谁吹响了动物“集结号”

时间:2022-09-30 02:58:05

谁吹响了动物“集结号”

在自然界,我们经常能看到一些惊人的集群现象,比如,苍茫大地上遮天蔽日的蝗虫、深邃海洋中十分壮观的沙丁鱼群。它们都像接受了某种召唤似的,集结在一起,或是朝一个方向飞行,或是朝同一方向游动。那么,到底是谁吹响了让它们集结成群的“集结号”呢?

大群动物聚集在一起,有序地朝着一个方向行进,这是自然界频繁出现的一种现象,我们称之为动物集群。集群现象每次出现,都会给我们带来震撼,漫天狂舞的蝗虫、黑压压的望不到边的蚁群等。只需一眼,我们便很难忘掉那震撼的场景。那么,究竟是什么吹响了让它们聚集在一起的“集结号”,是首领的号召,还是一股不为人知的神秘力量?

蝗虫集群的真相

蝗虫集结在一起会酿成一场灾祸,它们能够毁坏大片的禾田。一直以来,科学家都想搞清楚,小小的蝗虫是如何聚集在一起,如何酿成一次又一次的蝗灾的,可是,这不是件简单的事。虽然人们对蝗虫的生长过程已经了如指掌,知道它们是从绿色的无翅若虫逐渐变成黑黄色飞行成虫的,但是,即使把参与蝗灾的蝗虫挨个解剖个遍,也依然很难弄明白为什么它们会形成骇人的蝗灾。此前,并没有人亲眼目睹过成群蝗虫是怎样形成的。

不过现在,牛津大学的科学家们已经能在实验室里亲眼目睹蝗群的形成了,这让人们有了一个了解真相的机会。

科学家把一百多只蝗虫放到一个圆形的蝗虫加速器里,然后迫使小家伙们每天沿着加速器边缘走上8个小时,同时利用上面安置的摄像机拍下它们的整个运动过程,并利用计算机软件标示出它们的运动方向和位置。终于,他们看到了日夜盼望的蝗虫集群的过程:蝗虫数量到达一定值的时候,它们便聚集到了一起;数量达到了另一个值后,它们又组成了一只有明确方向的蝗虫“军队”。

观察到了蝗虫的成群过程,就可以研究它们成群的原因了。起初科学家推测,蝗虫数量达到某个数量值的时候,它们也许有了直接交流的机会,彼此交换了信息,这才最终组成一支有明确方向的庞大队伍。说不定正像某些动画电影中所刻画的那样,小虫子们在开会的时候选出了一个首领,这位高瞻远瞩的首领给它们指引了方向。

然而,真正的事实却完全出乎意料。科学家慢慢回放摄影机录下的画面,仔细观察每一个成群的场面,他们发现,在数量达到一定值的时候,蝗虫们竟然开始了自相残杀,它们互相撕咬,一些倒霉的家伙甚至在几分钟内被周围的“邻居”分食得精光!最后,为了避免被可怕的“邻居”吃掉,每只蝗虫都开始小心翼翼地与周围其他蝗虫保持距离,以避免与它们相撞而发生“血案”。这时,神奇的一幕便发生了,有特定运动方向的蝗群出现了。

因此,蝗虫集群并不是为了合作,而是为了避免同类相食的惨剧发生。如果把蝗虫腹部的神经切掉,让它们感觉不到对方的撕咬,那么,蝗虫就会完全丧失集群的能力。

具体规则各不相同

所有的动物群体都有着与蝗群形成类似的简单成因吗?是的。

不过,虽然促使各种动物集群的原因都可能很简单,但却可能没有统一的具体成因,蝗群有蝗群的一套运转方式,而鸟群则自有鸟群的一套运转方式。

例如,椋鸟是椋鸟科的一种鸟,羽毛蓝色,有光泽,带乳白色斑点,嘴小带黄色,眼靠近嘴,性好温暖,常群居,吃植物的果实或种子 。在晴朗的冬天,日落的时候,这些小鸟常会成群地聚集在一起,铺满一片天空,像极了一张能发出声响的大布片。如果此时有一只猎鹰向鸟群发起攻击,那么所有的椋鸟都会做出回避的动作,包括那些“八竿子打不着”的不被威胁的椋鸟。它们遵循的原则是,隔壁的鸟儿怎么做,我就怎么做,不要撞上它们。无论多么拥挤,椋鸟都会依照与自己最近的6只椋鸟的距离,来协调飞行速度和方向。而这种相互作用方式足以引导整个鸟群朝着相同的方向飞行。

