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為什麽動物喜歡成群,目標變大不是更危險嗎?

2017-01-16知識

謝邀 @桔了個仔 。

「目標變大」是否是不利因素這一點,

對捕食者和被捕食者來說是完全不同的。

因為「捕食者」的目標是接近獵物,而「被捕食者」的目標是遠離「捕食者」,避免自己成為獵物,最好能一輩子都不跟「捕食者」碰頭。

因此,從組成群體會導致目標變大這一點來說,反而對「捕食者」才是不利的,在接近獵物的過程中更容易暴露 [1] [2] ,導致獵物及時逃跑;而對「被捕食者」來說,其實結成群體,在某種程度上,反而會使目標變「小」,這一點我在下面這個回答中已做了詳細的闡述:

接下來我們就來說說動物成群還會帶來哪些好處。

(一)集體捕獵

透過集體協作捕獵,例如,非洲獅可以捕食與自身體型接近甚至比自己體型大很多倍的獵物 [1] [3] ,而像獨居的貓,就只能去捉比較小很多倍的老鼠、爬行類等 [4]

小群體的野狗只能捕獵斑馬等動物的幼仔,而大群體的野狗就能捕獵成年斑馬,由此可見形成了一定群體規模的捕獵者,它們的食譜範圍也變大了,也就有了更多的捕獵機會和選擇 [4]

但同時如上所說,這種方式也有其弊端,那就是在接近獵物的過程中更容易暴露自身。

(二)防止雄獅殺嬰

獅群中有很多不同的群體協作方式,例如互相幫助養育幼師 [5]

當獅群中的雄獅聯盟被取代時,入侵的雄獅往往會捕殺獅群中原來的幼獅,這時雌獅們就可能聯合起來抵抗入侵的雄獅,保護幼獅們 [5]

(三)合作養育後代

除了上文提到的雌獅合作養育後代的案例,非洲象也有共同養育後代的社會行為,非洲象的社群通常由具有親緣關系的雌象和其後代組成,不止是幼象的生母會給它哺乳,其他正在哺乳期的母象也會協作給幼象哺乳,並且成年象們還會透過組成方陣,將幼象保護在象群中間 [1]

在抹香鯨中也存在協作育幼的行為,當群體中的母鯨在深海覓食時,群體中的其他雌性則會幫助照看幼鯨 [6]

(四)有助於群體成員的學習

動物的 模仿 (imitation)行為,通常屬於 學習方式 的一種 [7] [8]

動物透過「 觀察 」其他個體的行為 [9] ,可以掌握新的技能或改善原有技能,這種學習方式就被稱為「模仿學習」 [7] [8] ;相比於獨居動物,在社會性動物中更容易出現模仿學習,因此又稱之為「社會性學習(social learning)」 [7] [8] (動物模仿學習的物件通常是同類動物,但也有非人類動物模仿人類行為的情況存在)。

舉兩個栗子:

[7] 獼猴透過觀察其他猴對蛇所表現出的畏懼,可以學會害怕蛇和躲避蛇。
(該圖片由Christopher Carson在Unsplash上釋出)
[10] 豬能透過觀察另外一頭豬,學習如何從四個通道中選擇一個正確的道路獲得食物獎勵。

這樣群體中的個體就可以從其他個體那學習到各種生存技巧,群體成員的聯系越緊密,越多,相處時間越長,就越利於近距離的觀察與長時間的學習,提高整體的生存能力 [4]

(五)在反捕食方面的作用

(1)聚「多」成「少」

——群體更不容易被發現?

捕食者要想找到一個動物群體,

要比找到一個動物個體更難 [11] [12] [4]

這聽起來似乎有點違背直覺,動物如果成群結隊,那不是應該目標更大,更容易被發現才對嗎?

