平靜的水面忽然掀起巨浪，“水猴子”又作妖了？

靜謐的湖水上，一只鳥(niǎo)在空中游蕩，在這里它是絕對(duì)的獵手，好整以暇準(zhǔn)備享用水中的午餐。

“該吃哪條魚(yú)好呢？”它突然沖向水面，瞄準(zhǔn)了水下的獵物，但還沒(méi)等它接觸到水面，一層又一層的波浪就從水中掀起，幾乎將它吞沒(méi)。它只好丟盔棄甲連連逃竄，送別到口的午餐。

平靜的水面下為何乍起波浪？難道又是傳說(shuō)中的“水猴子”作祟？其實(shí)不然，這波浪正是弱小魚(yú)群的杰作，是獵物對(duì)命運(yùn)的反擊。

魚(yú)浪接魚(yú)浪

在鳥(niǎo)類尖尖的喙和有力的爪之下，水面下成群結(jié)隊(duì)的小魚(yú)就像開(kāi)放式自助餐。這場(chǎng)生存競(jìng)爭(zhēng)一開(kāi)始就是不公平的，但這并不意味著小魚(yú)只能坐以待斃——數(shù)萬(wàn)條好吃的小魚(yú)團(tuán)結(jié)在一起，就能像一只無(wú)形的大手一樣攪起波浪，逆轉(zhuǎn)戰(zhàn)局。

魚(yú)群的成員是野花鳉（Poecilia sulphuraria），它們是一種雜食性小型淡水魚(yú)，身長(zhǎng)不足5厘米，生活在墨西哥南部的硫磺泉，目前被IUCN列為極危物種。

看起來(lái)很適合一口一個(gè)的野花鳉 | iNaturalist NZ

野花鳉以愛(ài)“團(tuán)建”制造波浪而聞名，但人們一直不知道它們?yōu)槭裁催@么做。通過(guò)在河邊蹲守，研究者們終于解開(kāi)了這個(gè)謎團(tuán)——原來(lái)每當(dāng)捕食野花鳉的鳥(niǎo)類出現(xiàn)在水面上空時(shí)，數(shù)十萬(wàn)條魚(yú)就會(huì)齊心協(xié)力，一起攪出巨大的波浪。這時(shí)，每立方米水中簇?fù)碇噙_(dá)4000條魚(yú)，它們制造的每個(gè)波浪可以持續(xù)3到4秒，一浪接一浪，魚(yú)群掀起的波浪會(huì)一直重復(fù)長(zhǎng)達(dá)2分鐘。

這樣的“魚(yú)浪”能趕走捕食者嗎？

野花鳉有兩種天敵，翠鳥(niǎo)和蠅霸鹟。這兩種捕食者的特點(diǎn)不同，翠鳥(niǎo)會(huì)跳入水中捕魚(yú)，引發(fā)很大的魚(yú)浪，而蠅霸鹟會(huì)用它們的喙掠過(guò)水面，點(diǎn)殺小魚(yú)。

野花鳉的生活環(huán)境。左邊是它們的兩種鳥(niǎo)類捕食者：翠鳥(niǎo)（上）和蠅霸鹟（下）；右邊是野花鳉魚(yú)群（上）和它們制造波浪時(shí)的活動(dòng)（下）| 參考文獻(xiàn)[1]

研究者發(fā)現(xiàn)，一旦魚(yú)兒制造出了波浪，翠鳥(niǎo)和蠅霸鹟的捕食頻率都降低了，它們?cè)趦纱尾东C之間的等待時(shí)間都成了原來(lái)的2倍。魚(yú)兒引發(fā)的波浪顯然給它們出了個(gè)難題：翠鳥(niǎo)和蠅霸鹟不得不根據(jù)魚(yú)浪的方向切換攻擊的出發(fā)點(diǎn)，尋找合適的俯沖角度，成功率也大大降低了。

野花鳉魚(yú)群制造的波浪，不僅降低了自己被天敵吃掉的可能性，對(duì)鳥(niǎo)類來(lái)說(shuō)其實(shí)也不無(wú)好處：波浪在警告鳥(niǎo)類“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)你了”，鳥(niǎo)兒學(xué)會(huì)在這時(shí)果斷地偃旗息鼓，靜靜等待下一次機(jī)會(huì)，對(duì)它們來(lái)說(shuō)也是節(jié)省體力的好方法。

