Łosoś Coho ( Oncorhynchus kisutch ) to niesamowita ryba. Rdzenni mieszkańcy północno-zachodniego Pacyfiku zaczynają swoje życie w słodkowodnych strumieniach, a następnie przenoszą się na otwarty ocean. Ale kiedy łosoś Coho osiągnie wiek rozrodczy, powróci na swój tor wodny , czasami pokonując 400 mil (644 kilometry), aby się tam dostać.
Wejdź do zmarłego Arthura Davisa Haslera. Będąc ekologiem i biologiem na Uniwersytecie Wisconsin, zaintrygowało go pytanie, w jaki sposób te stworzenia znajdują swoje źródła. W 1960 roku, aby się tego dowiedzieć , posłużył się podstawowym założeniem naukowym - hipotezą.
Więc jaka jest hipoteza? Hipoteza jest wstępnym, możliwym do sprawdzenia wyjaśnieniem obserwowanego zjawiska w przyrodzie. Hipotezy mają wąski zakres - w przeciwieństwie do teorii , które obejmują szeroki zakres obserwowalnych zjawisk i opierają się na wielu różnych liniach dowodowych. Tymczasem prognoza jest wynikiem, którego można się spodziewać, jeśli twoja hipoteza lub teoria są trafne.
Wróćmy do 1960 roku i Haslera i tamtych łososi. Jednym z niezweryfikowanych pomysłów było to, że łosoś Coho wykorzystywał wzrok do lokalizowania swoich strumieni macierzystych. Hasler postanowił przetestować to pojęcie (lub hipotezę). Najpierw zebrał kilka ryb, które wróciły już do swoich rodzimych strumieni. Następnie zawiązał oczy niektórym jeńcom - ale nie wszystkim - przed wrzuceniem łososia do odległego odcinka wody. Jeśli hipoteza wzroku była prawidłowa, Hasler mógł oczekiwać, że mniej ryb z zawiązanymi oczami powróci do swoich strumieni.
Nic nie potoczyło się w ten sposób. Ryby bez zawiązanych oczu wracały w takim samym tempie, jak ich odpowiedniki z zawiązanymi oczami. (Inne eksperymenty wykazały, że zapach, a nie wzrok, jest kluczem do zdolności gatunku do powrotu do domu.)
Chociaż hipoteza Haslera z opaską na oczach została obalona, inni wypadli lepiej. Dzisiaj przyjrzymy się trzem najbardziej znanym eksperymentom w historii - i testowanym przez nie hipotezom.
Ivan Pavlov and His Dogs (1903-1935)
Hipoteza : jeśli psy są podatne na reakcje warunkowe (ślinienie się), wówczas pies, który jest regularnie narażony na ten sam neutralny bodziec (metronom / dzwonek) przed otrzymaniem pokarmu, skojarzy ten neutralny bodziec z aktem jedzenia. W końcu pies powinien zacząć ślinić się w przewidywalnym tempie, gdy napotka wspomniany bodziec - nawet przed zaoferowaniem rzeczywistego jedzenia.
Eksperyment : zdobywca nagrody Nobla i szczery krytyk radzieckiego komunizmu, Iwan Pawłow jest synonimem najlepszego przyjaciela człowieka . W 1903 roku urodzony w Rosji naukowiec rozpoczął trwającą dekady serię eksperymentów z udziałem psów i uwarunkowanych reakcji .
Podaj talerz jedzenia głodnemu psu, a zacznie się ślinić. W tym kontekście bodziec (pokarm) automatycznie wywoła określoną reakcję (ślinienie się). Ta ostatnia jest wrodzoną, niewykształconą reakcją na pierwszą.
Natomiast rytmiczny dźwięk metronomu lub dzwonka jest bodźcem neutralnym. Dla psa hałas nie ma żadnego znaczenia i jeśli zwierzę nigdy go wcześniej nie słyszało, dźwięk nie wywoła instynktownej reakcji. Ale widok jedzenia na pewno to zrobi .
Więc kiedy Pawłow i jego asystenci laboratorium grał dźwięk metronomu / dzwonek przed sesjami karmienia, naukowcy uwarunkowane psy testy psychicznie odwołuje Metronomy / dzwony z posiłku. Z powodu wielokrotnego narażenia sam hałas zaczął powodować ślinienie się pysków psów, zanim podano im jedzenie.
Według biografa Daniela P. Todesa „ Ivan Pavlov: A Russian Life in Science ”, wielką innowacją Pawłowa było odkrycie, że może on oszacować reakcję każdego psiaka, mierząc ilość wytwarzanej przez niego śliny. Każdy pies, co można było przewidzieć, ślinił się we własnym stałym tempie, gdy napotkał spersonalizowany (i sztuczny) sygnał związany z pożywieniem.
Pawłow i jego asystenci wykorzystali reakcje warunkowe, aby przyjrzeć się również innym hipotezom dotyczącym fizjologii zwierząt. W jednym znaczącym eksperymencie testowano psa pod kątem zdolności do określania czasu . Ten konkretny pies zawsze dostawał pożywienie, gdy słyszał klikanie metronomu z szybkością 60 uderzeń na minutę. Ale nigdy nie dostał nic po wysłuchaniu wolniejszego rytmu 40 uderzeń na minutę. I oto zwierzę Pawłowa zaczęło ślinić się w odpowiedzi na szybszy rytm - ale nie wolniejszy . Tak wyraźnie, że potrafił rozróżnić te dwa rytmiczne uderzenia.
