日期:[2019年10月22日]
-- 华商报 --
版次:[A4]
让美好发生 华远Hi平台 它世界自然新闻周刊第349期 何时进食？怎么移动？如何休息？
看看群居动物的集体智慧
面对危机重重的生活环境，动物们总是小心翼翼地生活着。然而再如何谨小慎微，单独的动物个体在危机四伏的自然界中依然显得势单力薄和不堪一击。由于动物个体绝对力量的增长太过缓慢，因此，动物进化出了群居生活来应对机遇与挑战并存的自然界。
群居生活的好处多多，例如群居能够让群内个体降低寻找食物的消耗、增加对天敌来袭的预警、降低群内个体被天敌捕食的风险等。然而为了获取群居生活带来的收益，动物群中的个体则需要不断调节各自的行为及规律，以便与动物群的活动协调一致并维持群体的聚合度。但在聚合度的作用下，动物群内个体又会因为有限的资源而产生群内的个体竞争。当动物群内个体的需求不能被满足时，这个社群就会失去聚合力，产生分裂，导致动物个体失去群居的保护而直接暴露在危险之下。因此，为了避免此类情况的发生，动物群就需要产生消除个体间分歧的机制，需要对例如何时进食、向着何地移动、在何处休息等具体问题进行集体决策。
集体决策普遍存在于群居动物之中，帮助群居动物应对各种各样的挑战，从选择昆虫巢穴的选择到觅食地选择，从灵长类集体移动选择到鸟类飞行目的地的选择，这是一种简单有效而又巧夺天工的能力。这种能力超越了群内个体能力的总和，通常也被称为群体的智慧。
集体决策类型1
只需要看“邻居”怎么做
局部交流即可
代表动物：沙丁鱼和椋鸟
沙丁鱼和椋鸟都是群体性物种，它们的动物群在日常生活中会产生一些壮观的景象。沙丁鱼群是上万尾沙丁鱼个体组成的直径由几米到几十米不等的球型“鱼团”。当遇天敌时，最早发现“敌情”的一尾或几尾沙丁鱼会迅速做出有利于自己的躲避行为，这一躲避行为又被其周围的沙丁鱼所感知到，从而做出有利于自己躲避行为。这一“连锁反应”式的躲避行为不断重复和向远处扩散，最终在很短的时间内整个群内的沙丁鱼都从自己的“邻居”处感知到“躲避行为”信息并作出躲避行为，最终形成了整个群体协调一致的决策。
椋鸟群的情况与之类似。当数千只椋鸟组成的椋鸟群遇到天敌捕食时，其中最先发现危险的个体会改变飞行方向，并影响周围个体，在很短时间内使得整个群体的飞行方向迅速改变，从而躲避天敌的捕食。
沙丁鱼群和椋鸟群对危险信息的反应方式，被称为“自组织机制”。采用自组织机制形成群体决策的物种，具有以下几个特点：首先动物群由庞大的个体数量组成；其次，动物群中某一个体掌握的信息只能传递给小范围内的个体，通常是其“邻居”；第三，动物群进行决策的过程，并不是由一个领导者来协调，而是纯粹以局部交流为基础，简单的对其周围个体的行为做出有效回应；最后，当有不同的信息在动物群内同时传递时（例如，有一群捕食者对动物群同时进行攻击），那么被动物群大多数个体所选择的反应方式，必定是最有效并且传递最快的反应方式，并且最终能够成为动物群最终的反应方式。
集体决策类型2
通过“舞蹈”等“民主”投票
选出最好的
代表动物：蜜蜂 蚂蚁
蜜蜂群和蚂蚁群也是由数量巨大的个体组成，但是却不是以自组织机制来完成群体的决策。在好年份，蜜蜂群会快速增长，为了避免种内的竞争，蜂后会带领部分蜜蜂离开旧巢穴，建立新的群体。于是新巢穴的选址就显得尤为重要。分群前，旧蜂群会有5%的工蜂外出寻找新巢穴。当这些工蜂陆续返回后，都会使用“摇摆舞”（不断震动翅膀同时摆动身体并且来回移动）来向其他工蜂传递它们寻找到的新巢穴信息。身体摇摆的方向代表新巢穴相对于太阳的方向，翅膀震动持续时间代表新巢穴与旧巢穴之间的距离。
