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Lernen bei den nicht zu den Vögeln zählenden Reptilien während der letzten 40 Jahre: Fortschritte und vielversprechende neue Forschungsrichtungen.

DOI: 10.1111/brv.12658 ➚

Seit kurzem gibt es innerhalb der Kognitionsforschung ein Bestreben nicht zu den Vögeln zählende Reptiliensysteme zu untersuchen. Als sehr diverse Gruppe an Tieren wie [Schildkröten, der Tuatara, Krokodile und die Squamata (Echsen, Schlangen und Amphisbaeniden)] stellen sie gute Modellsysteme dar zur Beantwortung von Fragen die sich im Rahmen einer ökologischen Kognition stellen. Hier wird die Rolle die die Umwelt in Bezug auf die Hirnentwicklung, das Verhalten und die Lernfähigkeit spielt adressiert und es wird erforscht wie eine soziale Lebensweise und andere Lebensumstände mit der Lernfähigkeit korreliert sind. Zudem zeigten die vorkommenden variablen, sozialen Strukturen und der Grad der Sozialisation, dass es sich bei Reptilien abzeichnet, dass das Zusammenleben in einer Gruppe keine notwendige Voraussetzung für soziales Lernen darstellt. Die zurückliegenden Forschungsarbeiten zeigten, dass die nicht zu den Vögeln zählenden Reptilien zu mehr befähigt sind als nur zu instinktiven Reaktionen und einer geringen Kognitionsleistung. Trotz ihrer Fähigkeit Antworten auf fundamentale Fragen aus der kognitiven Ökologie zu geben und der zunehmend umfangreicheren Literatur gab es bislang keine systematische Synthese in Bezug auf die Forschung an dieser Tiergruppe. Hier fassen wir systematisch und vergleichend die Studien die es zur Lernfähigkeit bei Reptilien gibt in einem Review zusammen. Wir identifizierten 92 neue Studien die das Lernen bei Reptilien untersuchten die in den bislang bekannten Reviewartikeln zum Thema noch nicht erfasst sind und bieten damit eine einzigartige Möglichkeit eine weitreichendere Synthese dieser zu bekommen im Hinblick auf deren taxonomische Verteilung, die Typen der bislang adressierten kognitiven Domänen und über die dazu verwendeten Methoden. Unser Überblick liefert daher ein „Update“ über den derzeitigen Wissensstand und er verbindet die gesammelten Erkenntnisse unter einem gemeinsamen Schirm an Forschungsgebieten:

