Хотя понятие использования орудий кажется достаточно очевидным, в период с 1963 по 1980 год исследователями было предложено множество разных определений. Для наших целей мы воспользуемся определением использования орудий, которое дал Бек (Beck, 1980). Чтобы поведение можно было квалифицировать как использование орудий, Бек предложил следующие критерии:
«Использование орудий — это внешнее приложение какого-то незакрепленного объекта среды с целью более эффективного изменения формы, положения или состояния другого объекта, другого организма или самого пользователя, при котором пользователь держит или переносит орудие во время использования или непосредственно перед ним и отвечает за должную и эффективную ориентацию орудия (р. 10).»
Поскольку наш интерес к инструментальной деятельности связан с выводами в отношении когнитивных способностей пользователя, определение Бека не безупречно. Бек (Beck, 1986) указал, что, согласно его определению, многие паттерны когнитивного манипулятивного поведения высокого уровня, демонстрируемые животными, не являются использованием орудий. Одной из иллюстраций этого служит полевое исследование раскалывания ракушек серебристыми чайками, проведенное в Кейп-Коде, штат Массачусетс (Beck, 1981). Бек обнаружил, что чайки обычно бросают одну и ту же ракушку по несколько раз, ориентируются на площадки-мишени, которые находятся вне поля зрения в момент захвата жертвы, демонстрируют адекватный выбор площадок-мишеней и делают при бросании необходимые поправки с учетом высоты и ветра. Бек утверждает, что сноровка в этом поведении приобретается посредством научения и что бросание ракушек у чаек можно сравнить по своей когнитивной сложности с выуживанием термитов у шимпанзе.
Как мы видели в ходе нашего обсуждения языка, сложное поведение необязательно подразумевает сложные когнитивные способности. «Язык пчел» — определенно сложная форма символической коммуникации, но она основана на жестких генетических предпосылках, а не на высоком уровне когнитивной гибкости. Аналогичным образом, наиболее хитроумное использование орудий среди животных демонстрируют беспозвоночные. Например, распространенный в Центральной и Южной Америке хищный клоп ловит термитов следующим образом. Сначала он находит термитник, кем-то потревоженный, с отверстием, которое еще не успели заделать члены колонии. Затем клоп приклеивает фрагменты термитника к своему телу, что позволяет ему приблизиться к отверстию, не вызвав тревоги у термитов. Далее хищник хватает рабочего термита, который удерживается перед отверстием за передние ножки в качестве приманки. Когда к пойманному термиту приближаются другие «рабочие», чтобы выяснить, что произошло, клоп их ловит и съедает (Beck, 1986). Огненный муравей — еще одно насекомое, которое применяет орудия, он использует сор для того, чтобы добывать капельки меда (Barber, 1989). Кроме насекомых, классы беспозвоночных, которые демонстрируют использование орудий, включают паукообразных, ракообразных, головоногих и брюхоногих (Henschell, 1995; Beck, 1986).
Если животное, использующее орудие, морфологически и физиологически подобно нам, то мы, как правило, соотносим научение, понимание причины и следствия, а иногда и загадочное качество, называемое «научением путем инсайта» со способностью использовать орудия. С другой стороны, когда орудие использует насекомое или какое-то другое животное, находящееся в нижней части лестницы природы (scala natura) Аристотеля, мы обычно считаем такое поведение генетически запрограммированным автоматизмом. Этим не отрицается, что подобные взгляды достаточно валидны в определенных случаях, а скорее предполагается, что «усвоенное (выученное) использование орудий» и «запрограммированное использование орудий» представляют собой полюса одного континуума. Научение может быть необходимой частью даже наиболее «жесткой» программы использования орудий, и, наоборот, врожденные паттерны поведения могут составлять базовые моторные компоненты использования орудий, которое с виду высоко когнитивно.