面对多个工蜂的摇摆舞，如何在众多的新巢穴中选择最优的巢穴，就需要集体决策。这时，旧巢穴的其它工蜂会利用某一工蜂摇摆舞的信息外出，对这个新巢穴进行“评估”，如果新巢穴质量好，则加入“舞蹈”的行列，以支持新巢穴，这种方式称为正反馈；如果巢穴质量不好，则自己外出寻找或者重新审视其它工蜂的“舞蹈”，“评估”后再决定是否支持这个巢穴。随着“评估”工蜂的不断加入“舞蹈”行列，一些质量差的巢穴被淘汰，参与好巢穴“舞蹈”的工蜂数量不断上升，当超过一定数量范围（阈［yù］值）后，这些“舞蹈”中的工蜂会分泌信息素来抑制其他备选巢穴的“舞蹈”，或者直接干扰其它工蜂的舞蹈，这种方式称为负反馈。负反馈会打破少数几个好巢穴难以抉择的僵局，最终让一个最优的巢穴成为蜂后迁移的目的地，从而完成巢穴选址的集体决策。
蚂蚁群的决策方式与蜜蜂群略有不同。蚂蚁群也会在旧巢穴个体数上升后选择分群。分群前，有约30%的工蚁外出寻找新巢穴的选址。当一个工蚁发现新巢穴后，它自己会根据括巢穴大小、清洁度、入口的数量以及在该地区的同种蚂蚁巢穴的数量等标准对新巢穴进行评估。评估完成后通过两种方式向其它工蚁传递新巢穴的信息。第一种方式，工蚁会在新巢穴附近直接招募其它工蚁，采用串联移动的方式招募另一只工蚁到达新巢穴，并对新巢穴进行评估。如果这只工蚁也支持这个新巢穴，它也开始在新巢穴附近积极招募其它工蚁，让评估工作不断进行。工蚁能够利用触觉来估计支持新巢穴工蚁的数量，当支持新巢穴的工蚁数量超过一定范围（阈值），那么这个巢穴就成为分群的目的地，完成新巢穴的集体决策。第二种方式，第一个发现新巢穴的工蚁完成评估后，会直接返回旧巢穴通知其它工蚁。但是在返回时，这只工蚁会在返回路线上不断喷洒信息素，直到抵达旧巢穴。由于信息素的存在，附近的工蚁很容易被吸引，并能轻松寻找到新巢穴的位置，然后进行“评估”。如果被招募的工蚁支持这个巢穴，它们也会在返回旧巢穴的信息素路线上继续喷洒信息素，这就对第一个工蚁的信息建立了正反馈。随着正反馈的累计，这条路线变得越来越具有吸引力，能够招募更多的工蚁。由于信息素具有挥发性，因此含有信息素的路线需要不停加强和维护，招募的工蚁越多，路线越牢固。同时，信息素越多，表明新巢穴质量越高。因此，当蚂蚁群对多个新巢穴进行选择时，能够轻松选出最佳的巢穴地点，完成集体决策。
集体决策类型3
跟着“领导”走
加入“人数”最多选项
代表动物：山地大猩猩、狒狒、猕猴
当动物群由数量不多的个体组成时，例如狼群、牛群或灵长动物群，群内每个个体能够与其它绝大多数个体，甚至整个群直接进行信息交流。由于整体交流的存在，当群体需要进行集体决策时，群内个体可以对需要决策的具体问题所涉及到的“观点”或“选项”进行评估，然后与群内其它个体在不同“观点”或“选项”间进行“谈判”，再通过自身利益与群体利益间的比较和取舍，做出自己的选择，当群内的个体选择逐渐累积，最终形成整个群的集体决策。在这类决策中，群内动物的信息交流是通过特殊的行为实现的，而群集体移动过程正是这类决策方式的典型体现。
动物群在日常生活中，经常需要从一个地点，以相同的方向，同步移动到另一个地点。开始集体移动前，动物群处于自由活动状态，这时动物群内一个或者一部分个体利用特殊行为来向群内其它个体表明它们准备移动的意愿，例如在山地大猩猩的群中，集体移动前群内个体的叫声是向同伴表明他们的移动意愿；在黄狒狒群中，集体移动前，群内部分个体将他们的身体转到某个特定的方向上，在向其它个体表达他们准备开始集体移动的意愿以及建议的移动方向。这些发出移动意愿的个体，被称为集体移动的发起者。而发起者关于集体移动意愿行为，通常发生在动物群正式集体移动之前，被称为移动前行为。移动前行为的出现，与接下来动物群的集体移动时间与方向密切相关，其目的是试图在正式移动之前建立共识，消除群内个体间的冲突，从而维持动物群的聚合度，避免在移动过程中动物群的分裂。