1. Habituation des Verhaltens,
2. Das Training der Tiere durch Konditionierung,
3. Die Vermeidung von aversiven Reizen,
4. Räumliches Lernen und Gedächtnis,
5. Lernen während der Futtersuche,
6. Qualitative und quantitative Diskriminierung,
7. Reaktionen auf Veränderungen,
8. Das Lösen neuer Problemstellungen und
9. Soziales Lernen.

Unser Augenmerk liegt dabei auf der Herausstellung von Wissenslücken und wir postulieren Themen die für die Zukunft wichtige Forschungsmöglichkeiten bieten, insbesondere daraufhin wie kognitive Fähigkeiten die Fitness und Überlebensfähigkeit beeinflussen, das Testen von Kognition in ökologisch relevanten Situationen, der Vergleich der Kognitionsfähigkeit bei invasiven und nicht-invasiven Populationen von Arten sowie im Kontext von sozialem Lernen. Um das Forschungsfeld voran zubringen wird es von enormer Wichtigkeit sein es auf einen beschreibenden Ansatz aufzubauen der adressiert ob bestimmte Arten eine bestimmte Aufgabe unter experimentellen Bedingungen erlernen können um damit ursächliche Gründe für die Variation bei der Kognitionsfähigkeit zwischen den Spezies aufzuklären. Mit den richtigen methodischen Ansätzen kann dieses junge und schnell wachsende Forschungsfeld in den nächsten Jahren erheblich weiterkommen und bedeutende Möglichkeiten für die Beantwortung von Fragestellungen aus der „Kognitiven Ökologie“ und darüber hinaus bieten.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Liebe Leserinnen und Leser dieser Abstractsammlung,
neben all den anderen durchaus nicht unwichtigen Themen heben die Autoren dieses Reviews (Zusammenfassung) ein Thema hervor, welches sich tatsächlich in den letzten 10 Jahren sehr stark auch in Bezug auf die Untersuchung von Schildkröten entwickelt hat und wenn man einmal von den schon etwas früher, eher sporadisch in der wissenschaftlichen Literatur auftauchenden Arbeiten wie von z. B. Poschadel et al., (2006) oder Davis & Burghardt, (2007) absieht, hat dieses Forschungsgebiet insbesondere im Bereich der Schildkröten mit der Untersuchung der Navigationsleistungen bei Meeresschildkröten begonnen und es hat im Bereich der terrestisch-aquatisch lebenden Arten insbesondere mit den Arbeiten von Davis & Burghardt, (2011; 2012), Leighty et al. (2013), Roth & Krochmal (2015; 2016; 2018) und Roth et al., (2019) sowie Krochmal et al., (2018) bis heute auch in Bezug auf die molekularen und biochemischen Grundlagen deutlich zugenommen (Roth et al., 2016; Zheng et al., 2020). Aber auch die rein terrestrischen Arten wurden diesbezüglich ausführlicher untersucht (Wilkinson et al., 2007; 2009; 2010; 2012; Wilkinson & Huber, 2012; Smith et al., 2012; Northcutt, 2013; Gazzola et al., 2018; Bridgeman & Tattersall, 2019; Gutnick et al., 2019). Auch auf dem Gebiet der Verhaltensbeobachtung und Analyse, sowohl im Labor wie auch in der freien Wildbahn, haben sich diese Untersuchungen und die Beschreibungen und Interpretationen der Befunde dahingehend geändert, dass Lernfähigkeit, Umweltanpassung (Adaptation) und Verhaltensplastizität zunehmend stärker mit einbezogen wurden (z. B. Mason et al., 2013; Golubović et al., 2014a, b; Burns et al., 2020). Im Grunde genommen wäre ja der Begriff „Kognitive Ökologie“ oder besser „Kognitive Ökosystemanpassung“ ein echter Grund für die Taxonomen solche Erkenntnisse auch in ihre Beschreibungen mit einzubeziehen, da sie ja gerade bis hinunter auf das Niveau der Lokalpopulation zeigen wie diese taxonomischen Einheiten oder die derzeitigen Endpunkte der Evolutionslinien an ihre ökologische Nische (Mikroumwelt) angepasst sind. Dabei bezieht sich Umweltanpassung auf alle Lebensaspekte oder demographischen Parameter einer Art einschließlich der Reproduktion, der ontogenetischen Entwicklung, der Ernährung usw. (siehe als Negativbeispiel Gracia et al., 2017). Allerdings haben uns die letzten Jahre auch Arbeiten geliefert, die eigentlich deutlich machen, dass kognitive Verhaltensplastizität selbst schon bei Amphibien zu weit mehr befähigt als sich an ökologische, speziesspezifische Einnischung zu halten und auch dazu haben wir in 2020 ein sehr schönes natürliches Beispiel beschrieben bekommen (siehe Chen & Pfennig, 2020 und den dortigen Kommentar). Denn diese Arbeit belegt sehr deutlich wozu kognitive Verhaltensanpassung befähigt. Sicher gab es ähnliche Befunde schon früher (siehe z. B. Fitzpatrick & Shaffer, 2004), aber hier wurden meist unnatürliche durch den Menschen herbeigeführte Umweltbedingungen beschrieben. Es bleibt aber immer noch eine offene Frage wieviel kognitiv gesteuerte Verhaltensplastizität zur Ausbildung von natürlicherweise zu beobachtenden Hybridisierungszonen beiträgt? Aber die Beantwortung gerader dieser wissenschaftlichen Frage könnte uns weitreichende Erkenntnisse zu Evolutionsverläufen liefern und uns wichtige Grundlagenerkenntnisse darüber liefern unter welcher zukünftigen Sichtweise wir nicht unbedingt „Arterhaltung im strengen Sinne“ sondern Evolutionslinienerhalt einschließlich deren Weiterentwicklung gewährleisten sollten, um nur etwa mal einen der wichtigen Aspekte in diesem Zusammenhang zu adressieren. Allerdings hat uns gerade jüngst Scott et al., (2020) wissenschaftlich fundierte Kenntnisse geliefert die zumindest darauf verweisen, dass selbst innerartliche Mischerbigkeit anscheinend erhebliche Überlebensvorteile für umgesiedelte Wüstenschildkröten bieten. Ja, und diese Arbeit könnte sich auch schon auf Introgression beziehen, denn die Autoren unterscheiden hier nur zwischen nördlichen und südlichen Gopherus agassizii die ja von einigen Autoren auch schon in G. agassizii und G. morafkai neuerdings unterschieden werden (Edwards et al., 2016). Sicher gäbe da noch viel mehr, aber damit wäre dieser Abstractkommentar überfordert.
