Individual Differences in Animal Innovation
Badania obserwacyjne i eksperymentalne pokazują, że osobniki, podobnie jak gatunki, różnią się w swojej skłonności do innowacji. Na innowacyjność wpływają takie zmienne jak ranga społeczna, wiek, płeć, zdolność do współzawodnictwa i stan motywacji, i jest ona skorelowana zarówno z behawioralnymi (np. tempo uczenia się, użycie narzędzi), jak i hormonalnymi środkami (np. testosteron). Istnieją nawet dowody na istnienie innowacyjnych „osobowości” u niektórych gatunków (np. gupików), chociaż u innych gatunków (np. małp kapucynek) nie znaleziono spójnych różnic indywidualnych w skłonności do innowacji.
Niektóre z tych badań opierają się na naturalnych obserwacjach innowacji, a kryteria rozpoznawania zostały opracowane w celu identyfikacji „prawdziwych” innowacji. Na przykład, u dzikich orangutanów, wzorce zachowań zostały sklasyfikowane jako innowacje, jeśli nie były powszechnie wyrażone w całej populacji i jeśli ich brak nie miał wyraźnej przyczyny (np. artefakt obserwacyjny, taki jak niewystarczający czas obserwacji, lub przyczyna ekologiczna, taka jak brak konkretnego zasobu). W ten sposób zidentyfikowano 43 innowacje, takie jak wytwarzanie poduszek z gałęzi czy „gardłowe” dźwięki wydawane przez matki z małymi niemowlętami przed poruszaniem się. Chociaż takie kryteria rozpoznawania nie mogą dostarczyć niepodważalnych dowodów na to, że dana czynność jest lub nie jest innowacją, mogą one wskazać potencjalne innowacje do dalszego badania. Takie badanie może przynieść zaskakujące wyniki. Dla przykładu, żurawie zanurzają twarde jedzenie w wodzie, co jest stosunkowo rzadkim zachowaniem, początkowo opisywanym jako innowacyjne, a nawet odkrywcze. Jednak zdecydowana większość populacji będzie zanurzać pokarm, jeśli znajdzie się w idealnych warunkach, co sugeruje, że zanurzanie jest rzadko wyrażane, ponieważ koszty (np. kleptopasożytnictwo) zwykle przewyższają korzyści (zmiękczony pokarm). Sugeruje to, że rzadkość per se nie może być stosowana do identyfikacji innowacji.
Jako alternatywa lub dodatek do badań obserwacyjnych, innowacje mogą być badane eksperymentalnie, zarówno w niewoli, jak i na wolności, przedstawiając zwierzętom nowe wyzwania, takie jak pudełka z puzzlami, które muszą otworzyć, aby uzyskać dostęp do żywności, i badając czynniki wpływające na innowacje. Jeden z najbardziej wyrazistych przykładów innowacyjnego wytwarzania narzędzi zaobserwowano, gdy samica wrony nowokaledońskiej o imieniu Betty wygięła drut, aby wytworzyć haczykowate narzędzie i uzyskać nagrodę w postaci pożywienia. Dalsze eksperymenty badały techniczne zrozumienie tego osobnika w rozwiązywaniu tego typu zadań. Innowacyjne wykorzystanie narzędzi zostało również odnotowane w dziko żyjących New Caledonian wrony, takie jak jednostki wzmacniając swoje zwykłe narzędzia liści przez zginanie ich.
Eksperymenty udokumentowały szereg behawioralnych korelatów innowacji. Na przykład, badania kilku gatunków ptaków i małp z rodziny Callitrichid (marmozety i tamaryny) wykazały, że osobniki najmniej niechętne do zbliżania się do nowych obiektów (tj. wykazujące niski poziom neofobii obiektowej) najszybciej rozwiązują nowe zadania związane z poszukiwaniem pożywienia. Tak więc różnice w tendencjach innowacyjnych nie muszą być przypisywane różnicom w zdolnościach poznawczych, ale mogą być przynajmniej częściowo wyjaśnione przez gotowość do zaangażowania się w nowe bodźce. Innym ważnym korelatem innowacyjności może być zdolność do hamowania wcześniej wyuczonych reakcji. U dzikich gołębi Columba livia, zięby Amadina fasciata i zeberki Taeniopygia guttata zwierzęta, które dobrze radziły sobie z zadaniami innowacyjnymi, były również lepsze w zadaniach związanych z uczeniem się społecznym. Tak więc, przynajmniej u tych gatunków, innowatorzy również mają tendencję do bycia osobnikami najbardziej zdolnymi do wykorzystania informacji społecznych.