当发起者表达集体移动的意愿后，动物群内其它个体是否接受，或者群内个体如何在多个意愿中进行选择，则需要投票表决，票数占优的意愿就是最终动物群的集体决策结果。参与投票的个体被称为跟随者，可能是一部分个体，也可能是全部个体，而投票也是依靠特殊的行为来实现的。在猕猴群准备进行集体移动之前，发起者已经表现出移动的意愿，这时第一个跟随者会沿着期望的方向移动一小段距离，然后停下来，回头看未移动的个体，招募第二个跟随者，这样的方式不断进行，当每个个体都朝着自己喜欢的候选方向移动后，群体就完成了投票，选择人数多的选项最终成为动物群的移动方向。群内未选择的个体或者选择其他选项的跟随者则会放弃最初的选择，加入到人数最多的选项，最终形成整个群关于集体移动的集体决策。
由发起者发起，跟随者投票的集体决策方式，被称为领导力机制。领导力机制在实际的使用过程中会受到诸多因素的影响。首先，发起者的身份和个人状态影响着决策过程。例如在山地大猩猩的集体移动中，群体中等级最高的成年雄性永远充当着发起者的角色，群内其他个体作为跟随者无条件服从单一发起者发出的指令；而在埃及狒狒中移动的发起者和跟随者均为年长的雄性，当这些成年雄性形成集体决策后，群内其它个体则按照决策结果完成集体移动。其次，跟随者同样影响着决策过程。例如在猕猴群进行集体决策时，跟随着总是喜欢支持平时关系较好的个体，因此具有较好“人缘”的个体也具有更高的集体移动发起成功率。领导力机制，让动物群内个体能够从群整体的角度来考虑集体决策，使得群内个体行动协调一致，相互配合，形成了快速有效的决策方式。 王程亮（陕西省动物研究所） 李保国（中国科学院西安分院） 摄影 宁峰
大美三秦 印象笔记
陕西省首届自然笔记大赛开赛
为了让人们能够对大自然有深入的了解，激发主动认识自然的兴趣，使我们通过自己的观察、大胆的质疑，对自然中的现象能有一个科学、客观的认识，由陕西省科学院、共青团陕西省委、陕西省科协主办、陕西省西安植物园、陕西省科普宣传教育中心、陕西省自然博物馆承办，华商报它世界自然新闻周刊协办的“大美三秦 印象笔记”陕西省首届自然笔记大赛开赛了！希望通过记录“自然笔记”，培养科学自主探究的精神，提升科学素养。
大赛重点面向4-18岁青少年儿童，设四个组别，其中亲子组主要面向4-6岁儿童，小学组主要面向小学生，中学组主要面向初中及高中学生，成人组面向18岁以上成年人群体。征集作品时间为：2019年10月26日-2020年3月26日；获奖作品除了获得勋章、证书、奖金外，还将直接推选至全国自然笔记大赛及巡展。
作品要求：
1.必须本人原创且未发表；（一经查出抄袭，取消参赛资格）
2.自然笔记作品内容为对于任何自然物的观察记录，自然物包括植物、动物、地质、天文；
3.自然笔记作品可以是单幅作品，也可以是一组紧密关联的作品；
4.每人参赛作品最多不超过5幅（组）；
5.作品尺寸A3或者A4；
6.自然笔记涉及的绘画部分：画材不限、画种不限，可以是国画、素描、线描、彩铅、水彩、水粉、圆珠笔、丙烯颜料等；实事求是为第一要义，如实描绘观察亲眼所见，切忌不切实际的艺术发挥；
