先来抛出我的答案——蝗虫跟蜜蜂不一样,并没有一个蝗虫王的存在。
所有的生物问题都是进化问题,都可以在进化过程中找到答案,蝗虫的习性也是如此。生物的社会性问题,虽然没有任何一个学说能够解释得面面俱到,尽善尽美,但在本世纪初,由于在遗传理论、生物实验,野外研究相结合,使得生物的群体性行为基本上都被解决了。
一、生物的“社会性”
地球上的生命从诞生到最后出现人类经历了六次巨大的转变:1、生命起源;2、真核细胞出现;3、有性繁殖出现;4、多细胞生物出现;5、社会起源;6、语言起源。这里我们重点说一下社会起源。
所谓的社会起源不是指的人类社会,而是说同一物种内的许多个体组成了群体。这种转变的顶峰,就是出现了真社会性群体,也就是说群体内的个体有更高水平的合作分工,以及在繁殖上的分工。换句话说,真社会性生物实践是利他主义。
群体内不同个体之间的合作源于不同形式的互动,并在互动中演化。这种互利主要有两种表现形式。其一是亲缘选择;其二是直接互惠。
除了细菌,生物的“社会性”行为其实是很常见的,比如交配季节的昆虫会大量聚集在一起,比如聚集在一起寻找食物的鱼类、鸟类等等。
这种利他行为,在多细胞生物的体内也很常见,比如,我们正常的体细胞,为什么没有疯狂地复制自己。当然了,如果疯狂复制,那就是癌变,这也是科学家们正在研究的课题。
二、“真社会性”生物很少见
虽然生物聚集以及“社会性”行为是所有生物的普遍现象,但是“真社会性”是非常少见的。生物学家们为此做了大量的研究工作,研究了上百万种昆虫,其中大约有2万种昆虫具有“真社会性”——分化出可生育和不可生育,包括大部分蚂蚁、群居的蜜蜂,只不过它们只占全部昆虫种类的2%。
在上世纪70年代,科学家们发现,真社会性群体不仅不常见,而且在昆虫和其它动物的演化史中也是相对较晚的事件。
昆虫从一开始就是陆生动物,那些不会飞的昆虫都与远古祖先比较类似。昆虫的第二个发展是出现了翅膀,比其它动物更早掌握了飞行技能。第三个发展是一部分昆虫具备了将翅膀折到背部的能力,这些昆虫不仅能飞,还能跑得很快。第四个发展是出现了完全变态,幼虫到成虫的身体结构和食物完全不同。
三、蝗虫聚集性的行为分析
多年来,人们对蝗虫的统一行动很不理解,因为蝗虫没有语言,也没有统一的思维,更没有统一的指挥,它们为何能统一行动,并且争先恐后,步调一致,造成深重灾难?
为了解开这个谜,澳大利亚悉尼大学的杰罗姆·布尔和英国牛津大学的研究人员组成了一个研究小组,想要弄清是什么机制在触发和促使蝗虫统一行动。以此为契机可以找到有效治理蝗灾的新方法。
研究人员在实验室中观察蝗虫的幼虫即若虫的发育情况,以弄清它们集体行动的触机。研究人员把不同数量的若虫放置于一个80厘米宽的环形活动场所,并用DV拍摄它们的行动。当蝗虫的若虫数量较少时,它们只是沿着场地转来转去。但是,当若虫密度达到每平方米25只时,它们开始如同一只虫子一样以自发的固定方向沿场地行进。
这类似于蝗虫在野外的行动。而在野外是约每平方米有50只虫子时它们才会一致行动。更为有趣的是,当每平方米的若虫达到75只时,它们停止自动地改变方向。在这种超级拥挤的情况下,蝗虫保持一心一意地向前的方向。
这意味着虫子越多,其前进的方向越好确定,并有可能提早采取措施,防止蝗虫造成的灾难。同时,这也说明在一个生物群体个体数量太多的情况下,个体成员一般别无选择,只有随大流,或集体无意识。
至此,研究人员只是稍稍弄清了当蝗虫的密度达到一定数量时就会有统一的意志和统一的行动,但是为什么生物个体的密度达到一定数量时就会采取一致的集体行为,研究人员称目前尚不能圆满解释。
四、蝗虫统一行动的解释
按一般的解释,生物的群体或一致性行为是在长期的进化过程中以适者生存的方式保存下来并遗传下去的。比如,统一行动有利于自己和整个生物种群的生存和繁衍。鸟儿集体飞行有助于相互照顾和有利于飞行,如大雁南飞排成人字形或一字形。
对于蝗虫来说,情况更特殊。由于它既是食草又是食肉动物,而且还可能吃同类,所以它们要向同一个方向行动以避免相互冲撞和厮杀。也就是说,作为一只蝗虫来说,如果要避免被同类吃掉,最好的办法就是保持同一方向的统一行动。
当然,这种集体行为不仅限于蝗虫,很多动物如鱼、鸟乃至人类,都有类似的集体行动趋向。例如,一些心理学的研究显示,当人们数量不多时,人们在大街上行走似乎很随意;但人数达到一定密度后,他们就会自然形成一个队列,人们甚至会步调一致地行进。
蝗虫的一致行动也类似于其他一些动物的一致行动,这就是有利于它们进食、繁育、迁移和避免被食肉动物捕食。例如,非洲草原上的斑马、羚羊等集体大迁徙就有利于它们的生存和不被食肉动物猎杀。
结束语
从我们前面的分析来看,蝗虫聚集的确是一种很初级的“社会性”行为,但其远没有进化到“真社会性”,也就是说仅仅是一种最初级的聚集,通过聚集来寻找食物、繁衍机会,躲避天敌,但并没有形成真正的内部分工,比如捕食、繁殖等,所以并没有虫王在其中充当首领。
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蝗虫的爆发,经常发生在北非、中东、亚洲和澳大利亚的广大地区。根据气候和植被条件,数十亿贪婪的蝗虫聚集成破坏性的蝗群,覆盖面积达一千平方公里。一个飞蝗群每天可以行进几百公里,将路径上的大部分植物吞噬。
蝗虫主要是生活在干旱地区的反社会生物,它们在植被茂盛的繁殖地产卵。资源丰富有时会支持大量孵化,导致高种群密度。资源过度拥挤会在自我强化的过程中促进向社会状态的过渡。群蝗若虫可能展示洄游行为。在新形成的群体中,个体通过视觉、化学和/或机械的感官交流相互联系。蝗虫群并没有出现蜂王、蚁后那样的首领。
在干旱时期,当大量蝗虫聚集在同一个繁殖地或觅食地时,蝗灾可能会加剧。 蝗虫是多相的生物,虽然具有相同的基因型,但个体可能表现出不同的表型,包含形态、颜色、生殖特征上的变化,更重要的是行为的变化。个体可以从独居而不是群居。行为状态是可塑的,并且强烈地依赖于当地的蝗虫密度。
在稀疏的环境中,群居的蝗虫转变为独居状态,反之亦然。这些相变被称为孤立和群聚。当大量蝗虫聚集在同一个地点时,群聚就占据了主导地位,这有可能导致毁灭性的爆发。 蝗虫的群聚可能是由视觉、嗅觉或触觉引起的。沙漠蝗虫最有力的刺激是触觉,后腿的重复触碰起到拥挤指示器的作用。腿部神经的机械感觉刺激导致胸后神经节中的血清素级联反应,并引发社交行为。通过摩擦蝗虫的后腿来诱导其群居。
低蛋白质食物激发蝗虫的同类相食,导致个体之间更强的相互作用,并降低平均速度和群体一致性增加的阈值密度。
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