通过植物也能找到人类的认知根源吗?

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作者 | Emma Young

翻译 | Kolibri

改写 | Kar-K

审校 | 酷炫脑主创 Yeal

朗读 | 胡恩

美工 | 老雕虫

编辑 | 湘蓉

植物应该被视为具有认知功能的主体,它们为我们提供了一个独特的机会来进行生物行为心理的比较,这可能会引导我们找到认知的“根源”。

比较心理学(Comparative Psychology) 是研究动物进化行为的基本理论及不同进化水平的动物的各种行为特点的心理学分支。这个定义其实不是一成不变的,早在1935年,植物的“行为”研究也开始被纳入其中。在帕多瓦大学(University of Padua)的乌姆伯托·卡斯蒂略(Umberto Castiello)教授看来,现在是时候恢复植物在非人类生物心理学研究中的地位了。

 

在一篇发表在《比较心理学杂志》(Journal of ComparativePsychology)上的论文中,卡斯蒂略收集了最近发表的一些能够证明植物具有交流、记忆、“认亲”、决策甚至数数等——一些以前在动物身上也观察到的、被称为“认知能力”的研究证据。植物并不仅仅可以对外界的变化做出简单的回应,它们还可以适应变化,从经典条件反射(Classical Conditioning)中受益,甚至能够对未来做出预测。

 

对于植物的认知行为,还有很多需要我们研究的地方。对此,卡斯蒂略教授写道:“植物应该被视为具有认知功能的主体,它们为我们提供了一个独特的机会来进行生物行为心理的比较,这可能会引导我们找到认知的‘根源’。”

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从现有的研究来看,植物显然具有各种各样的感知能力——它们可以探测到一切:从光照的强度变化,到土壤中重要营养元素磷浓度的改变,再到彼此间的信号交流。而提到交流,就不得不提到它们多样的交流方法——卡斯蒂略认为,植物对一套挥发性有机化学物质(Volatile Organic Chemicals, VOCs)的复杂使用可以被认为是一种植物内的交流途径。因为不同种类的VOCs可以在新的互动和新的环境中被灵活使用,不同的VOCs组合可以让植物间传递有关草食动物的攻击信息或自己受伤的信息。甚至有证据表明不同物种之间存在着方言,亲缘关系越近的植物越能更好地理解彼此。这可能意味着由某一植物发出的捕食者攻击信号,更易保护自己的“近亲”而不是“远房”。

 

此外,关于植物能够学习的证据也越来越多。例如,如果含羞草被反复扔在地板上,那么它就不会在做出标志性的闭合动作——这可能是因为它已经“意识到”掉在地上是“正常的”,所以不再做出反应;然而它仍然对其他类型的外力刺激保持敏感。更值得注意的是,一项实验室研究发现,当豌豆苗“意识到”它们想要的蓝光会在风扇引起的气流增加后出现,之后即使在没有蓝光的情况下,它们也会朝着风扇的方向生长——这证实了经典条件反射训练同样适用于植物。

 

在另一项研究中,研究者们发现豌豆植物的“决策”思维与人类相类似。在这项研究中,每颗植物的根被分开放在两个(一对)不同的花盆中:其中一个花盆得到恒定的养分,另一个则得到含量变化的养分。每对花盆整体得到的养分也存在差异,有的整体养分含量多,有的整体养分含量少。在整体低营养的情况下,植物会倾向于选择更为稳妥的生长方式,即集中根系生长在具有恒定养分的花盆里;但在整体高营养的情况下,植物会倾向于稍微激进的生长方式,即集中根系生长在具有养分含量变化的花盆里。正如卡斯蒂略写道的:“实验证明,植物能够感知到外界环境的风险,并会根据资源的多少作出对应的承担风险或规避风险的行为。”

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卡斯蒂略还列举了一些证据来证明植物之间虽然会争夺资源,但也会互相支持。比如,一些植物会通过相互连通的菌根网络(mycorrhizal network of fungi)交换营养成份。据他报告,一项研究发现,在不列颠哥伦比亚省的森林中,当长在一起的纸桦树和道格拉斯冷杉意识到对方需要帮忙处理多余的碳时,它们都会乐意提供帮助——这种基于需要的互惠行为能让所有个体都受益,看起来很像我们人类社会中的“雪中送炭”。

 

卡斯蒂略在他的论文中列举了一些研究,它们表明植物可以根据它们所生长的地势条件进行适应性生长,选择往哪生长以及如何与蚂蚁合作等。“现在研究的问题不再是植物到底是不是认知生物,而是植物如何利用自己的认知能力。”卡斯蒂略写道。这些研究表明,一个复杂的、集中的大脑对于认知行为来说并不是必需的,这对我们如何理解认知带来了新的挑战。

 

在过去的大约一个世纪里,人们对植物的研究一直集中在它们的生理层面上。卡斯蒂略作为新生代科学家之一,希望能够从更多角度来研究植物。正如他所说,心理学家有一整套工具和技术可以用来研究植物的行为,植物行为学是一个全新的领域,他们可以做出很多开创性的研究成果。

参考文献(点击滑动查看)

1. Peñuelas J, Asensio D, Tholl D, et al. Biogenic volatile emissions from the soil[J]. Plant, cell environment, 2014, 37(8): 1866-1891.

2. Karban R, Shiojiri K, Ishizaki S, et al. Kin recognition affects plant communication and defence[J]. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2013,280(1756): 20123062.

3.  Gagliano M, Vyazovskiy V V, Borbély A A, et al. Learning by association in plants[J]. Scientific reports, 2016, 6: 38427.

4.  Bob Holmes,The kindness paradox: Why be generous?newscientist.com,2016

5. Castiello U. (Re) claiming plants in comparative psychology[J]. Journal of Comparative Psychology (Washington, DC: 1983), 2020.


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