Жирафы из Барселонского зоопарка доказали, что способность мысленно складывать числа есть не только у людей и приматов, но вычитание для них оказалось непосильной задачей. Исследование опубликовано в авторитетном журнале Scientific Reports. Это первая работа, в которой изучались арифметические способности неодомашненных копытных. Результаты поставили перед исследователями новые вопросы о том, как и зачем в ходе эволюции возникают такие способности.
Как жирафов учили складывать?
В эксперименте участвовали четыре взрослых жирафа из Барселонского зоопарка. Учёные адаптировали методику, которая раньше применялась на орангутанах. Перед животным на столе ставили два закрытых жёлтых контейнера с кусочками моркови и один пустой зелёный. Экспериментатор на глазах у жирафа открывал контейнеры, демонстрируя содержимое, затем закрывал их и перекладывал несколько кусочков. В задании на сложение зелёный контейнер был заполнен морковкой, которую добавляли в один из жёлтых. При вычитании зелёный контейнер изначально был пустым, и в него собирали часть моркови из жёлтых.
После манипуляции жираф должен был выбрать один из жёлтых контейнеров. Правильным считался тот, где в итоге оказывалось больше еды. Поскольку контейнеры были закрыты, животное не видело финального количества и должно было мысленно его вычислить. Ключевой момент заключался в том, что животные не видели конечный результат операции. Если бы эта информация была доступна жирафам, мы не могли бы заключить, что они выполняют мысленные операции, поскольку они могли бы основывать свой выбор исключительно на зрительной информации, доступной после манипуляции, отмечает соавтор исследования Икер Лойди, работающий на кафедре клинической психологии и психобиологии университета Барселоны.
Всего провели более тысячи испытаний, по 272 на каждое животное. В итоге жирафы успешно справились с заданием на сложение, выбирая нужный контейнер в 68% случаев. Это значительно выше случайного угадывания. То есть животные мысленно отследили прибавление до трёх предметов к уже имеющимся.
Однако задачи на вычитание и последовательные действия поставили их в тупик. В этих сериях выбор жирафов не отличался от случайного. В задачах на вычитание результат оказался значительно хуже, чем в контрольных тестах и в задании на сложение. Два из четырёх жирафов справились со сложением, но ни один не смог надёжно отслеживать исчезновение моркови или несколько последовательных операций.
Вычитание оказалось сложнее
Такой результат подтверждает, что вычитание — когнитивно более сложная операция, чем сложение. Даже у людей оно формируется в развитии позже и задействует более энергозатратные участки мозга. Эти результаты согласуются с тем, что мы наблюдаем у людей, существуют индивидуальные различия в решении числовых задач, и в целом вычитание сложнее сложения, говорит Икер Лойди. Кроме того, вычитание активирует области мозга, специализирующиеся на сложной контролируемой обработке, которые сложение не затрагивает.
Биологи предполагают, что способность к сложению развилась у жирафов как адаптация к их экологии. Саванна заставляет жирафов запоминать и оценивать расположение разрозненных источников пищи, что требует умения мысленно суммировать. Вычитание, по-видимому, просто не вписывается в их когнитивный репертуар. В саванне жизненно необходимо помнить и прикидывать объёмы пищи на разбросанных участках, пишет naked-science.ru. Числовые навыки могли помочь жирафам оценивать количество пищи на разбросанных по саванне деревьях и выбирать наиболее выгодный маршрут.
Кто ещё в животном мире умеет считать?
Жирафы пополнили быстро растущий список животных, обладающих элементарными математическими навыками. На сегодня мысленное сложение выявлено у шимпанзе, орангутанов, макак-резусов, серых попугаев, ворон и даже новорождённых цыплят. С вычитанием дело обстоит сложнее: с ним успешно справляются лишь некоторые приматы и птицы после интенсивного обучения.
Вороны, например, не просто складывают и вычитают, но и понимают концепцию нуля. Учёные Тюбингенского университета в Германии под руководством профессора Андреаса Нидера провели серию экспериментов, которые продемонстрировали наличие у ворон математических способностей, включая понимание концепции нуля и проведение статистического анализа при принятии решений. В первом исследовании птиц обучали распознавать различные количества объектов, а затем показывали им пустые наборы. Вороны расценили отсутствие объектов как самостоятельную величину и поместили её в начало числовой последовательности перед единицей. Анализ нейронной активности мозга птиц выявил специализированные клетки, которые избирательно реагировали на пустые наборы, указывая на то, что понимание нуля имеет биологическую основу в мозге животного.
Во втором эксперименте падальных ворон обучали связывать цветные геометрические символы с вероятностью получения пищевой награды. После усвоения этих ассоциаций птицам предложили выбирать между парами символов. Вороны последовательно выбирали вариант с более высокой вероятностью получения награды. Нидер отметил, что вороны не выполняют формальные математические вычисления, однако извлекают вероятностные закономерности из опыта, сохраняют эту информацию в памяти и применяют её для максимизации вознаграждения в условиях неопределённости. Исследователи также обнаружили, что вороны воспринимают отсутствие объектов как самостоятельную числовую величину.
Пчёлы тоже демонстрируют удивительные способности. Международная группа исследователей завершила серию экспериментов, продолжавшихся с 2016 по 2024 год, в рамках которых изучались математические способности медоносных пчёл. Результаты работы опубликованы в январе 2026 года. В ходе экспериментов пчёлы освоили выполнение операций сложения и вычитания единицы, распознавание концепции нуля, определение порядка величин, классификацию чисел на чётные и нечётные. Исследователи обращают внимание на значительную разницу в нейробиологии: мозг пчелы содержит менее одного миллиона нейронов, тогда как человеческий мозг насчитывает около 86 миллиардов. При этом эволюционные пути человека и пчелы разошлись более 600 миллионов лет назад.
Открытие или изобретение?
Открытие «животной математики» ставит вопрос в новую плоскость. Способность оперировать числами и количествами долгое время считалась уникальной для человека, требующей языка и символов. Однако исследования показывают, что базовое различение «больше/меньше» широко распространено у животных — от насекомых до приматов. Более сложный уровень — «протоарифметика», умение мысленно складывать и вычитать количества, которые скрыты от глаз, считают эволюционной основой математических способностей человека.
Великий советский математик Владимир Арнольд был уверен, что мы не изобретаем, а именно открываем законы математики. То есть они существуют где-то помимо нас, в идеальном мире Платона, а гении, наблюдающие этот иной мир, доносят скрытое знание для всех. Физики возражают, они полагают, что есть природа, а есть математический формализм, то есть искусственный, придуманный нами способ эту природу выразить.
Открытие математических способностей у животных склоняет чашу весов в пользу первой точки зрения. Похоже, математика действительно существует «где-то там», а живые существа «открывают» её законы по мере надобности. Жирафам нужно только сложение, птицам, только непонятно для чего, ещё и вычитание с нулём. Людям надо рассчитывать ракеты и реакторы, что немыслимо без мнимых чисел. Исследователи даже выдвинули гипотезу о математике как потенциальном инструменте межвидовой и межпланетной коммуникации. Данный тезис соотносится с концепцией Галилео Галилея, который характеризовал математику как язык, на котором написана Вселенная.
Исследование также ставит под сомнение представление о том, что сложные когнитивные способности уникальны для людей и других приматов, и подтверждает гипотезу о том, что некоторые сложные способности могли развиться конвергентно в разных линиях животных. Способность обрабатывать числа даёт значительные адаптивные преимущества, позволяя животным ориентироваться в окружающей среде и максимизировать шансы на выживание.