7.自然笔记涉及文字部分：
a.必须注明自然观察记录的时间、地点、天气（气温）情况等；
b.主体文字自由发挥，注重个人体验和真情实感的记录表达，切忌简单抄录现有资料。
作品提交咨询电话：18030253225 王女士
群居生活的好处多多，例如群居能够让群内个体降低寻找食物的消耗、增加对天敌来袭的预警、降低群内个体被天敌捕食的风险等。然而为了获取群居生活带来的收益，动物群中的个体则需要不断调节各自的行为及规律，以便与动物群的活动协调一致并维持群体的聚合度。但在聚合度的作用下，动物群内个体又会因为有限的资源而产生群内的个体竞争。当动物群内个体的需求不能被满足时，这个社群就会失去聚合力，产生分裂，导致动物个体失去群居的保护而直接暴露在危险之下。因此，为了避免此类情况的发生，动物群就需要产生消除个体间分歧的机制，需要对例如何时进食、向着何地移动、在何处休息等具体问题进行集体决策。
集体决策普遍存在于群居动物之中，帮助群居动物应对各种各样的挑战，从选择昆虫巢穴的选择到觅食地选择，从灵长类集体移动选择到鸟类飞行目的地的选择，这是一种简单有效而又巧夺天工的能力。这种能力超越了群内个体能力的总和，通常也被称为群体的智慧。
集体决策类型1
只需要看“邻居”怎么做
局部交流即可
代表动物：沙丁鱼和椋鸟
沙丁鱼和椋鸟都是群体性物种，它们的动物群在日常生活中会产生一些壮观的景象。沙丁鱼群是上万尾沙丁鱼个体组成的直径由几米到几十米不等的球型“鱼团”。当遇天敌时，最早发现“敌情”的一尾或几尾沙丁鱼会迅速做出有利于自己的躲避行为，这一躲避行为又被其周围的沙丁鱼所感知到，从而做出有利于自己躲避行为。这一“连锁反应”式的躲避行为不断重复和向远处扩散，最终在很短的时间内整个群内的沙丁鱼都从自己的“邻居”处感知到“躲避行为”信息并作出躲避行为，最终形成了整个群体协调一致的决策。
椋鸟群的情况与之类似。当数千只椋鸟组成的椋鸟群遇到天敌捕食时，其中最先发现危险的个体会改变飞行方向，并影响周围个体，在很短时间内使得整个群体的飞行方向迅速改变，从而躲避天敌的捕食。
沙丁鱼群和椋鸟群对危险信息的反应方式，被称为“自组织机制”。采用自组织机制形成群体决策的物种，具有以下几个特点：首先动物群由庞大的个体数量组成；其次，动物群中某一个体掌握的信息只能传递给小范围内的个体，通常是其“邻居”；第三，动物群进行决策的过程，并不是由一个领导者来协调，而是纯粹以局部交流为基础，简单的对其周围个体的行为做出有效回应；最后，当有不同的信息在动物群内同时传递时（例如，有一群捕食者对动物群同时进行攻击），那么被动物群大多数个体所选择的反应方式，必定是最有效并且传递最快的反应方式，并且最终能够成为动物群最终的反应方式。
集体决策类型2
通过“舞蹈”等“民主”投票
选出最好的
代表动物：蜜蜂 蚂蚁
蜜蜂群和蚂蚁群也是由数量巨大的个体组成，但是却不是以自组织机制来完成群体的决策。在好年份，蜜蜂群会快速增长，为了避免种内的竞争，蜂后会带领部分蜜蜂离开旧巢穴，建立新的群体。于是新巢穴的选址就显得尤为重要。分群前，旧蜂群会有5%的工蜂外出寻找新巢穴。当这些工蜂陆续返回后，都会使用“摇摆舞”（不断震动翅膀同时摆动身体并且来回移动）来向其他工蜂传递它们寻找到的新巢穴信息。身体摇摆的方向代表新巢穴相对于太阳的方向，翅膀震动持续时间代表新巢穴与旧巢穴之间的距离。