Werdykt : Dzięki odpowiedniemu warunkowaniu - i dużej cierpliwości - możesz sprawić, że głodny pies zareaguje na neutralne bodźce, śliniąc się na polecenie w sposób przewidywalny i naukowo policzalny.
Promieniste pryzmaty Izaaka Newtona (1665)
Hipoteza : jeśli białe światło słoneczne jest mieszaniną wszystkich kolorów w widmie widzialnym - a te przemieszczają się na różnych długościach fal - to każdy kolor załamuje się pod innym kątem, gdy promień światła słonecznego przejdzie przez szklany pryzmat.
Eksperymenty : kolor był naukową tajemnicą, zanim pojawił się Izaak Newton . Latem 1665 roku zaczął eksperymentować ze szklanymi pryzmatami z bezpiecznego zaciemnionego pokoju w Cambridge w Anglii.
Wyciął ćwierć cala (0,63 centymetra) okrągły otwór w jednej z okiennic, pozwalając pojedynczemu promieniu światła wpadać do środka. Kiedy Newton podniósł pryzmat do tego promienia, na przeciwległą ścianę pojawiła się podłużna plamka wielokolorowego światła.
Zawierało oddzielone warstwy światła czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego, indygo i fioletowego. Od góry do dołu ta łata miała 13,5 cala (33,65 centymetra) wysokości, ale miała tylko 2,6 cala (6,6 centymetra) średnicy.
Newton wywnioskował, że te żywe kolory ukrywały się w samym świetle słonecznym, ale pryzmat wygiął je (lub „załamał”) pod różnymi kątami, co oddzieliło kolory.
Mimo to nie był na 100 procent pewny. Tak więc Newton powtórzył eksperyment z jedną małą zmianą. Tym razem wziął drugi pryzmat i kazał mu przechwycić tęczową plamę światła. Gdy załamane kolory weszły do nowego pryzmatu, ponownie połączyły się w okrągły biały promień słońca. Innymi słowy, Newton wziął promień białego światła, rozbił go na kilka różnych kolorów, a następnie złożył ponownie. Co za fajna sztuczka na imprezę!
Werdykt : Światło słoneczne to naprawdę mieszanka wszystkich kolorów tęczy - i tak, można je indywidualnie rozdzielać za pomocą załamania światła.
Ujawniająca rozgwiazda Roberta Paine'a (1963-1969)
Hipoteza : jeśli drapieżniki ograniczają populacje atakowanych przez siebie organizmów, spodziewalibyśmy się, że gatunek będący ofiarą stanie się bardziej powszechny po wytępieniu głównego drapieżnika.
Eksperyment : poznaj Pisaster ochraceus , znany również jako fioletowa gwiazda morska (lub, jeśli wolisz, fioletowa rozgwiazda).
Za pomocą wysuwanego żołądka stworzenie żywi się małżami, limpami, wąsonogami, ślimakami i innymi nieszczęsnymi ofiarami. Na niektórych nadmorskich skałach (i basenach pływowych) wzdłuż wybrzeża stanu Waszyngton ta rozgwiazda jest drapieżnikiem wierzchołkowym.
To zwierzę uczyniło Roberta Paine'a gwiazdą naukową. Z zawodu, ekolog, Paine był zafascynowany rolą środowiskową czołowych drapieżników. W czerwcu 1963 r. Rozpoczął ambitny eksperyment wzdłuż zatoki Mukkaw w stanie Waszyngton. Przez lata Paine utrzymywał skalistą część tej linii brzegowej całkowicie wolną od rozgwiazd.
To była ciężka praca. Paine musiał regularnie odrywać krnąbrne gwiazdy morskie od „swojej” wychodni - czasami za pomocą łomu. Potem wrzucił je do oceanu.
Przed eksperymentem Paine zaobserwował 15 różnych gatunków zwierząt i glonów zamieszkujących teren, który zdecydował się przetestować. W czerwcu 1964 roku - rok po rozpoczęciu czystki rozgwiazd - liczba ta spadła do ośmiu .
Bez kontroli fioletowych gwiazd morskich populacja pąkli gwałtownie wzrosła. Następnie zostały one zastąpione przez małże kalifornijskie , które zdominowały teren. Mocując się w dużych ilościach do skał, omułki wyparły inne formy życia. To sprawiło, że wychodnia nie nadawała się do zamieszkania dla większości byłych mieszkańców: nawet gąbki, ukwiały i glony - organizmy, których Pisaster ochraceus nie zjadają - zostały w dużej mierze eksmitowane.
Wszystkie te gatunki nadal rozwijały się na innym odcinku linii brzegowej, który Paine pozostawił nietknięty. Późniejsze eksperymenty przekonały go, że Pisaster ochraceus jest „ gatunkiem kluczowym ”, stworzeniem, które wywiera nieproporcjonalny wpływ na swoje środowisko. Wyeliminuj zwornik, a cały system zostanie rozczochrany.
Werdykt : drapieżniki Apex wpływają nie tylko na zwierzęta, na które polują. Usunięcie najlepszego drapieżnika uruchamia reakcję łańcuchową, która może zasadniczo przekształcić cały ekosystem.
TERAZ TO CIEKAWE
Wbrew powszechnemu przekonaniu Pawłow prawie nigdy nie używał dzwonków w swoich eksperymentach na psach. Zamiast tego wolał metronomy, brzęczyki, fisharmonie i wstrząsy elektryczne.