Liczba badań skupiła się na wieku i innowacyjności. Być może pod wpływem niewielkiej liczby głośnych przypadków, dominującym założeniem wśród wielu prymatologów jest to, że młode lub młodociane naczelne są bardziej innowacyjne niż osobniki dorosłe. Ta innowacyjna tendencja wśród młodych jest często uważana za konsekwencję lub efekt uboczny ich zwiększonego tempa eksploracji i zabawy. Jednak ostatnia metaanaliza literatury dotyczącej innowacji u naczelnych podważa ten pogląd. Stwierdzono częstsze występowanie innowacji u dorosłych niż u nie-dorosłych, co badacze zinterpretowali częściowo jako odzwierciedlenie większego doświadczenia i kompetencji starszych osobników.
Odkrycia te są poparte szczegółową eksperymentalną analizą innowacji u małp callitrichid. Naukowcy przedstawili nowatorskie zadania wydobywania pokarmu rodzinnym grupom małp w 26 populacjach zoo w celu zbadania, czy młodość lub doświadczenie najbardziej ułatwiają innowacje. Stwierdzono, że eksploracja i innowacyjność są pozytywnie skorelowane z wiekiem, co być może odzwierciedla większe doświadczenie dorosłych, ich kompetencje manipulacyjne lub zdolności poznawcze. Młodsze małpy, szczególnie podrosłe i młode, miały nieproporcjonalnie duże szanse na pierwszy kontakt z zadaniami, ale to dorośli nieproporcjonalnie częściej rozwiązywali zadania jako pierwsi. Tak więc starsze osobniki miały istotnie większe szanse niż młodsze, by przekształcić manipulacje zadaniami w ich rozwiązania. Późniejsze analizy statystyczne dostarczyły dowodów na to, że przynajmniej niektóre z metod otwierania pudełek rozpowszechniły się w grupie poprzez społeczne uczenie się. Inne badanie, tym razem na tamarynach brunatnych, również wykazało, że dorośli przyswajają informacje w sposób bardziej efektywny oraz potrafią szybciej rozpoznawać i klasyfikować obiekty niż osoby niedorosłe. Takie eksperymenty sugerują, że doświadczenie i kompetencje pozwalają starszym osobnikom rozwiązywać nowe problemy bardziej efektywnie niż młodszym. Jednakże, inne czynniki rozwojowe, takie jak poprawa umiejętności manipulacyjnych, wzrost siły i dojrzałości wraz z wiekiem, mogą również odgrywać pewną rolę. Dalsze badania nad różnicami gatunkowymi w innowacyjności wśród małp sugerują, że pewne cechy życiowe, szczególnie dieta polegająca na pozyskiwaniu pożywienia, mogą sprzyjać zwiększonej innowacyjności.
Jeśli dominujące osobniki monopolizują zasoby, lub jeśli osobniki o niskim statusie są napędzane przez brak sukcesu w innych kwestiach, aby opracować nowe rozwiązania, to społeczne porządki rang mogą przewidywać, kto wprowadza innowacje. Szereg badań nad ptakami, a także obserwacje makaków i innych naczelnych wykazały, że podwładni są bardziej skłonni do wprowadzania innowacji, ale często są uzurpowani przez dominantów. W grupach naczelnych, małpy o niskiej pozycji w hierarchii mogą nabyć nowe zachowanie, ale nie wyrażać go, aby uniknąć uwagi dominantów. Koniowate mogą przyspieszać lub spowalniać podejście do nowych obiektów (np. kruki podchodzą do nowych obiektów szybciej, gdy są same, niż gdy są w grupie, ale spędzają więcej czasu badając obiekty, gdy są w grupie). Tak więc, nie może być społeczne ograniczenia i wpływy na wynalazek i wyrażanie nowych wzorców zachowań.