若是在相對較近的情況下,確實如此,動物群體目標更大、更顯眼,也就更容易引起捕食者的註意;但如果放到足夠大的空間尺度下,事情就起了變化。

在具有一定規模的空間內,如果將動物群體視作一個整體、視作環境中的一個單元,那麽動物群的數量必然是要少於動物個體的數量的,於是這就變成了一個概率問題。

請看下面兩張圖:

(圖一)
(圖二|圖一和圖二中:羊的部份由Hans Heiner Buhr在Unsplash上釋出、狼的部份由Eva Blue在Unsplash上釋出、石頭的部份由Frantzou Fleurine在Unsplash上釋出、樹的部份由Hasan Almasi在Unsplash上釋出|知乎 @王豆皮 合成制作)

(為了便於觀看,我把圖中動物的尺度放大了,所以就顯得場地很小,還請知友們發揮想象力,想象圖中是一個比較大的空間~)

那麽如上面兩張圖所示,圖中以「羊」的形象代表「被捕食者」(獵物),以「狼」的形象代表「捕食者」。

我們粗略地將整個空間劃分為4個區域,在「圖一」中,如果每只「羊」都分散開來、單獨行動,那麽「狼」無論搜尋①~④中的哪一塊區域,都可以成功地找到一只「羊」,也就意味著必定有一只「羊」會被「狼」所發現。

而在「圖二」中,由於「羊」組成了一個獸群,如果「羊群」隨機地分布在①~④中的某一塊區域,那麽「狼」就相對更不容易順利地找到「羊群」。

當然,這只是一個極簡化的模型,實際情況要復雜得多,但可以看出,如果把「羊群」和「羊」視作大尺度環境下同等的單元時,由於「羊群」的數量要遠遠少於「羊」,因此被「狼」(捕食者)所發現的概率也就相對降低了。

(2)「多眼」假說

——及時發現捕食者

(該圖原圖片素材由Anggit Rizkianto在Unsplash上釋出|知乎 @王豆皮 二次加工)

由於大多數哺乳動物是透過逃跑來獲得安全的,而非透過躲藏。因此,越早發現捕食者的接近,就越有利於及時采取逃跑行動,也就越能夠脫離危險 [12] [4]

在一定數量範圍內,群體越大就越有利於發現捕食者。

例如 長尾黃鼠 [13] [14] Spermophilus undulatus )在單獨生活時,其捕食者 紅狐 ,能暗中潛入長尾黃鼠身旁3米的範圍內,並將其捕食;但在長尾黃鼠組成群體生活時,當300開外出現捕食者,它們就會發出預警訊號,且根據不同情況,還會增強訊號的大小和持續時長 [15] [16]

像上面這種,「 群體可能比單獨個體更容易發現捕食者 」的現象,

就被稱之為「 多眼假說 」(the "many eyes" hypothesis) [17] [18] [3]

在許多嚙齒類的行為學相關研究中,都發現了這一現象:如 灌叢八齒鼠 Octodon degus )隨著族群密度提高,就越能更早地發現人類捕食者;再如 黑尾草原犬鼠 Cynomys ludovicianus )和 白尾草原犬鼠 Cynomys leucurus ),在族群密度更大時,它們往往也能越早發現捕食者 [19]

在鳥類中, 斑尾林鴿 Columba palumbus )的群體越大,就越能在更遠的距離外發現捕食者 [11] [4]

(該圖片由Zac Ong在Unsplash上釋出|圖文無關)

但這種效應也是有限度的,如果群體過大,反而容易增加「弱小動物」被捕食的可能性 [4] ;原因之一是:隨著群體增大,個體的警惕性會降低 [20] [21]

(3)自私獸群

——聚集的「向心力」

面對獅群,一只牛群中的牛,雖然似乎並不對同伴存有什麽友情或興趣,但哪怕只與同伴分離一小會,都可能令它難以忍受,會想盡辦法回到牛群之中,同時它還會努力向著群體的最中心鉆去,也許這樣能令它感到心安,就仿佛在那群體的中心,有一股重力,驅使著它做「向心運動」 [15]

上面的這種現象,就被發展成為

自私獸群假說 」(selfish-herd theory) [22] [19]

(該圖片由Annie Spratt在Unsplash上釋出)

由於處在棲息地外圍的動物個體,往往更容易被捕食,因此,有些動物就傾向於移動到中心位置,在這種行為傾向的驅使下,動物就形成了集群 [11] [19]