魚(yú)群的生存之道

集群行動(dòng)不僅是野花鳉的存活秘籍，也是魚(yú)類最常見(jiàn)的生存之道。

50%以上的魚(yú)類在幼年時(shí)成群活動(dòng)，成年后也有超過(guò)25%的魚(yú)類選擇過(guò)大型集體生活。成年沙丁魚(yú)組成的遷徙魚(yú)群，甚至可以達(dá)到7千米長(zhǎng)、1.5千米寬、30米深。

遇到捕食者時(shí)，沙丁魚(yú)群會(huì)形成漩渦形的“餌球”，用來(lái)嚇跑捕食者 | Ed Bierman / Flickr

但成千上萬(wàn)的魚(yú)聚在一起，不是更容易被捕食者發(fā)現(xiàn)嗎？其實(shí)不然，海洋環(huán)境的光學(xué)特性和陸地上大不相同，光線被海水中的物質(zhì)吸收和散射，導(dǎo)致海里的可見(jiàn)距離極短，因此不管是一條單獨(dú)行動(dòng)的魚(yú)，還是一大群魚(yú)，被捕食者發(fā)現(xiàn)的最短距離都是一樣的。

一大群魚(yú)在一起游動(dòng)，降低了個(gè)體被捕食的幾率。大量的移動(dòng)目標(biāo)造成的視覺(jué)刺激，讓捕食者很難將注意力分配給單個(gè)獵物，這被稱為“混淆效應(yīng)”（confusion effect）——簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，面前的食物太多，捕食者“挑花了眼”。

研究發(fā)現(xiàn)，在大嘴鱸（Micropterus salmoides）捕獵密西西比突頜魚(yú)（Hybognathus nuchalis）時(shí)，如果只有單個(gè)獵物，大嘴鱸會(huì)很快抓住，隨著突頜魚(yú)群的規(guī)模增大，大嘴鱸捕獵的頻率和成功率都會(huì)逐漸降低。

別說(shuō)捕食者了，你看你也暈 | Brocken Inaglory / Wikimedia Commons

魚(yú)群的警戒效果，也比單獨(dú)一條魚(yú)好得多，這叫做“多眼睛效應(yīng)”（many-eyes effect）。魚(yú)多力量大，一起行動(dòng)的魚(yú)多了，更多雙眼睛一起注意周圍的環(huán)境，捕食者就會(huì)更快被發(fā)現(xiàn)；警戒任務(wù)分?jǐn)偟矫織l魚(yú)頭上，個(gè)體“站崗”的時(shí)間就可以減少，也就有了更多進(jìn)食的時(shí)間。

這么多眼睛看著呢！| James Watt / Wikimedia Commons

除了對(duì)抗天敵，集體生活對(duì)魚(yú)的覓食和繁殖也有幫助。

對(duì)鯉科動(dòng)物的研究顯示，不管是金魚(yú)還是鰷魚(yú)，當(dāng)魚(yú)群大小從2條增加到20條時(shí)，魚(yú)群找到食物的速度會(huì)大大加快。一些魚(yú)類需要遷徙到固定的地點(diǎn)交配或產(chǎn)卵，成群遷徙能讓它們更快找到正確的路線。而且，成群交配也就是“大型相親會(huì)”，不然大海茫茫，難以找到合適的異性。

成功交配以后，雌性一同產(chǎn)卵，它們產(chǎn)下的卵也聚集在一起，孵化出來(lái)的后代就又能形成一個(gè)群體，又開(kāi)始新的生命循環(huán)。

群體：1+1>2

神奇的是，魚(yú)群絕非簡(jiǎn)單的魚(yú)的聚合，魚(yú)群本身就是一個(gè)有機(jī)體，每一條魚(yú)就像其中的一個(gè)細(xì)胞。