Studia gupików wykazują, że stan motywacji może być krytycznym wyznacznikiem innowacji. Małe grupy ryb zostały przedstawione z nowych zadań labiryntu zawierające żywność, a pierwszy osobnik, aby rozwiązać zadanie zostało scharakteryzowane jako innowator. Stwierdzono, że samice były bardziej skłonne do innowacji niż samce, ryby pozbawione pokarmu były bardziej skłonne do innowacji niż ryby pozbawione pokarmu, a mniejsze ryby były bardziej skłonne do innowacji niż większe. Innowatorami nie były ani ryby najbardziej aktywne (samce), ani te o największej prędkości pływania (duże ryby). Tutaj, najbardziej parsimonious wyjaśnienie dla obserwowanych różnic indywidualnych w rozwiązywaniu problemów jest to, że innowatorzy nie muszą być szczególnie inteligentne lub twórcze, ale są napędzane do znalezienia nowych rozwiązań problemów żerowania przez głód lub przez koszty metaboliczne wzrostu lub pregnancy.
Aby dokładniej zbadać, jak stan motywacji wpływa na innowacje, badacze monitorowali związek między przeszłością sukces żerowania i żerowania innowacji, ponownie przy użyciu gupików. Grupy ryb były karmione pokarmem pojedynczo, a więc musiały konkurować o pożywienie. Przewidywano, że słabi zawodnicy – ryby, które przybrały najmniej na wadze i zdobyły najmniej pożywienia podczas konkurencji „scramble” – będą bardziej skłonne do innowacji, gdy zostaną im przedstawione nowe zadania związane z żerowaniem. U samców, ale nie u samic gupików, to przewidywanie się potwierdziło. Samice okazały się bardziej zmotywowane do rozwiązywania zadań związanych z żerowaniem niż samce, niezależnie od tego, jak im poszło podczas konkursu z jajecznicą. W wielu gatunkach kręgowców inwestycje rodzicielskie samic przewyższają inwestycje samców, więc sukces reprodukcyjny samców jest najefektywniej maksymalizowany przez priorytetowe kojarzenie, podczas gdy sukces reprodukcyjny samic jest ograniczony przez dostęp do zasobów pokarmowych. Jest to szczególnie prawdziwe u gupików, ponieważ samice mogą przechowywać spermę, są żyworodne i w przeciwieństwie do samców, mają nieokreślony wzrost, z korelacją między spożyciem energii a płodnością samic. W konsekwencji, znalezienie wysokiej jakości żywności ma większą marginalną wartość fitness dla samic niż dla samców, co może wyjaśniać, dlaczego samice powinny być bardziej badawcze niż samce i są stale poszukuje nowych źródeł żywności, podczas gdy samce zaczynają szukać żywności tylko wtedy, gdy stają się one żywności-deprived.
Badanie rozprzestrzeniania się innowacji w małych grupach niewoli szpaków (Sturnus vulgaris) badane, czy wzór rozprzestrzeniania można przewidzieć przez znajomość odpowiednich zmiennych. Badacze przedstawili małym grupom szpaków serię nowatorskich zadań związanych z pozyskiwaniem pokarmu. Neofobia obiektowa i miary rangi społecznej najlepiej charakteryzowały, które zwierzę jako pierwsze z grupy zetknęło się z nowymi zadaniami żerowania. Jednak wydajność uczenia się aspołecznego, mierzona w odosobnieniu, była najlepszym predyktorem tego, które zwierzę jako pierwsze w grupie rozwiązało nowe zadania żerowania. Innymi słowy, można przewidzieć, jak innowacyjny będzie szpak na podstawie jego wcześniej zmierzonych wyników w uczeniu się w izolacji. Wydaje się, że rozwiązania tych zadań rozprzestrzeniały się poprzez uczenie się społeczne, ponieważ osobniki nabywające zachowania później w procesie dyfuzji wykazywały krótszy czas uczenia się. Wzorzec ten byłby oczekiwany, gdyby badani uczyli się społecznie, ponieważ osoby rozwiązujące zadania później mają więcej demonstratorów niż osoby, które nabyły zachowanie wcześnie. Jednak, co może być zaskakujące, wzory skojarzeń nie przewidywały rozprzestrzeniania się rozwiązywania: ptaki nie były bardziej skłonne do uczenia się od bliskich współpracowników niż od ptaków, z którymi spędzały niewiele czasu. Podobne wyniki uzyskano w badaniach nad nowymi zachowaniami żerowania u gupików. Może to odzwierciedlać stosunkowo niewielki rozmiar grup i pomieszczeń w obu badaniach, a innowacje mogą być bardziej prawdopodobne do rozprzestrzeniania się wzdłuż sieci powiązań w większych grupach żyjących w bardziej naturalistycznych środowiskach.
.