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，它會被當(dāng)作美味佳肴嗎?科學(xué)家會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物模型被用來研究外觀特征對捕食強(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。研究對象涵蓋食蟲互作、食果互作、脊椎動物捕食、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物攻擊的概率沒有差別。

動物的感官系統(tǒng)與人類可能存在差異。在捕食過程中，許多動物不僅依賴視覺信息，還會綜合利用氣味、運(yùn)動等多種感官線索進(jìn)行獵物識別。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。動物真的能像人類一樣分辨各種模型嗎?它們在模型上留下的痕跡，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，我們設(shè)計(jì)并實(shí)施了大規(guī)模野外實(shí)驗(yàn)。

我們在溫帶闊葉混交林(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)動物類群(無脊椎動物、鳥類、哺乳動物)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物痕跡。

a–d. 無脊椎動物通常留下細(xì)小裂口;e–h.鳥類會用喙啄出尖銳痕跡;i–o.哺乳動物則會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)象在不同的動物類群(鳥類、哺乳動物和無脊椎動物)、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，動物很可能并未將這些橡皮泥模型識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。