彎曲條狀的綠色橡皮泥，在人類眼中是栩栩如生的毛毛蟲。但在鳥類等捕食者眼里，它會(huì)被當(dāng)作美味佳肴嗎?科學(xué)家會(huì)使用橡皮泥模擬毛毛蟲、果實(shí)、鳥蛋、蛇類、蛙類等來量化生物互作的類型和強(qiáng)度。這種方法因其成本低、操作簡便而被廣泛應(yīng)用。例如，Roslin等(2017)發(fā)表于Science的研究，就利用綠色橡皮泥捏成的毛蟲驗(yàn)證了生物互作強(qiáng)度隨著緯度與海拔的升高而減弱的假說。

各類橡皮泥模型被廣泛用于量化生物互作。

a. Roslin等(2017，Science)使用綠色毛蟲模型評(píng)估全球范圍內(nèi)的生物互作強(qiáng)度;b. Ni等(2024，Science)利用石蠅模型驗(yàn)證森林砍伐對(duì)昆蟲體色進(jìn)化的影響;c.鳥蛋模型常用于測量巢捕食壓力的強(qiáng)度(Purger等，2022);d–f.具有不同斑紋和顏色的脊椎動(dòng)物模型被用來研究外觀特征對(duì)捕食強(qiáng)度的影響(Duchesne等，2022;Saporito等，2007;Guidi等，2021)。

我們系統(tǒng)梳理了以往文獻(xiàn)，共有154篇研究應(yīng)用了橡皮泥模型法。研究對(duì)象涵蓋食蟲互作、食果互作、脊椎動(dòng)物捕食、巢捕食等;地理范圍幾乎覆蓋所有生物區(qū)系，其中溫帶混交林與熱帶雨林是最常被研究的兩類生物區(qū)系。這反映了橡皮泥模型在生物互作研究中的廣泛應(yīng)用。

橡皮泥模型被廣泛應(yīng)用與全球不同生物區(qū)系。

a.以往研究的地理分布及對(duì)應(yīng)生物區(qū)系;b.不同生物區(qū)系的研究數(shù)量。

然而，近來也有研究對(duì)橡皮泥模型法提出了質(zhì)疑。例如，Zvereva等(2022)發(fā)表于Ecology的研究發(fā)現(xiàn)，真實(shí)蛆蟲、蟲蛹和橡皮泥模型上動(dòng)物痕跡的類型及時(shí)間格局存在著較大差異。Weissflog等(2022)則發(fā)現(xiàn)，造型奇異的綠巨人模型與綠色毛蟲模型被動(dòng)物攻擊的概率沒有顯著差異。這些研究從不同角度指出橡皮泥模型在模擬真實(shí)生物互作方面可能存在局限性。

以往研究表明橡皮泥模型法可能存在局限性。

a. Zvereva等(2022)發(fā)現(xiàn)橡皮泥模型(左下)上動(dòng)物痕跡的類別和時(shí)間格局與真實(shí)的蛆蟲(右)和蟲蛹(左上)存在較大差異。b. Weissflog等(2022)發(fā)現(xiàn)綠色毛蟲模型和綠巨人模型被動(dòng)物攻擊的概率沒有差別。

動(dòng)物的感官系統(tǒng)與人類可能存在差異。在捕食過程中，許多動(dòng)物不僅依賴視覺信息，還會(huì)綜合利用氣味、運(yùn)動(dòng)等多種感官線索進(jìn)行獵物識(shí)別。然而，橡皮泥模型通常僅具備靜態(tài)的視覺特征，缺乏其他重要的感官信息。動(dòng)物真的能像人類一樣分辨各種模型嗎?它們?cè)谀Ｐ蜕狭粝碌暮圹E，真的能準(zhǔn)確反映生物互作關(guān)系嗎?為驗(yàn)證橡皮泥模型法在量化生物互作中的可靠性，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)施了大規(guī)模野外實(shí)驗(yàn)。

我們?cè)跍貛ч熑~混交林(河南董寨)和熱帶雨林(云南西雙版納)開展實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)地點(diǎn)代表了以往橡皮泥模型法被廣泛應(yīng)用的生物區(qū)系，共放置了2430個(gè)的橡皮泥模型，包含27種不同的顏色、形狀、大小，既涵蓋自然界中常見的獵物類型，也包含自然界中幾乎不存在的造型作為對(duì)照。

實(shí)驗(yàn)中放置的27種橡皮泥模型。

我們觀測到了多個(gè)動(dòng)物類群(無脊椎動(dòng)物、鳥類、哺乳動(dòng)物)在橡皮泥模型上留下的痕跡。然而，無論模型的顏色、形狀還是大小如何變化，動(dòng)物留下痕跡的概率均無顯著差異。

在橡皮泥模型上觀察到的動(dòng)物痕跡。

a–d. 無脊椎動(dòng)物通常留下細(xì)小裂口;e–h.鳥類會(huì)用喙啄出尖銳痕跡;i–o.哺乳動(dòng)物則會(huì)用牙齒和爪子在模型上留下明顯的咬嚙或抓撓痕跡。

這一現(xiàn)象在不同的動(dòng)物類群(鳥類、哺乳動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物)、地理區(qū)域以及季節(jié)中均表現(xiàn)出一致性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，動(dòng)物很可能并未將這些橡皮泥模型識(shí)別為特定類型的獵物。模型上留下的痕跡可能有一部分源于動(dòng)物出于好奇心的探索性接觸。因此，橡皮泥模型法可能無法準(zhǔn)確反映生物之間的互作類型及其強(qiáng)度。

我們的研究系統(tǒng)驗(yàn)證了橡皮泥模型法在量化生物互作強(qiáng)度中的局限性，強(qiáng)調(diào)了生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)中人為偏見可能帶來的結(jié)論偏差。同時(shí)，本研究揭示了科學(xué)研究中潛在的人類中心主義陷阱，表明只有跳出人類固有視角，才能更準(zhǔn)確地認(rèn)知和理解自然規(guī)律。

該研究近期以“Humans perceive but animals don’t: Pitfalls in using plasticine models for assessing biotic interactions”為題，發(fā)表于英國皇家學(xué)會(huì)期刊Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。中國科學(xué)院武漢植物園博士研究生黃猇為論文的第一作者，陳思翀研究員為論文的通訊作者。特別感謝張霜老師在數(shù)據(jù)分析方面提供的幫助。感謝河南董寨國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)白云保護(hù)站與中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園為野外實(shí)驗(yàn)開展提供的支持。本研究受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。