大的大脑可以帮助动物对频繁或意想不到的环境变化做出快速、灵活的行为反应。但有些鸟就是不需要它们。
一项对2062只鸟类进行比较的全球研究发现，在高度多变的环境中，鸟类的大脑相对于它们的身体大小，要么更大，要么更小。大脑较小的鸟类倾向于使用大脑较大的鸟类无法使用的生态策略。这些鸟不是依靠灰质来生存，而是身体更大，吃现成的食物，生很多孩子。
圣路易斯华盛顿大学生物学家的这项新研究发表在8月23日的《自然通讯》杂志上。
“事实上，有很多物种的大脑都很小，但它们却表现得很好，”特雷弗·弗里斯托(Trevor Fristoe)说。弗里斯托曾是华盛顿大学(Washington University)的博士后研究员，现在在德国康斯坦茨大学(University of Konstanz)工作。
“真正有趣的是，我们在这里看不到任何中间立场，”” Fristoe说。中等脑容量的居留种几乎完全不存在于高纬度(更冷、气候更多变)的环境中。那些没有采取任何极端策略的物种在冬天被迫迁移到气候更温和的地方。”
波特罗“拥有一个大的大脑通常伴随着强烈的能量需求和较慢的生活史，”卡洛斯·博特罗说，他是艺术和生物学的助理教授科学和论文的合著者。没有这些限制，大脑较小的物种可以表现出大脑较大的物种所没有的特征和生活方式
他说:“我们发现，增加或减少对脑组织投资的其他生态策略，同样能够应对生活在高纬度环境中的挑战。”
大脑大小的进化
由于大脑是一个开发和维护成本如此高昂的器官，生物学家长期以来一直有兴趣了解大脑的大小——在所有物种中——是如何进化的。
一种假设是基于拥有一个大大脑的主要优势之一是它允许高度的行为灵活性。灵活性带来了对不同条件的反应能力，比如温度的大幅波动，或者食物供应的变化。
所谓的认知缓冲假说并不是解释大脑大小进化的唯一可能，但它是一个重要且有影响力的假说。
加拿大松鸦(上图)和乌鸦是大脑相对较大的鸟类在高纬度地区繁衍生养的好例子。(图片:在上面)相对脑容量是衡量大脑相对于身体大小的一个指标——想想看:鸵鸟的大脑可能比山雀的大脑大得多，但鸵鸟的身体也一样。可以预见的是，鸟类大脑相对大小的全球分布遵循钟形曲线，大多数物种正好落在中间，只有少数大脑相对较大或较小的异常值。
此前的研究发现，在高纬度地区，相对大脑体积越大的总体趋势，那里的条件变化更大——这与认知缓冲假说相符。Fristoe和Botero’s的新研究是不同的，因为它观察了大脑大小在不同环境中的完整分布，从而使他们能够测试不同的大脑大小是否被高估或低估。
更小的大脑，不同的策略
研究人员发现，在高纬度地区，鸟类的脑容量呈双峰分布。这种形态模式意味着，与体型相比，鸟类的大脑明显更有可能相对较大，或相对较小。
这是怎么回事?出生于阿拉斯加的弗里斯托有一些想法。
事实上，弗里斯托认为，阿拉斯加州的雷鸟可能是小脑袋物种的一个很好的典范。尽管她很可爱——丰满的胸部、羽毛般的脚和不寻常的咯咯笑声——但她并不是以聪明而出名。然而，雷鸟可以吃到最好的嫩枝和柳叶。
弗里斯托说:“在我们的论文中，我们发现，在这些环境中，小脑袋的物种采用的策略是大脑袋无法实现的。”“首先，这些物种能够通过觅食容易获得但难以消化的资源来生存，比如休眠的植物芽、针叶树的针叶，甚至是小树枝。
他说:“即使在严寒的冬季也能找到这些食物，但它们富含纤维，需要很大的肠道才能消化。”和脑组织一样，肠道组织也需要大量的能量，有限的预算意味着要同时维持两种组织是很困难的。
弗里斯托说:“我们还发现，这些物种的繁殖率很高，每年都会繁殖很多后代。”“这将使他们的人口在特别具有挑战性的条件下从高死亡率中恢复过来。因为大脑袋的物种倾向于投入更多的时间来养育更少的后代，这是一种他们不可能采用的策略。”
换句话说，也许大脑袋并不是全部。
” Botero说:“大脑的进化并不是孤立的——它们是一系列更广泛的适应性的一部分，这些适应性有助于生物体在生活中取得成功。”由于该表型不同方面的权衡，我们发现两种不同的谱系对环境振荡的选择可能有完全不同的反应。
Botero说:“考虑到我们人类使用大脑来应对这些变化，包括我们在内的生物学家在历史上表现出一种偏见，认为环境的变化是推动大脑体积扩大的一种力量，这并不奇怪。”“但我们在这里发现的有趣的事情是，当我们从更广阔的角度看问题时，我们意识到其他的策略也会起作用——值得注意的是，这里的替代方案包括让大脑变得更小!”
阅读更多:Trevor S. Fristoe &卡洛斯·a·波特罗。“不同的生态策略导致鸟类大脑大小在不同的栖息地呈双模态。”自然通讯，2019年8月23日。doi.org/10.1038/s41467 – 019 – 11757 – x
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2019/08/big-brains-or-big-guts-choose-one/