动物王朝自然选择下的群体智慧_冉浩著_9787521710717

每种动物都以自己的方式适应着自然，为了在残酷的竞争中生存、繁衍，它们有的结成联盟，有的尔虞我诈。你在人类社会看到的勾心斗角、争名夺利，这里全都有。这个迷人又有趣的动物世界有许多我们尚未涉足的领域，也有许多未解之谜亟待解开。

我捏着一只花蛤（Ruditapes philippinarum），这是一种再常见不过的贝类，在它小小的贝壳上聚集着好几个比纽扣还要小的藤壶。我端详许久，随后把这个微小的动物组合放回了海水里。在自然界，藤壶要经常面临退潮的威胁，它们已经适应了这种生活状态，在离开海水以后，还能够坚持存活很久。回到海水里后，很快它们就活跃了起来，藤壶打开盖子，伸出一些细小的蔓足，这些蔓足就像一些带毛的触角，开始滤食水中的有机质。
很多时候，藤壶是不讨喜的动物，它们会吸附在各种东西上。在海滩，它们吸附在岩石上，会硌脚；在船底，它们增加船的阻力；在动物的身上，它们就像膏药一样，怎么也弄不掉……好在，藤壶的味道还算不错。这些小生物可以产生强力的胶质，将自己牢牢吸附在目标上，你得用刀子才能把这些美食撬下来。事实上，幼年时期的藤壶是可以运动漂泊的。但是，经过变态发育以后，它们产生了厚重的铠甲，同时也把自己固着在一处，不再移动。有趣的是，你会发现它们总是倾向于聚集成一小丛，这是因为它们能散发出化学信息，召集同伴。
藤壶为什么要这样做？既然它们可以在海水中滤食有机物，若是彼此更分散一些，岂不是能独享更大的区域，获得更多的食物吗？为什么即使身处在同一片小贝壳上，它们还要尽可能地挤在一起？
藤壶是雌雄同体的动物，理论上说，它们可以用自己的精子给自己的卵子授精，然后产下后代。然而，这种情况非常少见。常见的情况是，它们会用自己的雄性生殖器官给旁边藤壶的雌性生殖器官授精，同时用自己的雌性生殖器官接受来自其他藤壶的精子。藤壶不能移动，因此，它们拥有动物界中相对身体比例来说，极可能是最大的雄性生殖器，以便伸出来找到附近的藤壶。从这个意义上来讲，至少要有两个藤壶，还要靠得足够近，才能完成这种互相受精的过程。如果在附近找不到其他同类，藤壶也可以把精子直接射入水中，期待这些精子能够被其他藤壶捕获。然而，自然选择显然并不鼓励后一种生殖方式，它相当浪费精子，繁殖力低下，经过若干代后，这样的藤壶很可能断子绝孙。而彼此在一起生活的藤壶，则能产生足够多的后代，并会将这一传统延续下去。群居的藤壶，也许就是这样形成的。
仔细看看周围，我们会发现很多聚群的动物：地上爬行着成群的蚂蚁队伍，枝条上密布着蚜虫，一群麻雀飞过头顶，远处的池塘里还有成群的游鱼……有些动物也许只是临时凑到一起，形成了简单的群体；但有些彼此之间存在着稳定的关系，比如亲缘关系，并由此形成了关系更为复杂的家庭、家族，甚至社会。事实上，多数动物至少会在生命的某一个阶段与其他同类，甚至是异类，聚集成小群。当然，它们也因此得到益处，或是寻求保护，或是分享资源，或是交配繁殖，等等。自然选择会推动动物走到一起，在适当的时候，也促使它们彼此分离。聚而成群，已经成了动物最基本的生活方式之一。

