В 2011 году шведские ученые собрали и проанализировали данные о птицах, гнездящихся в городах Центральной Европы (Maklakov et al., 2011). Исследователи хотели понять, как влияет размер мозга на способность птиц селиться в городах. Этот вопрос имеет и практическое, и теоретическое значение. Практика в данном случае увязывается с проблемами охраны биоразнообразия на фоне быстро растущих городских площадей. Теоретический смысл поставленной задачи примыкает к вопросу об эволюционном значении большого мозга. Кому-то кажется более важным первый аспект, ну а нам, конечно, второй. Итак, есть ли связь между размером мозга у птиц и их способностью адаптироваться к городской среде?

Шведские специалисты показали, что такая связь есть. В качестве базовой выборки ученые взяли воробьиных, населяющих Центральную Европу. Воробьиные – наиболее массовый отряд птиц, хорошо изученный с точки зрения и биологии, и экологии, с разработанной филогенией. Из биологических характеристик понадобились данные об относительном размере мозга, а из экологических – о месте гнездовий в городах и дикой природе. Филогенетические построения нужны для рассмотрения гипотез о связи эволюционного происхождения с размером мозга и способностью жить в городах.

Были учтены данные по 82 видам воробьиных из 22 семейств. Каждый вид был отнесен к одной из двух категорий – городской или сельский. Городскими считались виды, которые могут успешно выводить птенцов в центре города. Если же птицы гнездятся только за городом или на окраинах, то их относили к условным сельским жителям, предпочитающим свои исконные местообитания.

Оказалось, что относительный размер мозга у городских жителей в среднем выше, чем у сельских. Сопоставление с филогенией на уровне семейств показало, что увеличение мозга связано не с родством, а именно с местом жительства. Если в семействе много городских видов, то и средний размер мозга в нем будет больше (по сравнению с семействами с низкой долей городских видов). Однако жизнь в городе является более хорошим предиктором размера мозга, чем принадлежность к тому или иному семейству. Иными словами, для успешной адаптации к городу важно иметь собственный крупный мозг, а не принадлежать к более мозговитому (в среднем) семейству.

Ясно, что увеличение мозга у городских птиц не может быть результатом отбора на адаптацию к городу. Ведь городская среда появилась недавно, и к тому же у большинства “городских” видов воробьиных реально проживает в городах лишь небольшая часть особей. Поэтому морфологическая эволюция, связанная с адаптацией к городу, вряд ли имеет отношение к выявленной закономерности. Нет, перед нами результат определенной предрасположенности более мозговитых пернатых к городским условиям. Чем крупнее мозг, тем проще птице освоить новую среду обитания. Птицы с маленьким мозгом не смогли столь же успешно внедриться в новую, порой враждебную, среду и воспользоваться ее преимуществами – прежде всего богатой кормовой базой.

Здесь на примере птиц мы видим подтверждение того, что большой мозг нужен позвоночным животным, чтобы успешно вписываться в новые места, справляться с новыми обстоятельствами и использовать себе на пользу нестандартные условия, а еще что города стали именно таким эволюционным предложением – привлекательным, но сложным (предъявляющим высокие требования к когнитивным способностям).

Птицы – удобный объект для подобных исследований. Для млекопитающих, пожалуй, не наберется хорошей статистики (не так уж много видов млекопитающих освоилось в городах), а у “низших” позвоночных и беспозвоночных стратегии адаптации к городской среде могут оказаться совсем другими, не имеющими отношения к сообразительности.

Гипотезу о связи интеллекта с социальностью тоже пытались проверить на птицах, оценивая уровень социальности по размеру групп. Хотя надо признать, что способность жить в большом коллективе – не единственный возможный показатель развитости социального интеллекта. Например, в ряде работ было показано, что размер мозга у птиц коррелирует не столько с размером групп, сколько с формированием устойчивых брачных пар. Что ж, поддержание стабильных отношений в семье – тоже важная социальная задача (и весьма ресурсоемкая, по-видимому).

Чтобы лучше разобраться в сложных взаимосвязях социальности и интеллекта, необходимы данные по внутривидовой изменчивости этих показателей. Такие данные удалось получить австралийским и британским орнитологам, работавшим с вороной-свистуном, или черноспинной певчей вороной, – Gymnorhina tibicen dorsalis (Ashton et al., 2018).

Эти птицы формируют устойчивые группы, различающиеся по размеру, имеют иерархию доминирования и практикуют коллективную оборону территории и кооперативное родительство (помогают друг другу выращивать птенцов).

В течение четырех лет (с 2013 по 2016 год) ученые наблюдали за 14 группами ворон в парковой зоне Гилдфорда – пригорода Перта (Западная Австралия). Птицы привыкли к людям и были индивидуально помечены (окольцованы). Группы различались по размеру: в самой маленькой было всего три вороны, в самой большой – 12 взрослых особей. За время наблюдений не было замечено переходов ворон из одной группы в другую, что подтверждает мнение о стабильности вороньих коллективов.