Was uns diese wissenschaftliche als Synthese der Kognitionsforschung aber auch wieder zeigt ist unsere Ordnungsliebe und das damit verbundene Schubladendenken! Denn für jeden Naturbeobachter dürfte klar sein, dass Leben und überlebensnotwendige kognitiv gesteuerte Umweltanpassung (adaptive Plastizität) sich bei keinem der zu betrachtenden Lebewesen in neun Kategorien aufspalten lässt, da für, ich möchte fast sagen, alle Lebewesen die Beherrschung von vielleicht unterschiedlich deutlich ausgeprägten Komponenten aus allen dieser 9 Kategorien essentiell für deren Fortexistenz sind. Solche Trennungen oder getrennte Betrachtungsweisen basieren auf alten historisch gewachsenen Ansichten die aus der Taxonomie stammten und auch in andere Wissenschaftsdisziplinen wie der Biochemie („Eine Substanz gleich eine Wirkung“) übernommen worden waren, die sich aber zumindest was die Biochemie anbelangt längst als falsch erwiesen haben. Selbst die heute noch in den Schulen und Universitäten getrennt gelernte Trennung in Botanik und Zoologie mag zwar für Taxonomen noch eine gewisse Relevanz haben und sie mag auch aufgrund der unterschiedlichen methodischen Ansätze in diesen beiden Disziplinen eine gewisse Berechtigung beibehalten haben, aber die Ernährungsphysiologie oder Ökotrophologie sollten sich davor hüten diese Trennung ernst zu nehmen! Allein die Betrachtung des Energieflusses in belebter Materie macht deutlich, dass Pflanzen, Algen und chemotrophe Mikroorganismen als Primärproduzenten, alles das was wir als tierisches Leben wahrnehmen am Leben erhält genauso wie tierisches Leben durch das Nährstoffrecycling die Flora fördert (Falcon et al., 2020). In diesem Sinne ist auch Habitat- und Artenschutz zu verstehen, denn wenn ein Habitat die Ernährungsgrundlagen für eine Spezies nicht mehr liefern kann ist ein dortiges Überleben nicht mehr möglich (siehe dazu auch Scheffer & Van Nes, 2018). Zudem sollten wir berücksichtigen, dass die naturwissenschaftlich arbeitende Zunft auch relativ eingeschränkt ist, da sie sich auf reproduzierbare Erkenntnisse stützen muss und damit kognitive Forschung ganz klar auf die formale (hier liegt die Betonung auf Form) Beschreibung der Befunde eingeschränkt ist. Das heißt kognitive Leistungsfähigkeit von Lebewesen und deren Nervensystem sagt uns relativ wenig darüber, ob Lebewesen bewusst handeln oder was überhaupt selbst für uns Menschen der Begriff Bewusstsein überhaupt aussagt. Sicher schreiben wir uns selbst ein sogenanntes Selbstbewusstsein zu und leiten daraus auch selbstbewusstes Handeln ab! Aber die Fragen: „Was das ist“; „Was es bedeutet“; oder „Wie es dazu gekommen ist“; bleibt auch für die humane Kognitionsforschung eigentlich unbeantwortet oder auf der formalen Ebene stecken, und zwar auch dann, wenn Manche hinter diesem Begriff selbst die Seele vermuten. Ja und Selbstbewusstsein soll auch unsere Persönlichkeit ausmachen und unter dem derzeitigen Zeitgeist gehen selbst einige Vertreter der Schildkrötenforscher dazu über ihren Forschungssubjekten