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蚂蚁帝国的崩溃 精选

已有 11501 次阅读 2013-2-26 17:32 |系统分类:科普集锦|关键词:蚂蚁社会,,奔溃,,,阿根廷蚁,自然选择,利他行为| 自然选择, 利他行为, 蚂蚁社会, 奔溃, 阿根廷蚁

 

 

(蚁后和她的子民 。阿根廷蚁是第一个被发现社会奔溃的蚂蚁   图片来自经济学人

 

 

蚂蚁是世界上最普通、最常见的虫子。林地上、草地上、房前屋后、杂石堆中、甚至大马路之上,都常常有见蚂蚁的身影。蚂蚁也常选择生活在人的周围,蚂蚁也是最为迷人的精灵之一。

 

“蚂蚁”一词源于蚁,是指这种社会性昆虫具有辅佐女王的社会特性。李时珍就认为蚂蚁有君臣之义,因此称为蚁。从中国古人对蚂蚁的认知上讲,蚁包含现代意义上的蚂蚁和白蚁。因此讲述蚂蚁的时候,也可包含白蚁的故事。这从中国人的认知模式和蚂蚁的社会性看,都是非常合理的。

 

 

蚂蚁的利他行为

 

蚂蚁种类丰富,全世界有近万种蚂蚁。其蚂蚁数量是人类的百万倍,遍布世界各个角落。看似普通无奇的蚂蚁因其复杂的“君臣”关系而著称于世,有蚁后、兵蚁、工蚁的社会分工。一个巢穴之内的所有蚂蚁均有同一个蚁后产卵发育而成。不同角色蚂蚁之间形态差异很大,但遗传结构却是一模一样。在过去的时光里,生物学家一直在探索兵蚁和工蚁为何辛苦劳作,一辈子为蚁后卖命,不求回报地工作。苦苦思索蚂蚁为何会进化出这种对自己没好处的利他行为。

 

蚂蚁利他行为困扰了生物学家近一个世纪。伟大的博物学家达尔文到死也未能完全明白蚂蚁为什么白白为蚁后卖命干活。在他1859年出版的《物种起源》中,达尔文提出生物之间通过“物竞天择、适者生存”的方式,彼此争斗,攻击对手以努力生存下来,并最终演化出形态各异的物种。唯一让他不解的是,蚂蚁却不符合“适者生存”的原则,与《物种选择》一书的观点相佐。蚂蚁不娶妻不生子孑然一身,相互协作,终日忙碌干活,最终独孤的死去。达尔文在《物种起源》中,刻意回避了蚂蚁利他的例子。

 

1897年,中国经历了甲午中日战争之后,民族危亡意识蔓延。近代著名学者严复将英国物种选择的理论翻译成文,并加以整编评论以《天演论》刊订、出版。严复以意译加评论的方式阐述了自然界中动植物竞争、选择的方式,并将其扩大到社会制度、文化语言方面,试图激励国人的危机感。如严复所愿,《天演论》影响了一大批进步人士,如梁启超、鲁迅等均在其列。实际上,严复过度解析了达尔文的意思,也并没有完全意识到西方学术界对“适者生存”的争论,更没有了解到当初达尔文著书之时的迷惑与困顿。极度宣扬“弱肉强食、适者生存”给那些社会强者找到了思想利器,有能力的人就有生存的权利,无能者就只能甘愿受苦。《天演论》让近代学者和精英对自己的文化感到悲哀,导致了传统文化的大倒退。直到今天,这种自卑感依然盛行,人与人之间救助弱者的社会风气依然薄弱。追溯文化源头,这无疑与中国学人对蚂蚁利他行为的认知不足有关。

 

其实早在1964年,美国生物学家汉密尔顿便解开了蚂蚁利他行为之谜。他认为蚂蚁个体之所以不繁殖,还能拼命为主子干活,是因为蚂蚁个体间亲缘关系很近。因为蚂蚁个体的遗传结构是一模一样的,蚁后的儿子就相当于他们的儿子。汉密尔顿认为,动物之间,亲缘关系越近,彼此合作和利他行为就越强烈;亲缘越远,则越弱。汉密尔顿把这种关系成为亲缘选择。另一位英国伟大的思想家道金斯在此基础之上,又提出另一种观点,认为物种选择其实是发生在基因水平的。在他的名著《自私的基因》中,他说选择并不是在种群或物种水平上,而是在基因水平上。每个基因都是自私的,所以才会演化出蚂蚁互助合作的利他行为。道金斯的观点可以简单理解为,每个人其实都是一个复合体,好比哈尔的移动城堡,所有行为都是由基因秘密操控。无论是蚂蚁社会,还是蚂蚁个体都是一具被基因操控的,会动的尸体而已。

 

(蚂蚁遗传结构与人想去甚远,但社会与人相似,有阶级、分工、农业、牧业、国防等   图片来自BBC

 

 

蚁群的奔溃

 

随着西方科学家对蚂蚁的社会性和利他行为进一步了解,一门全新的学科--社会生物学诞生。生物学家了解到,虽然蚂蚁与人类外貌相差甚远,但社会结构和社会问题却颇为相似。从遗传或形态上看,人类与猴子亲缘关系要比人与蚂蚁近很多,但从社会结构上看,人与猴子的关系要比人与蚂蚁的关系简单得多。通过对蚂蚁的深入探究,发现蚂蚁社会分化简直到了极致。蚂蚁帝国的分工不仅仅是传统上被人类所熟知的所蚁后、兵蚁、工蚁之分。实际上,与人类社会一样,蚂蚁有农牧场,收集种子,种植蘑菇,外出打猎,有一种蚂蚁干脆分化成为专职的蜜露罐,大大的肚子中储存着花蜜;蚂蚁有建筑设施,蚂蚁还有墓地,有的蚂蚁就专职清扫同伴的尸体。一些最新的研究还发现,蚂蚁也并非我们所想象的那样勤快,在蚁后“管理”松散之时,工蚁们也会偷懒。蚂蚁也会得病,有的蚂蚁就专职于清洁事物。蚂蚁有专门的兵蚁保护帝国的安全,但最新一项研究发现,有一种白蚁老去之后会自杀式爆炸以抵御外敌,颇具“侠客”精神。

