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解密动物世界的“集体主义”
解密动物世界的“集体主义”

没有领袖的团体——就近原则


我们生活在团体社会,尤其中国人,从幼儿园、小学开始,“集体主义精神”就贯穿在玩耍、读书、做操、甚至吃饭之中。


集体主义并不只在人类社会中存在,很多动物都有极强的集体主义精神。陆地上的蚂蚁、蜜蜂、非洲大草原迁徙的角马,天空中的大雁、椋鸟,海洋中的鲸鱼和每年在海水和淡水之间洄游的大马哈鱼……它们都是团体行为的动物楷模。



图1罗马上空的欧洲椋鸟(王建红拍摄于意大利罗马)


图2 罗马上空的欧洲椋鸟(王建红拍摄于意大利罗马)


图3 英国格雷特纳小镇上空,每年冬季,傍晚,欧洲椋鸟在小镇上空盘旋(http://www.52qixiang.com/news/201411/14714.html)


图4 英国格雷特纳小镇上空,每年冬季,傍晚,欧洲椋鸟在小镇上空盘旋(http://www.52qixiang.com/news/201411/14714.html)


图5 哥伦比亚河内陆河流尽头的大马哈鱼,疲惫而安宁,它们产下卵之后,便在这里终息。(王建红拍摄于美国波特兰)


图6海洋中的群鱼(http://www.wiworld.com.cn/Item/21413.aspx)

 

这些动物的集体主义精神绝不逊于我们的国庆阅兵方阵,最神奇的是它们的群体没有领袖,“人人”平等,却高度统一。而我们人类的群体倘若没有领袖,将是一团散乱的乌合之众。为什么动物的群体能够如此协调,仿佛是一只动物在行动,而不是成千上万只动物在行动? 

 

意大利科学家站在罗马博物馆楼顶,对入冬之后,每天傍晚在罗马上空肆意狂舞的欧洲椋鸟(European starlings, Sturnus vulgaris)进行录像分析,重现3D模型,最终得以揭秘。谜底可能令你大吃一惊,群鸟们履行着一条非常简单的原则:彼此只看周围大约6只同伴的行为,只要和它们保持一致就行。于是,我们看到,罗马上空的欧洲椋鸟,像巨大的礼花爆炸,在空中绽放,却彼此牢固地粘在一起。随即又像一朵游动的云,飘到其他地方,继续绽放……


仔细想一下,这个规律和斯坦利·米尔格兰姆(Stanley Milgram)的“六度分隔理论”有雷同之处。1967年,米尔格兰姆通过一个有趣的实验证明,世界上所有互不认识的人,最多只要通过6个中间人,就可以互相知晓。到了2000年后,依然有学者通过互联网证实地球上两个完全陌生的人,建立社交网络的最短路径平均只需要6个人。Jon Kleinberg在数学模型上也证明了这个理论,称之为“小世界现象”。


当我们把自己看作是一只一只鸟儿,最多通过另外6只鸟,便可以任意和其他人构建联系,这样的网络使我们不禁感叹“世界真小”!这个小世界也存在于我们大脑神经元的微观网络中。


魔鬼的瞬间变身——逃避原则


电视上报道的蝗灾很可怕,模样丑陋的飞蝗组成浩浩荡荡的大军,所向披靡,它们停留之处,一片狼藉……这是我们所说的“自然灾害”。然而,蝗虫并非总是露狰狞,它们平时是草丛里可爱而害羞的蚂蚱,颇受小朋友的喜爱。是什么原因使它们摇身变成蝗虫“敢死队”呢?


好奇的科学家对会迁飞的蝗虫(Locusta migratoria)进行了研究,这种蝗虫独处时是绿油油的大家闺秀,迁飞时是土黄色的敢死队。早先它们被认为是两个物种,直到1921年,才被俄国科学家证明是一个物种,但是有两个形态。


揭示蝗虫魔鬼变身的实验很有趣:在一个有限的场地中,当蝗虫数量是20只时,蝗虫各自往不同的方向自由走动或跳跃,此为无序状态。当蝗虫数量增加,达到60只时,有序的群体行为出现,蝗虫开始朝着一个方向移动,在场地里打圈。实验中,一位博士后意外发现录像结束时,少了一只蝗虫。他十分惊讶,在蝗虫群变时,究竟发生了什么?他把录像带倒回去放,结果发现,蝗虫在互相碰撞中,情绪变得恶劣,继而相互撕咬,从素食者一下变成了凶猛的肉食者,最后一只同类毙命,被吃掉了。


如果是碰撞促使蝗虫发怒,那么,它们身体哪一部分负责感受拥挤,从而诱发愤怒呢?用画笔或锯齿刷轻轻刮刷蝗虫身体的各个部位,一分钟刷一次,持续四个小时。最后人们发现,当刷子持续刷蝗虫的后腿,它们变得异常焦躁。而刷其他部位时,它们一般会后退,躲到一边。说明,蝗虫的后腿是它们魔鬼变身的开关之一。


