鳥類羽毛各異,齊心協力解決問題

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我討厭中學時的團隊專案。也許這是我性格內向的明顯跡象,但在我十三歲的頭腦中,搭便車的人更容易在不做他們應做的公平工作的情況下獲得不錯的成績。作為一個有點強迫症的學生,我最終會做額外的工作。但是,當我們必須分組時,我總是喜歡3-4人的小組,而不是更大的小組。我認為搭便車的人更難在不被老師注意到的情況下胡鬧。也許我一直都想錯了。

在人類中,眾所周知,更大的群體可以積極地影響許多工的表現,因為群體可以協同地擁有個體本身不具備的湧現特性。將一群動物(人類或其他)放在同一個房間裡,是什麼讓能力得以提高?一種可能性是,隨著時間的推移,反捕食者警戒的責任可以在個體之間分擔,從而使群體內的其他成員能夠專注於其他型別的任務。如果你能確定我在注意敵人,那麼你就可以花時間解決其他問題。另一種可能性(並非排斥第一種可能性)被稱為能力庫假說:“個體成功的機率本質上是不同的,因此,更大的群體更可能包含具有特定技能、個體傾向或過去經驗的個體”,這使得給定的群體更有可能解決給定的問題。

一些關於人類的研究表明,能力庫假說是有道理的,但本月發表在《美國國家科學院院刊》Proceedings of the National Academy of Sciences雜誌上的一項新研究首次用野生非人類動物:鳥群,來檢驗這一假說。


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群體規模的增加可能只在達到某個點之前提高效率,之後效率就會趨於平穩。例如,在非人類動物群體中,食物攝入量最初會隨著群體規模的增加而增加,因為狩獵或覓食的風險會分攤到更多個體身上,從而使總體上可以消耗更多的食物。但是,一旦群體規模達到某個點,食物攝入量就會減少,因為個體之間存在競爭。而且,隨著群體規模的增加,搭便車的可能性也會增加——就像我在中學課堂上一樣——這也導致食物攝入量減少。

動物學家朱莉·莫蘭-費隆約翰·L·奎因來自牛津大學,他們結合了所有這些可能性,以產生兩個預測。一種可能性是,存在一個最佳群體規模,如果效率的提高來自個體風險的降低,那麼群體帶來的淨收益將最大化。另一種可能性是,隨著群體規模的增加,解決問題的效率呈線性增長,而沒有最佳群體規模。這將支援能力庫假說,因為與較小的群體相比,更大的群體應該包含更多更有可能解決給定問題的個體。在第一種情況下,效率的提高僅僅是由於群體中存在更多個體。在第二種情況下,效率的提高是由於更大的群體帶來的多樣性的增加。

為了解決他們的問題,莫蘭-費隆和奎因在英國牛津郡的威瑟姆伍茲地區的五個地點,每次設定了五個裝置,持續五到七天,以研究野生的大山雀(Paris major)和藍山雀(Cyanistes caeruleus)鳥群。所有在威瑟姆出生或繁殖的這兩個物種的個體都帶有小型轉發器標籤,掃描器可以使用這些標籤來識別特定的個體。這些裝置由裝有葵花籽的容器和兩個連線的槓桿組成。按順序拉動槓桿,無論順序如何,都會有三十顆葵花籽掉落到容器中,供它們食用。

他們發現,較大的群體確實比小群體更有效地解決問題。但是,這一發現背後的機制是什麼呢?他們發現,如果一個群體中只有一個之前解決過問題的個體(記住,這些裝置放置了5-7天),就會提高該群體的解決問題效率,但即使在控制群體規模的情況下,這種效應仍然存在——所以這並沒有真正告訴我們關於能力庫假說的任何資訊。

研究人員接下來做的是隻關注幼稚鳥類——即以前沒有解決過問題的個體——的解決問題嘗試。在這種情況下,與整個樣本一樣,效率確實隨著群體規模的增加而提高,而且,它是以線性方式提高的,而不是在某個最佳群體規模趨於平穩。如果能力庫假說是正確的,那麼這是預期的:效率的提高是由於存在更多有潛力解決問題的個體,而不僅僅是由於存在具有先前經驗的個體。他們還發現,較大群體中的每個個體都能夠比小群體中的個體吃到更多的種子,無論該個體是否自己能夠解決問題!

值得注意的是,解決問題效率的提高不僅僅來自群體中更多的個體,而是來自更強的個體多樣性。研究人員寫道:“群體決策中多樣性的優勢才剛剛開始被研究,最近的理論和實證研究表明,集體多樣性有時可以勝過個體能力……認知能力、應對方式或運動傾向的更高多樣性可能有助於山雀群體解決新問題,並超過降低捕食風險帶來的影響。”

那麼,社交性的一個適應性益處可能是,在人類和非人類動物中,在解決新問題時效率更高,這是由於多樣性的增加。這值得考慮,特別是對於工作場所和實驗室而言。

大山雀照片:Flickr/barnoid

Morand-Ferron J, & Quinn JL (2011). Larger groups of passerines are more efficient problem solvers in the wild. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108 (38), 15898-903 PMID: 21930936

Jason G. Goldman is a science journalist based in Los Angeles. He has written about animal behavior, wildlife biology, conservation, and ecology for 大眾科學, Los Angeles magazine, the Washington Post, the Guardian, the BBC, Conservation magazine, and elsewhere. He contributes to 大眾科學's "60-Second Science" podcast, and is co-editor of Science Blogging: The Essential Guide (Yale University Press). He enjoys sharing his wildlife knowledge on television and on the radio, and often speaks to the public about wildlife and science communication.

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