Чтобы оценить умственные способности ворон, им предлагали четыре типа задач:

1) Тест на тормозной контроль, то есть на способность подавлять первый “естественный” позыв, если он не рационален. Для этого приманку накрывали прозрачной пластиковой крышкой, открытой с боков, но непроницаемой со стороны птицы. Правильное решение заключалось в том, чтобы зайти сбоку и достать приманку, неправильное – долбить клювом по пластику. Считалось, что птица справилась с заданием, если она принимала правильное решение три раза подряд. И чем меньше ей для этого понадобилось обучающих попыток, тем лучше результат.

2) Тест на ассоциативное обучение. Птица должна была понять, что еда всегда находится под крышкой определенного цвета.

3) Тест на переучивание. После того как птица усваивала, что еду нужно искать под крышкой одного цвета, экспериментаторы начинали накрывать приманку крышкой другого цвета и смотрели, как быстро птица переучится.

4) Тест на пространственную память. Птица должна была запомнить, в какой из восьми закрытых лунок находится еда.

Удалось протестировать в общей сложности 56 птиц. Тесты проводили в естественной для птиц обстановке, улучая момент, когда интересующая исследователей особь находилась как минимум в десяти метрах от сородичей, чтобы те ее не отвлекали и не вмешивались в процесс. Во всех четырех тестах наилучшие результаты показали вороны из больших групп (рис. 10.1).

На всякий случай ученые повторили тестирование, предложив птицам такие же по смыслу, но иначе оформленные задачки. Результаты получились те же, причем птицы, хорошо выступившие в первой серии тестов, успешно справились и со второй, и наоборот.

Статистический анализ показал, что успешность решения разных задач строго скоррелирована: птицы, хорошо справляющиеся с задачами одного типа, быстрее решают также и задачи других типов. Эта корреляция позволяет говорить уже не просто о способностях к решению каких-то конкретных задач, а о некой общей сообразительности, или общем интеллекте (его еще называют фактором G). Для его количественной оценки ученые использовали метод главных компонент. Оказалось, что результаты всех четырех тестов вносят вклад в первую главную компоненту (PC1), которая отражает 64,6 % общей вариабельности по успешности прохождения тестов (это очень много по сравнению с аналогичными результатами у других видов животных), и поэтому PC1 можно рассматривать как количественную меру интеллекта ворон. Лучшим предиктором этой меры опять-таки оказался размер группы.

Затем ученые решили выяснить, как меняются когнитивные показатели с возрастом. Для этого были протестированы молодые птицы, научившиеся летать 100, 200 и 300 дней назад. Как и следовало ожидать, с возрастом птицы умнеют, но этот процесс идет быстрее в больших группах. У самых молодых, “100-дневных”, птиц еще не прослеживается связи между размером группы и успешностью решения задач. Более того, в этом возрасте нет и корреляции между успешностью выполнения разных заданий, то есть нет оснований говорить об “общем интеллекте”. Но уже через 200 дней после начала взрослой жизни обе корреляции (между успешностью решения разных задач и между сообразительностью и размером группы) четко прослеживаются.

Таким образом, жизнь в большом коллективе коррелирует с умственным развитием. Чтобы доказать, что речь идет о причинно-следственной связи, а не просто о корреляции, опосредованной каким-то третьим фактором, нужно ставить дополнительные эксперименты – например, искусственно менять численность групп и смотреть, как это скажется на умственном развитии птенцов. Этого исследователи не сделали. Зато они проверили несколько альтернативных возможностей. Например, предположили, что в больших группах птицы вырастают более умными, потому что их лучше кормят. Эта гипотеза не подтвердилась: птенцы в больших и маленьких группах получают примерно одинаковое количество пищи. Сообразительность не коррелирует ни с размером птицы, ни с тем, как ее кормили, когда она была птенцом. Еще одна интересная возможность: вороны объединяются в группы по сходству умственных способностей, то есть умные пристраиваются к умным, а глупые – к глупым. Также можно предположить, что в больших группах оказывается больше умных индивидов чисто случайно, просто потому, что группы большие. Но эти гипотезы плохо согласуются с количественным распределением умных и глупых особей, которое оказалось разным в больших и малых группах. В малых группах присутствуют особи с самыми разными способностями, а в больших – почти исключительно умные.

Рис. 10.1. Зависимость когнитивных способностей ворон от размера группы. Проводились тесты на тормозной контроль (а), на ассоциативное обучение (б), на переучивание (в) и на пространственную память (г). Каждая точка соответствует результату, показанному одной птицей в одном тесте. По горизонтальной оси – размер группы, к которой принадлежит исследуемая ворона. По вертикальной – число обучающих попыток, сделанных птицей до того, как она наконец справилась с задачей (а—в), или число обследованных лунок (г). Таким образом, во всех четырех случаях результат тем лучше, чем меньше значение по вертикальной оси. Видно, что успешность птиц во всех тестах положительно коррелирует с размером группы. По рисунку из Ashton et al., 2018.