后来,科学家又发现5-羟色胺这种在牛奶中含量很高,可以安神,与人类焦虑、抑郁相关的神经递质,调控着蝗虫的魔鬼骤变。最后,人们恍然大悟,原来蝗灾的发生很可能是因为蝗虫彼此害怕被吃掉,所以拼命向前飞。当后面的蝗虫追赶前面的蝗虫,前面蝗虫的后腿受到剧烈“刮刷”,它们便情绪高昂地向前狂奔。于是乎,浩浩荡荡的蝗虫大军形成。此时,它们的体色从柔美的绿色变成日本军服的土黄色,杀气腾腾,急不可耐。而罪魁祸首就是——因为恐惧。


大雨过后,植物萌动,大批蝗虫同时达到成年期,此时,过分的拥挤造成彼此咬食现象,为了逃生,大批蝗虫开始乌云般结集,起飞,你追我赶,像疯了一样。可见,蝗灾并不是蝗虫有意为之,而是为了生存的不得已之举。


这可谓团体拥挤的阴暗面。就像人群,密度稀疏时,大家彼此离得很远,像气流一样闲散,每个人都很可爱。但是一旦异常拥挤,密度加大,气流变成水流,继而变成固体,流动阻滞,踩踏事件发生。每个人都可能迫不得已变成可怕的凶手,其唯一的动机是逃离恐惧。

图7 蝗虫的体色,左侧是单独喂养的蝗虫,体为绿色,性情温顺。右侧是在拥挤状况下饲养的蝗虫,体色发生了变化,性情开始暴躁(引自文献图片)。


图8用画笔刷蝗虫的后腿,将使独居而温顺的蝗虫性情变得暴躁。绿色、黄绿、黄色、红色依次表示画笔刷该部位导致暴躁的程度,从弱到强,刷绿色部位不导致暴躁(引自文献图片)。(Stephen J. Simpson and Gregory A. Sword. Locusts, Current Biology, 2008,Vol 18 No 9, R364-366.)


蚂蚁的最佳路径——节省原则


不知你是否注意到蚂蚁行走的路线,它们从巢穴外出觅食,总是走一条捷径,而不是四面八方到处寻食。它们怎么知道哪一条路最短最有效?它们看得见远方吗?——显然不可能,丁点大的蚂蚁即便站起来,也只能看到前方一点点距离。那么,你会说,它们是靠信息素来导航。的确,信息素是重要的标记,就像小狗走到路边要翘起后脚,撒尿标记一样。但是,这么多蚂蚁,它们如何准确辨别信息素呢?原理也很简单!


图9从左至右,依次是A,B,C路线,可见中间的B路线最短,信息素涂抹得最浓,最终,蚂蚁只选择B路径


起初,蚂蚁外出时,并无明确目标,所以,它们分兵出发,我们假设它们有三个小分队,A队走了不归之路——那条路上什么也没有。几小时之内,回来的蚂蚁很少;B队走了不久就发现一块饼干,可能是小朋友吃饼干时不小心掉了一块。B队蚂蚁5分钟到达饼干处,迅速把饼干渣搬运回来,撂在巢内,马上又出发,2小时内可以往返12次,也就是说,信息素在这条路上来回涂抹24次;C队绕了几个弯,最后也发现了饼干,但速度比B队慢一些,单程需要15分钟,2小时来回4次,信息素涂抹8次。一段时间之后,蚂蚁边走边留下的信息素在三个队伍中明显不同,仿佛一只蜡笔,在三条路线中反复涂抹,B路线因为蚂蚁高效,蜡笔来回涂抹得最粗,也就是说,这一条路线的信息素最浓。


接下来,拥有小小脑袋的蚂蚁,开始往中间B路线集中,原因非常简单:被浓厚的信息素所吸引。于是,B大道信息素更浓,更多的蚂蚁奔赴B大道,蚂蚁大军逐渐集中,最后就只有一条队伍了。


这也是我们在爬山的时候,经常会看见横空出现的一条捷径,“因为走的人多了,便成了一条路”。和蚂蚁的信息素类似,不过我们人类是靠眼睛,小蚂蚁靠的是辨别化学物质——信息素的浓度。


人类的物资运输,快递发放,以及汽车导航等其实也是履行这个简单原则,首选近距离。这也是最为节省能量的办法。


可见,动物气势磅礴的团体行为,虽然参与者众多,却井然有序,只要履行一些简单的原则就能做到。种种发生在动物的团体行为,在人类社会中均能觅见踪迹。了解动物的行为,便能洞察我们人类行为的进化轨迹。



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出处:微信公众号

2016-03-31
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