eine Persönlichkeit zuzusprechen (Ibanez et al., 2018; Allard et al., 2019; Delaney et al., 2020; Masin et al., 2020; Preston et al., 2020; Roth et al., 2020). In Bezug auf die Wissenschaft sollten wir aber diesbezüglich vorsichtig sein und ich würde selbst für uns Homo sapiens dafür plädieren den Begriff Bewusstsein oder gar „Seele“ nicht allzu häufig zu verwenden, denn auch wir sind Produkte unserer Umwelt. Wenn wir in einer sozialen christlich geprägten Umwelt aufwachsen und uns entsprechend verhalten ist das eigentlich auch nicht mehr als „umweltmoduliertes kognitives Verhalten“ welches bei jenen Mitgliedern der Spezies Homo sapiens die in einer muslimisch geprägten Gemeinschaft heranwachsen auch zu einem anderes geprägten Verhalten und Weltanschauung führt. Da unsere Eltern und die Mitmenschen in unserem sozialen Umfeld zu unserer Umwelt gehören in die wir hineingewachsen sind und dieses wird auch unser späteres sogenanntes eigenständiges Verhalten immer mitbeeinflussen. Sicher unterscheiden wir uns in unseren individuellen Fähigkeiten, wie um nur einige Beispiele zu nennen, der Sprachbegabung, dem Verständnis für Mathematik, der sportlichen Leistungsfähigkeit oder Neigung zu spirituellen Denkweisen usw. die unsere individuelle „Persönlichkeit“ ausmachen, genauso wie es Tiere oder Schildkröten geben mag, die sich bezüglich ihrer Hitze- oder Trockenrestistenz, ihrer Lern- bzw. Kletterfähigkeit (Golubović, 2015; Golubović et al., 2014a,b) oder Navigationsfähigkeit (Hays et al.,2020) und akustischer sowie olfaktorischer Kommunikation (Giles et al., 2009; Ferrara et al., 2014; Poschadel et al., 2006) unterscheiden, wobei sie uns sogar bei manchem überlegen sein können. Aber letztendlich sind das genau wie bei uns durch die Umwelt modulierte kognitive Anpassungen und Eigenschaften. Auch Sprachvermögen und das sehr stark durch unsere Sprache geprägte abstrakte Denken sind kognitive Fähigkeiten die wir mit unserer erweiterten Hirnleistung erbringen, aber zeugen sie deshalb von Bewusstsein? Woran wollen wir also Bewusstsein festmachen? Ist es die Fähigkeit Empathie zu empfinden oder Trauer zu empfinden? Oder sind letztere Fähigkeiten die auch zumindest schon bei einigen Tieren beobachtet und beschrieben wurden auch nur kognitive Fähigkeiten die durch die Umwelt in der wir/sie leben herausselektioniert wurden? Oder bezeichnen wir unsere Einflussnahme auf diesen Planeten, den wir ja verändern als Bewusstsein, weil wir ihn ja bewusst anscheinend in unserem Sinne zu unserem Vorteil zu verändern meinen? Welche Form von Selektionsdruck oder Vorteil sollte die Ausbildung von Bewusstsein fördern? Ist es nur die kognitive Befähigung uns selbst und damit unsere Endlichkeit zu erkennen? Aber diesbezüglich sind wir ja auch nur unsere eigne Umwelt in der wir uns bewegen sie gestalten und lernen. Jedes Buch welches wir lesen gehört zu unserer Umwelt und damit auch zwangsläufig dessen Inhalt der sich auf unsere Wahrnehmung und unser Denken auswirkt: Umweltmodulierte Kognition!