(4)反獵者聯盟

——群體聯合防禦

如果「弱小動物」的體型相比捕食者並不小太多,又或者有些動物具有獨特的「武器」,例如蜜蜂的刺和牛的角,那麽這時「弱小動物」們組成群體、進行聯合防禦,往往就能成功擊退捕食者 [4] [23]

這其中,最具「聯合防禦」畫面感的動物行為之一,

當屬「 麝香牛 」( Ovibos moschatus )和它們的「環形防線」。

(該圖原圖片素材由Federico Di Dio photography在Unsplash上釋出|知乎 @王豆皮 二次加工)

當面對狼群的迂回包圍時,麝香牛會組成環形防線,集體圍在一起以頭對外、角向狼群,形成一個防禦圓陣 [15] [24] [25] (如下圖所示):

(麝香牛的聯合防禦行為|制圖:知乎 @王豆皮)

麝香牛這種獨特的聯合防禦行為,似乎是專門為了擊退狼群而產生的,如果人比較靠近麝香牛群,它們會拆散防禦圓陣而逃跑, 非洲大羚羊 亞洲水牛 也有相類似的聯合防禦行為 [15]

當蜜蜂用蜂刺攻擊來犯者時,蜂刺中會釋放一種化學訊號,這種化學訊號會引來其他蜜蜂立刻趕來加入戰團 [26] ,這也是一種典型的聯合防禦行為。

蛇是狐獴的捕食者,單只的狐獴一般不會與蛇開戰,但狐獴組成群體往往就能成功擊退大蛇 [27]

(該圖片由Les Attridge在Unsplash上釋出)

(5)稀釋效應

——蟬如何用「數學知識」提高存活率

對被捕食者來說,群體越大,則每只動物個體被捕食的概率就越低,這被稱為「 稀釋效應 」(the dilution effect) [11] [19]

在稀釋效應的案例中,十三年蟬和十七年蟬的生活史最為有趣。

這兩種蟬在演化過程中,透過時間和空間上的同步化,使得在特定的時空之下,其群體極其龐大(尤其是在時間層面上的分布非常集中),產生了極大的稀釋效應 [4]

即:幼蟲在地下生活13年或17年後,才破土羽化而出,當上千萬只蟬同時破土之時,就能有效減少每只蟬個體被捕食的概率。

那為什麽偏偏是13年或17年呢?

(該圖片由Simon Harmer在Unsplash上釋出)

若你是專食這類蟬的捕食者,面對如此長的捕食間隔,你要麽轉變食性、改吃他物,要麽也進行同樣時長的休眠,以匹配上獵物的休眠周期,於是這就變成了一場時間上的「競賽」,最後是十三年蟬和十七年蟬贏得了勝利 [4]

雖然13年或17年,已經是兩個相當長的時間了,但為什麽不是12年或者16年、18年呢?

科學家認為,這是因為13和17都是質數,13和17,都只能被自身和1所除,反之如果是12年,那麽捕食者就可以透過一個持續3年或4年的生活史周期,來與蟬達到同步,於是,在自然選擇的作用下,13和17這兩個質數脫穎而出,造就了奇特的十三年蟬和十七年蟬 [4]

(6)混淆效應

——群體的「反復橫跳」

捕食者在面對獵物群體時,常常會被「迷惑」 [4]

例如,當一只金魚要對一個密集的水蚤群下手時,金魚的註意力會不斷被一只又一只的水蚤所吸引、目光不斷從一只水蚤的身上轉移到另一只的身上,直到金魚成功捕食到本次狩獵行動的第一只水蚤,像這樣的現象,就被稱之為「 混淆效應 」(confusion effect) [28]

通常, 黑斑羚 Aepyceros melampus )如果察覺到危險,一群黑斑羚就會開始突然朝向不同的方位、突擊式地奔跑,這種既突然又混亂的行為,常常使黑斑羚的捕食者感到「迷茫」、「猶豫不前」,於是就錯過了下手的最佳時機 [4]

(該圖片由Pieter van Noorden在Unsplash上釋出)

參考

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