每種動(dòng)物都以自己的方式適應(yīng)著自然,為了在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中生存、繁衍,它們有的結(jié)成聯(lián)盟,有的爾虞我詐。你在人類社會(huì)看到的勾心斗角、爭(zhēng)名奪利,這里全都有。這個(gè)迷人又有趣的動(dòng)物世界有許多我們尚未涉足的領(lǐng)域,也有許多未解之謎亟待解開。
冉浩,動(dòng)物學(xué)者,作家,廣西師范大學(xué)珍稀瀕危動(dòng)植物生態(tài)與環(huán)境保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特聘研究員,中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所生物多樣性與基因組學(xué)課題組成員、顧問,物種網(wǎng)站長,中國科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員,研究方向?yàn)樯鐣?huì)生物學(xué)和古生物學(xué)。已合作發(fā)表動(dòng)物學(xué)SCI(科學(xué)引文索引)論文多篇,科學(xué)類CN期刊文章超過700篇,出版圖書20余冊(cè),如《螞蟻之美》《尋蟻記》《發(fā)現(xiàn)昆蟲》《非主流恐龍記》《電影里的科學(xué)事兒》等。作品多次獲獎(jiǎng),代表作《螞蟻之美》入選國家圖書館第十屆文津圖書獎(jiǎng)推薦圖書,2016年國家新聞出版廣電總局向全國青少年推薦百種優(yōu)秀出版物,第六屆“少年中國”科技少年應(yīng)讀作品。文章多次入選各省市中考閱讀試題,曾入選2017年全國成人高考語文卷閱讀材料。
序 / III
第一部分 群聚而棲
因而聚群 / 003
集體的堅(jiān)盾 / 007
有序的魚群 / 007
銀色的閃光 / 011
向外的牛角 / 015
群體、警戒與安全感 / 021
盡職的哨兵 / 026
為了我們的餐桌 / 031
餐桌旁的巨蜥 / 031
河灣的鱷魚 / 035
合作的掠食者 / 041
簡(jiǎn)單合作與群捕 / 047
為了傾心的那只 / 053
蛙聲一片 / 053
黑松雞的表演 / 056
審美與品位 / 062
小石子與忠貞 / 067
一枚蛋的陰謀 / 073
“城市”托兒所 / 078
漫長的旅行 / 087
遷飛的蟲 / 087
洄游的魚 / 091
遷徙的鳥 / 096
東非的大遷徙 / 102
前往目的地 / 109
第二部分 氏族與王朝
雉雞家族:聚散離合的日子 / 117
蹄子與尖角:有蹄類的家族生活 / 129
象之王國:母系氏族與男人幫 / 139
大貓王朝:聯(lián)合體和獅子王 / 149
丑之諸侯:草原上的鬣狗 / 167
犬狼諸侯:狼王與犬王 / 177
蝦蟹王國:珊瑚叢中的神秘國度 / 199
門牙王國:嚙齒動(dòng)物與鼴鼠女王 / 209
群蜂王朝:罐子與皇冠 / 219
白蟻城堡:神奇的建筑帝國 / 233
游獵部族:行軍與覓食路徑 / 249
昆蟲農(nóng)國:撿種子、種蘑菇與自組織 / 263
海之文明:鯨豚與動(dòng)物的文化傳承 / 279
人猿星球:在馴化和自我馴化中前進(jìn) / 301
后記 / 317
參考文獻(xiàn) / 317
我捏著一只花蛤(Ruditapes philippinarum),這是一種再常見不過的貝類,在它小小的貝殼上聚集著好幾個(gè)比紐扣還要小的藤壺。我端詳許久,隨后把這個(gè)微小的動(dòng)物組合放回了海水里。在自然界,藤壺要經(jīng)常面臨退潮的威脅,它們已經(jīng)適應(yīng)了這種生活狀態(tài),在離開海水以后,還能夠堅(jiān)持存活很久。回到海水里后,很快它們就活躍了起來,藤壺打開蓋子,伸出一些細(xì)小的蔓足,這些蔓足就像一些帶毛的觸角,開始濾食水中的有機(jī)質(zhì)。
很多時(shí)候,藤壺是不討喜的動(dòng)物,它們會(huì)吸附在各種東西上。在海灘,它們吸附在巖石上,會(huì)硌腳;在船底,它們?cè)黾哟淖枇;在?dòng)物的身上,它們就像膏藥一樣,怎么也弄不掉……好在,藤壺的味道還算不錯(cuò)。這些小生物可以產(chǎn)生強(qiáng)力的膠質(zhì),將自己牢牢吸附在目標(biāo)上,你得用刀子才能把這些美食撬下來。事實(shí)上,幼年時(shí)期的藤壺是可以運(yùn)動(dòng)漂泊的。但是,經(jīng)過變態(tài)發(fā)育以后,它們產(chǎn)生了厚重的鎧甲,同時(shí)也把自己固著在一處,不再移動(dòng)。有趣的是,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們總是傾向于聚集成一小叢,這是因?yàn)樗鼈兡苌l(fā)出化學(xué)信息,召集同伴。
藤壺為什么要這樣做?既然它們可以在海水中濾食有機(jī)物,若是彼此更分散一些,豈不是能獨(dú)享更大的區(qū)域,獲得更多的食物嗎?為什么即使身處在同一片小貝殼上,它們還要盡可能地?cái)D在一起?
藤壺是雌雄同體的動(dòng)物,理論上說,它們可以用自己的精子給自己的卵子授精,然后產(chǎn)下后代。然而,這種情況非常少見。常見的情況是,它們會(huì)用自己的雄性生殖器官給旁邊藤壺的雌性生殖器官授精,同時(shí)用自己的雌性生殖器官接受來自其他藤壺的精子。藤壺不能移動(dòng),因此,它們擁有動(dòng)物界中相對(duì)身體比例來說,極可能是最大的雄性生殖器,以便伸出來找到附近的藤壺。從這個(gè)意義上來講,至少要有兩個(gè)藤壺,還要靠得足夠近,才能完成這種互相受精的過程。如果在附近找不到其他同類,藤壺也可以把精子直接射入水中,期待這些精子能夠被其他藤壺捕獲。然而,自然選擇顯然并不鼓勵(lì)后一種生殖方式,它相當(dāng)浪費(fèi)精子,繁殖力低下,經(jīng)過若干代后,這樣的藤壺很可能斷子絕孫。而彼此在一起生活的藤壺,則能產(chǎn)生足夠多的后代,并會(huì)將這一傳統(tǒng)延續(xù)下去。群居的藤壺,也許就是這樣形成的。
仔細(xì)看看周圍,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多聚群的動(dòng)物:地上爬行著成群的螞蟻隊(duì)伍,枝條上密布著蚜蟲,一群麻雀飛過頭頂,遠(yuǎn)處的池塘里還有成群的游魚……有些動(dòng)物也許只是臨時(shí)湊到一起,形成了簡(jiǎn)單的群體;但有些彼此之間存在著穩(wěn)定的關(guān)系,比如親緣關(guān)系,并由此形成了關(guān)系更為復(fù)雜的家庭、家族,甚至社會(huì)。事實(shí)上,多數(shù)動(dòng)物至少會(huì)在生命的某一個(gè)階段與其他同類,甚至是異類,聚集成小群。當(dāng)然,它們也因此得到益處,或是尋求保護(hù),或是分享資源,或是交配繁殖,等等。自然選擇會(huì)推動(dòng)動(dòng)物走到一起,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,也促使它們彼此分離。聚而成群,已經(jīng)成了動(dòng)物最基本的生活方式之一。
集體的堅(jiān)盾
有序的魚群
在碧綠的水潭邊,我正在發(fā)愁。在靠近水潭邊緣的淺水區(qū),可以看到水里有很多針尖大小的小魚。大概在全中國任何一個(gè)大點(diǎn)兒的水坑里都能看到這種小魚,它的名字相當(dāng)樸實(shí),叫“ ”(Hemiculter leucisculus)——這就是它的中文正式名,與“餐”同音也足以說明它在人們心中的地位。它是菜市場(chǎng)最常見的白色小魚之一,體長大約10厘米,炸酥后相當(dāng)好吃,俗名叫白條。還有一種和它長相比較相近的油(Hemiculter bleekeri),也叫油魚,同樣有白條的俗名,摸起來身上油乎乎的,但我覺得味道更好一點(diǎn)兒。
我眼前這些只有1厘米左右,比針尖略大,離長大還差得遠(yuǎn)。
那些大一點(diǎn)兒的個(gè)體應(yīng)該在更深的水域游蕩。這些微小的動(dòng)物正在成群地游動(dòng)。我想用水瓶抓一些,然而這相當(dāng)困難。當(dāng)我把水瓶沒入魚群密集的地方時(shí),頃刻之間,這些魚兒就逃離了危險(xiǎn)區(qū)域,沒有一條會(huì)慌亂地撞進(jìn)我的瓶子里。
當(dāng)然,作為一個(gè)熟悉動(dòng)物的家伙,我不大可能鎩羽而歸。畢竟,幾歲大的女兒正在后頭的樹蔭下面眼巴巴地等著呢。我只好把水瓶半潛入水中,然后一動(dòng)不動(dòng)地等待著靠近的小魚,一旦小魚靠近了瓶口,我就立刻下壓瓶口,借助涌入的水流把小魚沖到了瓶子里。然后,我倒掉多余的水,連水帶小魚裝進(jìn)小水桶里,交給興高采烈的女兒看管。通常,在采集活的小動(dòng)物時(shí),盡量不要用手去觸碰它們,這樣很容易傷到它們。特別是這些動(dòng)物還特別小的時(shí)候,輕輕碰一下很可能就會(huì)造成嚴(yán)重的內(nèi)傷。如果你是用漁網(wǎng)撈到的,正確的做法是把網(wǎng)翻過來,輕輕抖動(dòng),讓魚自然落入水桶中。當(dāng)然,前提條件是,你不能捕捉受保護(hù)的魚類。
忙了很久,最終,我捕到了二三十條小魚,加在一起也不夠小半勺。在小水桶里,它們?cè)俅谓M成了小魚群,圍繞著水桶的內(nèi)壁游動(dòng)。魚類的成群游動(dòng)能夠體現(xiàn)出一些優(yōu)越性,當(dāng)魚以相同的速度和方向前進(jìn)時(shí),它們能利用相互間產(chǎn)生的渦流來減小受到的摩擦力。理論計(jì)算顯示,集群行動(dòng)所受到的摩擦力大約只有單獨(dú)行動(dòng)的1/5,這可節(jié)省了不少能量。
在把它們放生之前,我們要好好觀察一下,看看它們是如何運(yùn)動(dòng)的。我的第一感覺是,整個(gè)魚群帶有一種有秩序的美感。相同的方向,均勻的速度,并且互不沖撞。這樣的群體是怎樣組織起來的呢?
在當(dāng)代,有一種特別的算法,叫作“人工魚群算法”。這是一種通過計(jì)算機(jī)來模擬魚群的行為,然后實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算和資源調(diào)配的優(yōu)化的算法。這個(gè)算法歸納出了聚集形成魚群的三個(gè)規(guī)則:第一個(gè)叫分隔規(guī)則,就是每條魚之間存在一個(gè)最小距離,防止它們過于接近;第二個(gè)叫對(duì)準(zhǔn)規(guī)則,就是后面一條魚對(duì)準(zhǔn)前面一條魚的方向,因此得以復(fù)制前面一條魚的游動(dòng)路線;第三個(gè)叫內(nèi)斂規(guī)則,就是魚要盡可能貼近周圍魚的中心。遵循這三個(gè)規(guī)則,它們就可以互不擁擠地聚群游動(dòng)了。
不過,事情還會(huì)再復(fù)雜一點(diǎn)兒。至少,我們還要搞清楚魚群前進(jìn)的方向是怎么確定的。很多時(shí)候,魚群運(yùn)動(dòng)的方向并不是隨機(jī)產(chǎn)生的,而是具有一定的目標(biāo)性。對(duì)巡視淺水的來說,群體中較大的個(gè)體就是很好的領(lǐng)導(dǎo),它們游動(dòng)的速度快、耐力好,更容易游到隊(duì)伍的前面。其他魚只要跟住就行。顯然,游在最前面的魚是有風(fēng)險(xiǎn)的,它可能首先遇到危險(xiǎn)。但是,回報(bào)也是豐厚的,它將首先發(fā)現(xiàn)食物,享有吃第一口的權(quán)利。
另一些魚的情況會(huì)更加復(fù)雜,比如金槍魚。如果把魚看成是車,那金槍魚就是其中的跑車——?jiǎng)恿?qiáng)勁、線條流暢、為速度而生。它們魚雷般的體形在水中具有足夠的沖擊力,而強(qiáng)健的肌肉能夠確保它們高效的運(yùn)動(dòng)。它們的肌肉確實(shí)特殊,在“吃貨”眼中,新鮮的金槍魚片應(yīng)該是紅色的,因?yàn)槔锩嫣N(yùn)含著豐富的毛細(xì)血管網(wǎng),這代表著肌肉強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)能力。正因?yàn)槿绱,金槍魚劇烈運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量使它們的體溫要高于海水溫度,有了一點(diǎn)兒溫血?jiǎng)游锏母杏X。目前,已知至少有13種金槍魚是部分溫血的,占了金槍魚的絕大多數(shù)。較高的體溫反過來也可以支持金槍魚以一種極高的速度游動(dòng),以黃鰭金槍魚(Thunnus albacares)為例,其游動(dòng)速度可以高達(dá)每小時(shí)75 千米。
這些可以生長到超過3米、重?cái)?shù)百千克的游泳健將一輩子都在游泳,從沒有休息過,否則很可能會(huì)被憋死……這種奇葩的特性和某些鯊魚很像,金槍魚不能主動(dòng)將水抽入鰓里,它們必須張著嘴,通過游動(dòng),讓水從口中流入,然后再流過鰓,這是一種“撞擊式呼吸”。巨大的能量消耗使得金槍魚必須吃下大量的食物,一餐就要吃下相當(dāng)于體重18%的食物。魚、烏賊、蝦蟹之類的海洋生物都是它們的食物。
由于體溫高,金槍魚反應(yīng)迅速,是海洋中的強(qiáng)大掠食者。金槍魚群因其長距離的游動(dòng)而被稱為“全球性魚類”,雖然夸張,但也說明了其活動(dòng)范圍之廣。如一些金槍魚在墨西哥灣出生,然后橫穿整個(gè)大西洋,到歐洲海岸進(jìn)食,之后再返回墨西哥灣進(jìn)行生殖。但問題是,金槍魚是如何完成如此長距離的遷徙而不迷路的呢?
2014年,德盧卡(G. De Luca)等人通過構(gòu)建理論模型對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。他們的模擬結(jié)果顯示,一小部分“有知識(shí)”的群體成員可能發(fā)揮了關(guān)鍵性作用,當(dāng)從遷徙的魚群模型中剔除掉這些魚時(shí),群體馬上就會(huì)發(fā)生混亂。