Ich denke zwar, dass diese Fragen aus rein naturwissenschaftlicher Sicht, auch wenn wir das wollten, zurzeit nicht mit einem klaren JA beantwortet werden können. Wenn wir es aber dennoch mancher „Zeitgeistströmung“ entsprechend tun wollen, dann müssen wir auch Tieren ein Bewusstsein zusprechen, selbst dann, wenn wir es nicht genau beschreiben können was das für das jeweilige Tier oder Individuum bedeuten mag. Denn eines sollte klar sein, die molekularen Grundlagen auf der Ebene des Nervensystems (Roth et al., 2016; Roth & Krochmal, 2018; Naimoli et al., 2018; Zheng et al., 2020) dürften die gleichen sein die dann auch unser Bewusstsein [vielleicht nicht im Sinne von Wahrnehmbarbeit (Awarness), aber im Sinne von (Conciousness)] realisieren und dann währen solche Betrachtungen wie jene die von Lambert et al., (2019) diskutiert wurden durchaus angebracht.
Allerdings selbst für uns würde dies aus wissenschaftlicher Sicht nur unter der Annahme zutreffen, dass wir die höchstmögliche Entwicklungsstufe noch nicht erreicht haben und deshalb noch keine sauberen Beweise dafür liefern können so wie es Piaget & Inhelder schon 1972 für Kinder beschrieben hat die ja im Kleinkindalter auch nicht erkennen können, dass es sich bei der Wassermenge in einem Glas mit großen Durchmesser und flachem Wasserstand um die gleiche Wassermenge handelt wenn sie in einem Glas mit kleineren Durchmesser einen höheren Wasserstand andeutet. Kleinkinder werden immer behaupten in dem engeren Glas sei mehr Wasser, wenn man dieses Verhalten filmt und spielt es dann einem Jugendlichen vor wird er vielleicht gar nicht glauben wollen, dass er oder sie einstmals zu einer solchen Fehleinschätzung fähig war.
Letztendlich sollten wir aber, wenn wir über solche Überlegungen philosophieren immer im Hinterkopf behalten, dass sich Lebewesen aus evolutionärer Sicht, egal in welcher Lebensform, auch immer „Umweltangepasst“ verhalten können müssen, wenn die jeweilige Evolutionslinie einschließlich unserer eigenen fortbestehen soll!

In diesem Sinne wünsche ich ihnen besinnliche und hoffentlich COVID-19-freie Weihnachtstage
und einen guten Rutsch in ein gesundes, interessantes Neues Jahr.

PS:
Immer daran denken – auch dieser Virus will nichts weiter als überleben und er gehört nun zu unserer Umwelt. Wir können zu neudeutsch „live“ erleben wie er selbst unser Verhalten beeinflusst und nicht nur unsere individuelle Kognition, sondern auch die unserer Politiker zwar meist zu sinnvollen Entscheidungen, aber manchmal auch bis zur Absurdität herausfordert.
Zudem hat dieser Virus etwas erreicht was etliche Klimagipfel und weltweit tausende von „Friday for Future“-Demonstrationen oder die Deutsche Umwelthilfe in dieser Konsequenz nie erreicht haben, denn die Emissionen aus dem Flugverkehr und dem Straßenverkehr sind während der vergangenen Monate drastisch zurückgegangen. Das ist doch eigentlich irre, dass uns erst ein Virus dazu veranlassen muss diese unsere Erde etwas klima- und umweltschonender zu nutzen. Nun wird niemand dem Virus ein bewusstes Handeln zugunsten des Planeten zuschreiben wollen, aber andererseits war es unser anscheinend „bewusstes“ Ausbeuten der Natur, das uns in diese Situation gebracht hat. Oder handeln wir dabei auch eher unbewusst? Wenn ja dann verhalten wir uns auch nicht anders als dieser Virus! Zudem lernen wir daraus noch etwas, nämlich, dass wir als Homo sapiens allen Unkenrufen zum Trotz eine Einheit bilden und als solche ist es egal wo ein Vorfall seinen angeblichen Anfang nahm, denn es betrifft uns alle, da der Virus sich an unser genetisches „Makeup“ hält und nicht an abstrakt definierte Nationalitäten.

Literatur

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