Самое правдоподобное объяснение полученных результатов состоит в том, что жизнь в большой группе ставит перед воронами сложные когнитивные задачи, связанные в том числе и с социальными отношениями. А это способствует интеллектуальному развитию. Наверняка важную роль здесь играет и социальное обучение (см. главы 11 и 12): в больших коллективах есть чему и у кого поучиться. Большее количество выученных навыков, в свою очередь, повышает шансы на успешное решение новых задач.

Практически все признаки зависят отчасти от среды, отчасти от генов, и интеллект – не исключение. В больших группах вороны в среднем быстрее набираются ума, чем в малых, но при этом во всех группах, особенно в маленьких, сохраняется изменчивость по интеллекту. Это значит, что в одной и той же среде кто-то развивает свой интеллект быстрее, кто-то медленнее. Это наверняка в какой-то степени зависит от генов, что делает возможной эволюцию умственных способностей под действием отбора (книга 2, глава 3).

Чтобы выяснить, подвергается ли отбору вороний интеллект, исследователи сопоставили сообразительность самок с их приспособленностью (репродуктивным успехом). Самцов с этой точки зрения не изучали, потому что у австралийских ворон-свистунов семейные отношения достаточно сложны, самцы часто заводят птенцов на стороне, спариваясь с самками из других групп, и поэтому измерить репродуктивный успех самок намного проще, чем самцов.

В качестве меры репродуктивного успеха самок использовали два показателя: среднее число высиженных кладок и среднее число выживших (то есть доживших до перехода к самостоятельной жизни) птенцов за год. Как выяснилось, оба показателя положительно коррелируют с сообразительностью самки. Эти эффекты не зависят от размера группы. Иначе говоря, умные самки лучше размножаются.

Механизм положительного влияния когнитивных способностей на репродуктивный успех самок ворон пока неясен. Удалось лишь показать, что интеллект самки не коррелирует с количеством пищи, которую она приносит своим птенцам. Впрочем, не исключено, что он коррелирует с ее качеством: возможно, умные самки таскают детям более полезную, питательную или разнообразную еду. Или, может быть, умные самки выращивают больше птенцов, потому что обеспечивают им лучшие условия для развития, в том числе путем налаживания хороших отношений с сородичами. Еще одна возможность состоит в том, что птенцам умных самок помогает выжить их собственная сообразительность, унаследованная от матерей (или навыки, приобретенные от матери в результате социального обучения).

Положительная связь между сообразительностью самки и ее репродуктивным успехом в принципе могла бы быть причиной того, что в больших группах вороны умнее. Может быть, дело просто в том, что группы, где много умных особей, производят больше потомков и поэтому быстрее наращивают свою численность. По мнению исследователей, это маловероятно в силу двух обстоятельств. Во-первых, численность каждой группы остается практически неизменной из года в год. Большие группы, где много умных особей, производят больше потомков, но “лишняя” молодежь разлетается. Во-вторых, самцы постоянно заводят романы на стороне, обеспечивая эффективное перемешивание групповых генофондов, и поэтому между группами не должно быть существенных генетических различий, в том числе и по “генам интеллекта”. Скорее всего, птицы из маленьких групп глупее не из-за генов, а из-за среды, то есть из-за отсутствия подходящих социальных условий для интеллектуального роста.

Конечно, для глобальных и окончательных выводов о связи социальности с интеллектом имеющихся данных пока недостаточно. Нужно провести еще много подобных исследований. Но все же полученные результаты – веский аргумент в пользу того, что жизнь в больших коллективах способствует интеллектуальному развитию по крайней мере у некоторых птиц. Кроме того, это один из немногих случаев, когда удалось четко показать положительную связь между когнитивными способностями и репродуктивным успехом в природной популяции животных. Почему таких данных мало? Вряд ли из-за того, что интеллект на самом деле не очень-то коррелирует с приспособленностью. Просто у диких животных в природных условиях измерить одновременно и сообразительность, и репродуктивный успех весьма и весьма непросто (Morand-Ferron et al., 2016).

Но если интеллект поддерживается отбором, то возникает естественный вопрос: почему вороны (и другие животные) не становятся постепенно все более разумными?

Во-первых, очень может быть, что становятся, хоть и не быстро. С этим согласуется общая тенденция к увеличению мозга, прослеживающаяся, судя по палеонтологическим данным, во многих линиях наземных позвоночных. Во-вторых, интеллект – дорогое удовольствие: трудно стать умнее, не увеличивая мозг, а нервная ткань потребляет много калорий. У птиц к этому добавляются ограничения, связанные с массой тела, ведь любые лишние граммы затрудняют полет. В-третьих, достаточно сильный отбор в пользу более умных особей, по-видимому, возможен лишь при соблюдении определенных условий (одним из которых, но не единственным, является высокоразвитая социальность). Мы поговорим об этом подробнее в главе 12, где постараемся понять, почему именно у наших предков, плейстоценовых Homo, так сильно усложнилось поведение и увеличился мозг.