć wpływ pojedynczego czynnika na zachowanie się zwierząt w warunkach naturalnych. Badania tego typu mają często na celu poznanie i zrozumienie zachowań seksualnych, terytorialnych lub takich, które związane są ze zdobywaniem pokarmu. Badacz może na przykład umieścić w środowisku bytowania zwierzęcia atrapę drapieżnika lub konkurenta i obserwować reakcję zwierzęcia. Innym rodzajem ingerencji jest dokonanie zmiany w wyglądzie zewnętrznym obserwowanego zwierzęcia poprzez modyfikację jednej z jego fizycznych cech. Przykładem może być eksperyment polegający na zmianie długości ogona u ptaka wikłacza olbrzymiego Euplectes progne (Boddaert, 1783). W jednej grupie badanych osobników samcom skracano ogon, a pozyskane w ten sposób pióra wykorzystywano, aby wydłużyć ogon w innej grupie osobników. Eksperyment wykazał, że samice preferują samców posiadających nienaturalnie długie ogony jako potencjalnych partnerów seksualnych (Andersson, 1982) [fot. 1]. 

Badania nad tańcem pszczoły miodnej ilustrują z kolei wprowadzane zmiany w środowisku życia zwierzęcia. Mimo, że laureat Nagrody Nobla austriacki zoolog Karl von Frisch odkrył znaczenie i mechanizm tańca pszczół, wciąż nie było wiadomo, w jaki sposób owady te określają odległość między ulem a źródłem pokarmu (pożytkiem pszczelim). Przez lata dominowały dwie hipotezy zakładające, że odległość ta jest określana na podstawie zużytej podczas lotu energii lub mierzona na podstawie obiektów mijanych po drodze od pożytku do ula (łąk, żywopłotów, zarośli i in.). Kwestie te wyjaśnił eksperyment polegający na tym, że pszczoła zmierzająca do pożytku przelatywała przez rurkę, w środku której 


Fot. 4. Samiec chomika europejskiego (Cricetus cricetus) zarejestrowany przy norze samicy za pomocą fotopułapki (fot. U. Eichert)

wymalowano jasne i ciemne plamy będące odpowiednikami wielu elementów krajobrazu. Lecąca przez rurkę pszczoła rejestrowała odległość 30 razy dłuższą niż w rzeczywistości z powodu licznych ciemnych plam na białym tle widzianych w rurce podczas lotu. W efekcie pszczoła po powrocie do ula przekazała innym zbieraczkom fałszywą informację o odległości do pożytku. Rzeczywiście, mimo że źródło pożywienia znajdowało się sześć metrów od ula, to odnaleziono pszczoły bezskutecznie poszukujące źródła pokarmu w odległości ponad 150 metrów od niego (Tautz, 2008).

Chociaż niejednokrotnie krytykowano badania nad zachowaniami zwierząt prowadzone w warunkach sztucznych, laboratoria okazały się szczególnie przydatne do prowadzenia eksperymentów nad zwierzęcą psychiką oraz uczeniem się. Studia te analizowały reakcję zwierząt na określone czynniki (np. zapach innego osobnika) lub zmienione warunki otoczenia (temperaturę, oświetlenie). Jednym ze słynnych eksperymentów przeprowadzonych w laboratorium był test dotyczący odruchów warunkowych przeprowadzony przez rosyjskiego fizjologa Iwana Pawłowa na psach. Iwan Pawłow, badając reakcję psa na pokarm (ślinienie się), odkrył, że w wyniku uczenia się zwierzęcia bodziec pierwotnie obojętny (np. dźwięk dzwonka, uruchamiany w czasie podawania pokarmu) może z czasem samodzielnie wyzwalać taką samą reakcję ślinienia jak bodziec bezwarunkowy – mięso. Eksperyment ten pozwolił innym badaczom zrozumieć pewne zachowania zwierząt w naturze, na przykład dlaczego ptaki unikają owadów o czarno-pomarańczowym ubarwieniu. Okazało się, że po doświadczeniu z niesmacznymi gąsienicami motyla proporzycy marzymłódki (Tyria jacobaeae Linnaeus, 1758...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy