出品：科普中国
制作：中国科学院昆明动物研究所 王建红
监制：中国科学院计算机网络信息中心
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（王建红修改自网络图片）
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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