Шиллер (Schiller, 1952, 1957) исследовал усвоение инструментальной деятельности у большой группы содержащихся в неволе шимпанзе. Он обнаружил, что уровень способности использовать орудия у шимпанзе, по-видимому, зависит от возраста, а не от объема релевантного опыта. Кроме того, Шиллер установил, что большинство, а то и все паттерны моторного поведения, демонстрируемые при «спонтанном» использовании орудий этими обезьянами, появлялись в неподкрепленных ситуациях свободной игры, когда под рукой имелись манипулятивные объекты. Было установлено, что несмотря на радикальные различия в физических свойствах манипулятивных объектов (коробки, палки, куски ткани, веревка), они использовались очень схожим образом. Обычно проявлялись три общих паттерна поведения, которые, по-видимому, соответствовали демонстрации агрессивности, уходу за шерстью, исследованию и строительству гнезда. Когда шимпанзе давали палки, у них отмечалась устойчивая тенденция использовать их для исследования любых доступных отверстий или щелей, вытаскивать орудие обратно и слизывать с него любой предмет и влагу, приставшие к орудию (эти наблюдения были сделаны за десятки лет до пришедших из Африки сообщений о выуживании термитов и окунании муравьев). Палкой также можно агрессивно размахивать в сторону человека или другого обитателя клетки, или же ее можно сломать на мелкие куски, которые шимпанзе могли сложить в определенной части клетки, чтобы на них улечься. Когда обезьянам давали две палки, одна из которых имела на конце отверстие, шимпанзе почти всегда всовывали одну палку в отверстие второй. Шиллер заключил, что частота проявления этой врожденной моторной тенденции лежит в основе решения проблемы доставания объекта двумя палками. Поведение, связанное с доставанием предмета двумя палками, было впервые описано в 1927 г. Вольфгангом Келером. Он заметил, что когда шимпанзе сталкивается с проблемой, состоящей в том, что желанный объект находится вне досягаемости, обезьяна может решить ее, вставив одну палку в другую и используя эту удлиненную палку для притягивания к себе объекта. Хотя моторная тенденция вставлять палку в отверстие у шимпанзе, по-видимому, врожденная и обусловлена созреванием, сама по себе она не объясняет проявление инструментальной деятельности. Когда Шиллер предлагал обезьянам пищу, которую можно было достать только с помощью двойной палки, животные часто соединяли палки вместе, не сознавая, что это действие является решением проблемы. Подобное понимание, по-видимому, зависит от ассоциативного научения, достигаемого посредством случайной манипуляции орудием.
Келер (Коhler, 1927) проинтерпретировал решение шимпанзе проблемы с двумя палками как обусловленное «научением путем инсайта». Возможно, что и Келер, и Шиллер правы в своей оценке. Определенные жесткие моторные тенденции могут предрасполагать шимпанзе к определенным действиям с орудиями, но чтобы фактически применить эти действия к решению проблем, связанных с выживанием, требуется более высокое когнитивное функционирование.
Использование орудий, демонстрируемое многими видами птиц, может представлять своего рода промежуточную ступень между генетически запрограммированным и усвоенным использованием орудий. У дятловых вьюрков с Галапагосских островов использование орудий является важным элементом экологической адаптации. Эти птицы подбирают ветки или колючки кактусов и используют их для исследования отверстий и трещин в деревьях и под корой. Когда попадается насекомое, веточка или колючка кактуса используется для его прокалывания или исследования. Без подобного применения орудий у этих вьюрков могут возникнуть такие же большие трудности с добычей пищи, как и у дятла, внезапно лишившегося своего специализированного клюва. Вероятно, этим вьюркам присуща сильная наследственная предрасположенность к выработке инструментальной деятельности (Beck, 1980).
Использование орудий, демонстрируемое еще одним видом птиц, может лежать ближе к когнитивному концу континуума. Хант (Hunt, 1996) сравнил использование орудий у новокаледонских ворон с человеческими культурами периода нижнего палеолита, в которых применялись орудия из камня и кости. Было замечено, что вороны изготавливают и используют два различных типа орудий-крюков, которые помогают им поймать жертву. Использование орудий, которое Хант наблюдал у этих ворон, отличалось высокой степенью стандартизации, явно дискретными типами орудий и применением крюков. Согласно Ханту, эти особенности ранее никогда не демонстрировались живущими на воле животными, они появляются только в человеческих культурах после периода нижнего палеолита.
Среди млекопитающих, не принадлежащих к приматам, только четыре вида повторно используют орудия в различных ситуациях. Это африканский слон, азиатский слон, белый медведь и морская выдра (Chevalier-Skolnikoff & Liska, 1993). Считается, что все эти животные отличаются развитым интеллектом. У белых медведей и морских выдр инструментальная деятельность подчинена прежде всего добыче пищи. У слонов, которые применяют орудия с наибольшей частотой и разнообразием среди млекопитающих, не принадлежащих к приматам, использование орудий имеет место главным образом при уходе за телом, например при избавлении от паразитов и охлаждении тела. Это демонстрирует множественность адаптивных функций и истоков инструментальной деятельности у животных.