我们知道,每到春天,蜜蜂都会去寻找新的巢穴。负责侦查的蜜蜂回来后,会通过跳八字舞来告诉其他蜜蜂新巢穴的位置。但如果有多个位置可供挑选,比方说,不同的工蜂带来了不同的信息,那么,蜜蜂会用头来碰撞其他正在跳舞的同伴,以主张自己的选择。那些多次被碰撞的蜜蜂最终会停下来,不再跳舞。可以说,碰头是蜜蜂进行表决的方式,而一旦一方获得的支持超过了特定的临界值,那么,整个蜂群就会跟着唯一跳舞的蜜蜂飞离现有的巢穴,奔向新家。

蚁群和蜂群的成群原因类似,都是靠不断碰撞成群的。当蚂蚁聚集到一定数量,开始彼此碰撞时,它们会调节彼此摇摆的节奏。用不了20分钟,碰撞就会使所有蚂蚁的摇摆活动达到一致。此时,它们开始像受过训练的军队一样,有方向地前进。

简单造就复杂

鸟群、蜂群和蚁群,还有蝗群的形成,好像都与碰撞有点关系,但实际上并不是所有动物集群都与碰撞有关,比如鱼群的形成就不是碰撞的原因。但是,所有的集群原理却仍然可以用同一句抽象的话来概括,那就是,简单造就复杂,简单造就震撼。

通常,把复杂事物分解为简单的小事物来研究,或者说把整体分解成更小的部分来研究,科学家是比较在行的,但对于研究部分组合成整体的现象,比如说集群现象,他们就没那么在行了。在很长一段时间里,科学界都没有找到研究集群的合适的技术方法。不过,随着科学技术的发展,这种情况得到了改善。

研究者发现,尽管集群是个庞大的群体,看起来属于复杂的事物,但却可能有个简单的原理基础。换句话说,促使集群现象形成的可能是极为简单的规则。数字游戏给了他们很好的启发。1970年出现的一款游戏证明,简单造就复杂这种说法是可信的。

这个游戏设置了一个大的棋盘,让棋盘上的棋子在黑白两种状态中变化。每个棋子是白是黑,取决于临近棋子的状况:黑子周围没有黑子的,这个黑子将变成白子;黑子周围有两个黑子的,它仍然是黑子;周围有3个黑子的话,黑子会经历一个“复活”的阶段,从黑子变白再变作黑子;如果黑子周围有4个同类,那么黑子会由于过于拥挤而“死亡”,变成白子。在这个变化规则的指导下,棋盘成为了一幅不断变化的马赛克。

然后研究者把棋盘扩大,不断增加棋子的数量,提高棋子的变化速度。惊人的事情发生了,棋盘上的图案变得越来越复杂,火车,手枪射人的图案相继出现,并且,似乎棋盘的变化也不再符合原来的规则,棋子开始“跳步”,显得更加变幻莫测。

现在,模拟鸟群的计算机软件在电影特效里“大展拳脚”,更可贵的是,它们有着比1970年游戏软件更简单的规则:向着邻近个体的平均位置移动,与它们保持一定距离,和它们平均航向保持一致。只要遵照这3个原则,它们就可以在电影里造出十分恢弘的战斗场景。

或许,现实世界里的各种群,鸟群、鱼群,虫群等,在本质上都与这些软件一样,具有相同的机制:集群的形成并非源自自上而下的命令,或者彼此间的心灵感应之类的东西,而是来源于简单规则的不断叠加。下面是简单的基础,简单加简单一直堆到上面,就产生了最终的复杂性。所以古希腊哲学家亚里斯多德的一句话是对的,他说,复杂性是自下而上产生的。

人类也有集群行为

不仅动物有集群行为,人同样有集群行为。一般来说,我们遵循的简单规则是“追随”。当人与人之间缺少沟通时,人类会和其他动物成员一样容易受到他人影响。如果一群人里只有一个人有主意,只有他知道去哪里的时候,其他毫无主意的人便会义无反顾地追随他,从而形成向一个方向行走的人群。

虽然盲目追随别人看起来毫无个性而言,但其实,变成群体里的一份子是很有好处的:即使你自己不知道要去哪,群体还是会把你带到正确的目的地。所以,“集结号”响起的时候,跟着走也是个不错的主意。

小贴士

为了避光,鱼群形成

鸟群,蜂群和蚁群的成员有一个共同点,似乎都是为了与同伴的“意见”达成一致而对自己的行为进行了调节。但鱼群的成员却不是这样,它们成群完全依赖外界的引导,是为了避光。为了自我保护。鱼类搜寻黑暗区域,但它们却不能区分哪里更暗。于是,到了暗处,它们就减慢了游动速度,如同遇到交通口的红灯一样。而这样做导致的结果就是,大量的鱼在黑暗区域聚集起来,徘徊不动,形成了壮观的鱼群。道理依然很简单。

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