面对多个工蜂的摇摆舞，如何在众多的新巢穴中选择最优的巢穴，就需要集体决策。这时，旧巢穴的其它工蜂会利用某一工蜂摇摆舞的信息外出，对这个新巢穴进行“评估”，如果新巢穴质量好，则加入“舞蹈”的行列，以支持新巢穴，这种方式称为正反馈；如果巢穴质量不好，则自己外出寻找或者重新审视其它工蜂的“舞蹈”，“评估”后再决定是否支持这个巢穴。随着“评估”工蜂的不断加入“舞蹈”行列，一些质量差的巢穴被淘汰，参与好巢穴“舞蹈”的工蜂数量不断上升，当超过一定数量范围（阈［yù］值）后，这些“舞蹈”中的工蜂会分泌信息素来抑制其他备选巢穴的“舞蹈”，或者直接干扰其它工蜂的舞蹈，这种方式称为负反馈。负反馈会打破少数几个好巢穴难以抉择的僵局，最终让一个最优的巢穴成为蜂后迁移的目的地，从而完成巢穴选址的集体决策。
蚂蚁群的决策方式与蜜蜂群略有不同。蚂蚁群也会在旧巢穴个体数上升后选择分群。分群前，有约30%的工蚁外出寻找新巢穴的选址。当一个工蚁发现新巢穴后，它自己会根据括巢穴大小、清洁度、入口的数量以及在该地区的同种蚂蚁巢穴的数量等标准对新巢穴进行评估。评估完成后通过两种方式向其它工蚁传递新巢穴的信息。第一种方式，工蚁会在新巢穴附近直接招募其它工蚁，采用串联移动的方式招募另一只工蚁到达新巢穴，并对新巢穴进行评估。如果这只工蚁也支持这个新巢穴，它也开始在新巢穴附近积极招募其它工蚁，让评估工作不断进行。工蚁能够利用触觉来估计支持新巢穴工蚁的数量，当支持新巢穴的工蚁数量超过一定范围（阈值），那么这个巢穴就成为分群的目的地，完成新巢穴的集体决策。第二种方式，第一个发现新巢穴的工蚁完成评估后，会直接返回旧巢穴通知其它工蚁。但是在返回时，这只工蚁会在返回路线上不断喷洒信息素，直到抵达旧巢穴。由于信息素的存在，附近的工蚁很容易被吸引，并能轻松寻找到新巢穴的位置，然后进行“评估”。如果被招募的工蚁支持这个巢穴，它们也会在返回旧巢穴的信息素路线上继续喷洒信息素，这就对第一个工蚁的信息建立了正反馈。随着正反馈的累计，这条路线变得越来越具有吸引力，能够招募更多的工蚁。由于信息素具有挥发性，因此含有信息素的路线需要不停加强和维护，招募的工蚁越多，路线越牢固。同时，信息素越多，表明新巢穴质量越高。因此，当蚂蚁群对多个新巢穴进行选择时，能够轻松选出最佳的巢穴地点，完成集体决策。
集体决策类型3
跟着“领导”走
加入“人数”最多选项
代表动物：山地大猩猩、狒狒、猕猴
当动物群由数量不多的个体组成时，例如狼群、牛群或灵长动物群，群内每个个体能够与其它绝大多数个体，甚至整个群直接进行信息交流。由于整体交流的存在，当群体需要进行集体决策时，群内个体可以对需要决策的具体问题所涉及到的“观点”或“选项”进行评估，然后与群内其它个体在不同“观点”或“选项”间进行“谈判”，再通过自身利益与群体利益间的比较和取舍，做出自己的选择，当群内的个体选择逐渐累积，最终形成整个群的集体决策。在这类决策中，群内动物的信息交流是通过特殊的行为实现的，而群集体移动过程正是这类决策方式的典型体现。
动物群在日常生活中，经常需要从一个地点，以相同的方向，同步移动到另一个地点。开始集体移动前，动物群处于自由活动状态，这时动物群内一个或者一部分个体利用特殊行为来向群内其它个体表明它们准备移动的意愿，例如在山地大猩猩的群中，集体移动前群内个体的叫声是向同伴表明他们的移动意愿；在黄狒狒群中，集体移动前，群内部分个体将他们的身体转到某个特定的方向上，在向其它个体表达他们准备开始集体移动的意愿以及建议的移动方向。这些发出移动意愿的个体，被称为集体移动的发起者。而发起者关于集体移动意愿行为，通常发生在动物群正式集体移动之前，被称为移动前行为。移动前行为的出现，与接下来动物群的集体移动时间与方向密切相关，其目的是试图在正式移动之前建立共识，消除群内个体间的冲突，从而维持动物群的聚合度，避免在移动过程中动物群的分裂。