集体的坚盾

有序的鱼群
在碧绿的水潭边，我正在发愁。在靠近水潭边缘的浅水区，可以看到水里有很多针尖大小的小鱼。大概在全中国任何一个大点儿的水坑里都能看到这种小鱼，它的名字相当朴实，叫“ ”（Hemiculter leucisculus）——这就是它的中文正式名，与“餐”同音也足以说明它在人们心中的地位。它是菜市场最常见的白色小鱼之一，体长大约10厘米，炸酥后相当好吃，俗名叫白条。还有一种和它长相比较相近的油（Hemiculter bleekeri），也叫油鱼，同样有白条的俗名，摸起来身上油乎乎的，但我觉得味道更好一点儿。
我眼前这些只有1厘米左右，比针尖略大，离长大还差得远。
那些大一点儿的个体应该在更深的水域游荡。这些微小的动物正在成群地游动。我想用水瓶抓一些，然而这相当困难。当我把水瓶没入鱼群密集的地方时，顷刻之间，这些鱼儿就逃离了危险区域，没有一条会慌乱地撞进我的瓶子里。
当然，作为一个熟悉动物的家伙，我不大可能铩羽而归。毕竟，几岁大的女儿正在后头的树荫下面眼巴巴地等着呢。我只好把水瓶半潜入水中，然后一动不动地等待着靠近的小鱼，一旦小鱼靠近了瓶口，我就立刻下压瓶口，借助涌入的水流把小鱼冲到了瓶子里。然后，我倒掉多余的水，连水带小鱼装进小水桶里，交给兴高采烈的女儿看管。通常，在采集活的小动物时，尽量不要用手去触碰它们，这样很容易伤到它们。特别是这些动物还特别小的时候，轻轻碰一下很可能就会造成严重的内伤。如果你是用渔网捞到的，正确的做法是把网翻过来，轻轻抖动，让鱼自然落入水桶中。当然，前提条件是，你不能捕捉受保护的鱼类。
忙了很久，最终，我捕到了二三十条小鱼，加在一起也不够小半勺。在小水桶里，它们再次组成了小鱼群，围绕着水桶的内壁游动。鱼类的成群游动能够体现出一些优越性，当鱼以相同的速度和方向前进时，它们能利用相互间产生的涡流来减小受到的摩擦力。理论计算显示，集群行动所受到的摩擦力大约只有单独行动的1/5，这可节省了不少能量。
在把它们放生之前，我们要好好观察一下，看看它们是如何运动的。我的第一感觉是，整个鱼群带有一种有秩序的美感。相同的方向，均匀的速度，并且互不冲撞。这样的群体是怎样组织起来的呢？
在当代，有一种特别的算法，叫作“人工鱼群算法”。这是一种通过计算机来模拟鱼群的行为，然后实现对系统的运算和资源调配的优化的算法。这个算法归纳出了聚集形成鱼群的三个规则：第一个叫分隔规则，就是每条鱼之间存在一个最小距离，防止它们过于接近；第二个叫对准规则，就是后面一条鱼对准前面一条鱼的方向，因此得以复制前面一条鱼的游动路线；第三个叫内敛规则，就是鱼要尽可能贴近周围鱼的中心。遵循这三个规则，它们就可以互不拥挤地聚群游动了。
不过，事情还会再复杂一点儿。至少，我们还要搞清楚鱼群前进的方向是怎么确定的。很多时候，鱼群运动的方向并不是随机产生的，而是具有一定的目标性。对巡视浅水的来说，群体中较大的个体就是很好的领导，它们游动的速度快、耐力好，更容易游到队伍的前面。其他鱼只要跟住就行。显然，游在最前面的鱼是有风险的，它可能首先遇到危险。但是，回报也是丰厚的，它将首先发现食物，享有吃第一口的权利。
另一些鱼的情况会更加复杂，比如金枪鱼。如果把鱼看成是车，那金枪鱼就是其中的跑车——动力强劲、线条流畅、为速度而生。它们鱼雷般的体形在水中具有足够的冲击力，而强健的肌肉能够确保它们高效的运动。它们的肌肉确实特殊，在“吃货”眼中，新鲜的金枪鱼片应该是红色的，因为里面蕴含着丰富的毛细血管网，这代表着肌肉强大的运动能力。正因为如此，金枪鱼剧烈运动所产生的能量使它们的体温要高于海水温度，有了一点儿温血动物的感觉。目前，已知至少有13种金枪鱼是部分温血的，占了金枪鱼的绝大多数。较高的体温反过来也可以支持金枪鱼以一种极高的速度游动，以黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）为例，其游动速度可以高达每小时75 千米。
这些可以生长到超过3米、重数百千克的游泳健将一辈子都在游泳，从没有休息过，否则很可能会被憋死……这种奇葩的特性和某些鲨鱼很像，金枪鱼不能主动将水抽入鳃里，它们必须张着嘴，通过游动，让水从口中流入，然后再流过鳃，这是一种“撞击式呼吸”。巨大的能量消耗使得金枪鱼必须吃下大量的食物，一餐就要吃下相当于体重18%的食物。鱼、乌贼、虾蟹之类的海洋生物都是它们的食物。
由于体温高，金枪鱼反应迅速，是海洋中的强大掠食者。金枪鱼群因其长距离的游动而被称为“全球性鱼类”，虽然夸张，但也说明了其活动范围之广。如一些金枪鱼在墨西哥湾出生，然后横穿整个大西洋，到欧洲海岸进食，之后再返回墨西哥湾进行生殖。但问题是，金枪鱼是如何完成如此长距离的迁徙而不迷路的呢？
2014年，德卢卡（G. De Luca）等人通过构建理论模型对这种现象进行了解释。他们的模拟结果显示，一小部分“有知识”的群体成员可能发挥了关键性作用，当从迁徙的鱼群模型中剔除掉这些鱼时，群体马上就会发生混乱。

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