 

可以说蚂蚁社会阶层分化到了极致,有蚁后、兵蚁、工蚁。蚂蚁社会高效而有序,这是最令社会生物学家着迷的地方。如人类社会一样,有些蚂蚁有农场,种植蘑菇;有的则储存粮食、蜜露,有的打猎,有的收尸埋葬等等。一些新观点增进了对蚂蚁社会的认识,发现有些蚂蚁会偷懒,有的则会退休,有的还蛮有奉献精神,生病之后会离家出走,甚至有一种很有侠客精神白蚁,在遇敌之时引发身体爆炸,以毒死对手。生物社会与人类社会颇多相似,很有意思。

 

蚂蚁如此纷繁复杂的社会分工协作与人类社会如此相似。生物学家和社会学家、经济学家都想知道,在蚂蚁社会中,蚂蚁是如何控制人口数量,如何维护公众秩序,如何保持卫生,如何有效利用资源,如何保持多样性等等,以便找到解决人类社会中的诸多矛盾的钥匙。其中,最为引人入胜的是蚂蚁庞大的社会是否能够持续不断的发展,他们又是如何做到的呢。

 

蚂蚁与人语言不通,情感不通,交流不通。人类社会尚未能找到可持续发展之路。要研究或探索蚂蚁帝国的可持续发展之路难度可想而知。解答可持续的方法艰难,科学家便反其道而行之,寻找蚂蚁帝国是否如人类朝代更迭一样会发生大奔溃,并分析其奔溃的原因。

 

寻找蚂蚁帝国是奔溃的原委并非易之事。蚂蚁种群庞大,对环境变化具有很强的适应性和弹性。通过若干的实验和探索,科学家发现研究任何一个蚂蚁种群如何生存的问题比研究人类社会还要复杂。然而通过跟踪研究特定地区外来入侵种如何建立种群,如何应对陌生的外界,会不会在帝国建立之后崩盘的问题更具顺服率。

 

功夫不负有心人。科学家终于发现了蚂蚁帝国自然奔溃的模式生物---阿根廷蚁(Linepithema humile)。

 

阿根廷蚁于1866年发现于阿根廷,工蚁身体仅有3毫米长,但却是世界上最具攻击性和侵略性的动物之一。刚发现之时,阿根廷蚁仅仅分布在阿根廷的巴拉那河流域,然而到了2009年的时候,阿根廷蚁已经遍布美洲、欧洲和日本,各大洲的蚂蚁遗传结构相同,蚁巢绵延6000公里,俨然已经形成了超级蚂蚁帝国。

 

阿根廷蚁喜欢食肉和蜜露,常饲养蚜虫和外出寻找肉食。在进入一个新的环境之后,阿根廷蚁能够快速改变食谱,迅速适应环境,增加蚁群数量。蚁群通过外骨骼上一种特殊的化学物质识别彼此。该化学物能将增强蚂蚁个体间的合作,减少内斗,只要蚂蚁身上有这种神奇的“团结素”,它可便悄悄的融入另外一个种群之中,和谐生活在一起。“团结素”的减少的蚁群会变得暴躁,相互撕咬,最终导致蚁群混乱不堪。

 

2011年底,生态学家发现阿根廷蚁入侵新西兰14年后,帝国奔溃了。调查发现,蚁群减少了40%,残存的蚁群蚂蚁数量也大大减少。通过模型分析发现,气候变化是导致阿根廷蚁帝国奔溃的重要因素。湿冷的气候下,阿根廷蚁种群迅速衰退,生态位最终被其它蚂蚁替代,形成新的平衡。当然与人类社会一样,科学家现对蚂蚁帝国的了解还十分有限,奔溃的原因也不甚清楚。阿根廷蚁帝国奔溃也可能存在其它的因素,如食物中蛋白摄入过多,疾病蔓延、天敌和遗传衰变等等。

 

众多的蚂蚁数量、高效的信息交流系统、遗传结构高度相似、形式多样性的食物结构和高度的社会分工使得蚂蚁种群演化出极端的利他行为,最终发展成为蚂蚁帝国。这与人类社会颇为相似,始于食物资源的改善,得益于温和的气候和高效的流通,最终消亡于极端气候、疾病和内乱。人类与蚂蚁,两种如此相异的动物,社会系统与自然系统竟如此相似。近几年从自然科学方面着手的一些数据分析也表明,中国的社会更迭也多与气候变化极其相关,一直处于兴旺与衰败的历史大循环之中。

 

研究蚂蚁、了解蚂蚁的行为和社会关系。特别是在经济高速发展、贫富分化严重,环境问题凸显的今天,深入探究学习蚂蚁帝国奔溃的原因,倡导蚂蚁社会的利他行为,而非强过度调“适者生存”,认识到全社会对达尔文理论认知的偏差和不足,对我们正确认识自然系统与社会系统的关系,修订个人的极端自私行为,并最终建立一个关爱弱者的社会环境是极有好处的。

 

注:本文删节版已发表在科技日报 《蚁国之思》(链接

另:《纽约客》蚂蚁帝国(链接) (By E.O.Wilson)



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