当发起者表达集体移动的意愿后，动物群内其它个体是否接受，或者群内个体如何在多个意愿中进行选择，则需要投票表决，票数占优的意愿就是最终动物群的集体决策结果。参与投票的个体被称为跟随者，可能是一部分个体，也可能是全部个体，而投票也是依靠特殊的行为来实现的。在猕猴群准备进行集体移动之前，发起者已经表现出移动的意愿，这时第一个跟随者会沿着期望的方向移动一小段距离，然后停下来，回头看未移动的个体，招募第二个跟随者，这样的方式不断进行，当每个个体都朝着自己喜欢的候选方向移动后，群体就完成了投票，选择人数多的选项最终成为动物群的移动方向。群内未选择的个体或者选择其他选项的跟随者则会放弃最初的选择，加入到人数最多的选项，最终形成整个群关于集体移动的集体决策。
由发起者发起，跟随者投票的集体决策方式，被称为领导力机制。领导力机制在实际的使用过程中会受到诸多因素的影响。首先，发起者的身份和个人状态影响着决策过程。例如在山地大猩猩的集体移动中，群体中等级最高的成年雄性永远充当着发起者的角色，群内其他个体作为跟随者无条件服从单一发起者发出的指令；而在埃及狒狒中移动的发起者和跟随者均为年长的雄性，当这些成年雄性形成集体决策后，群内其它个体则按照决策结果完成集体移动。其次，跟随者同样影响着决策过程。例如在猕猴群进行集体决策时，跟随着总是喜欢支持平时关系较好的个体，因此具有较好“人缘”的个体也具有更高的集体移动发起成功率。领导力机制，让动物群内个体能够从群整体的角度来考虑集体决策，使得群内个体行动协调一致，相互配合，形成了快速有效的决策方式。 王程亮（陕西省动物研究所） 李保国（中国科学院西安分院） 摄影 宁峰
大美三秦 印象笔记
陕西省首届自然笔记大赛开赛
为了让人们能够对大自然有深入的了解，激发主动认识自然的兴趣，使我们通过自己的观察、大胆的质疑，对自然中的现象能有一个科学、客观的认识，由陕西省科学院、共青团陕西省委、陕西省科协主办、陕西省西安植物园、陕西省科普宣传教育中心、陕西省自然博物馆承办，华商报它世界自然新闻周刊协办的“大美三秦 印象笔记”陕西省首届自然笔记大赛开赛了！希望通过记录“自然笔记”，培养科学自主探究的精神，提升科学素养。
大赛重点面向4-18岁青少年儿童，设四个组别，其中亲子组主要面向4-6岁儿童，小学组主要面向小学生，中学组主要面向初中及高中学生，成人组面向18岁以上成年人群体。征集作品时间为：2019年10月26日-2020年3月26日；获奖作品除了获得勋章、证书、奖金外，还将直接推选至全国自然笔记大赛及巡展。
作品要求：
1.必须本人原创且未发表；（一经查出抄袭，取消参赛资格）
2.自然笔记作品内容为对于任何自然物的观察记录，自然物包括植物、动物、地质、天文；
3.自然笔记作品可以是单幅作品，也可以是一组紧密关联的作品；
4.每人参赛作品最多不超过5幅（组）；
5.作品尺寸A3或者A4；
6.自然笔记涉及的绘画部分：画材不限、画种不限，可以是国画、素描、线描、彩铅、水彩、水粉、圆珠笔、丙烯颜料等；实事求是为第一要义，如实描绘观察亲眼所见，切忌不切实际的艺术发挥；
7.自然笔记涉及文字部分：
a.必须注明自然观察记录的时间、地点、天气（气温）情况等；
b.主体文字自由发挥，注重个人体验和真情实感的记录表达，切忌简单抄录现有资料。
作品提交咨询电话：18030253225 王女士