在捕食者來(lái)臨時(shí)，數(shù)萬(wàn)條野花鳉突然像一個(gè)整體似的轟然而起，攪動(dòng)水塘。仿佛受到人們察覺(jué)不到的信號(hào)的指揮，它們驟然向前，眨眼間又急轉(zhuǎn)向后，仿佛它們本身就是一只巨人之手，抬起又落下。

魚(yú)群在不同狀態(tài)時(shí)，有著不同的形態(tài)：（1）行進(jìn)；（2）休息；（3）進(jìn)食；（4、5）被很多捕食者圍攻；（6）警戒周圍；（7、8）躲避單個(gè)捕食者 | 參考文獻(xiàn)[3]

這種大規(guī)模的行動(dòng)蔚為壯觀，讓人不禁好奇它們是怎么做到這么整齊劃一的。凱文·凱利在《失控》中寫(xiě)動(dòng)物集群行動(dòng)的場(chǎng)面時(shí)引述到：

單只鳥(niǎo)或者一條魚(yú)的運(yùn)動(dòng)，無(wú)論怎樣流暢，都不能帶給我們百萬(wàn)鯫魚(yú)魚(yú)貫而行的密集隊(duì)列所帶來(lái)的震撼……成千上萬(wàn)條魚(yú)如一頭巨獸游動(dòng)，破浪前進(jìn)。它們?nèi)缤粋€(gè)整體，收到不可抗拒的共同命運(yùn)的約束，這種一致從何而來(lái)？

魚(yú)群的反應(yīng)速度甚至比單條魚(yú)更快，這種高速反應(yīng)是個(gè)體決策的累加。魚(yú)群中最先看到鳥(niǎo)類或者被鳥(niǎo)類攻擊的魚(yú)，會(huì)率先下潛逃跑。而大多數(shù)魚(yú)類有一對(duì)被稱為Mauthner細(xì)胞的神經(jīng)元，在遇到外界刺激時(shí)，讓它們能在幾毫秒內(nèi)做出逃跑反射——迅速轉(zhuǎn)向、擺尾、逃之夭夭。

一旦被攻擊，野花鳉會(huì)幾乎同時(shí)下潛，在水面上制造出波浪 | Juliane Lukas

下潛反應(yīng)，就是捕食者到來(lái)的信號(hào)，在它周圍的幾條魚(yú)看到鄰居逃跑了，就會(huì)立刻做出逃跑反射，更外圍的魚(yú)也緊緊跟上。就像被推倒的多米諾骨牌，魚(yú)兒接連垂直向下潛水，自然就造成了水面上的波浪——震懾鳥(niǎo)類其實(shí)是一種附帶作用。

鳥(niǎo)群也有相似的機(jī)制。

椋鳥(niǎo)總是成群飛行，遇到捕食者時(shí)會(huì)一起轉(zhuǎn)彎和俯沖，隊(duì)伍像波浪一樣變幻，躲避捕食者的攻擊。但是，這其實(shí)并不是有組織有紀(jì)律的集體活動(dòng)。群體中的每一只椋鳥(niǎo)只關(guān)注周圍7只鳥(niǎo)的行動(dòng)，它們所做的事情很簡(jiǎn)單——跟著自己的鄰居，讓自己的速度和它們一樣。每只鳥(niǎo)都奉行這條簡(jiǎn)單的原則，信號(hào)卻隨著每只鳥(niǎo)的運(yùn)動(dòng)變化，得以在整個(gè)鳥(niǎo)群中迅速傳播。轉(zhuǎn)彎信號(hào)傳遍一個(gè)400只椋鳥(niǎo)組成的鳥(niǎo)群，只需要不到0.5秒。

像波浪一樣變幻的椋鳥(niǎo)鳥(niǎo)群 | odysea.gr

除了常見(jiàn)的魚(yú)群和鳥(niǎo)群，地球上還有一種更接近“有機(jī)整體”的集群——管水母。

管水母看起來(lái)像是一條壯觀的巨型鏈子，但湊近了觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，管水母是無(wú)數(shù)個(gè)體像樂(lè)高磚塊兒一樣拼成的，每個(gè)個(gè)體被叫做“個(gè)員”。

個(gè)員都是獨(dú)立的個(gè)體，但是功能上卻分工明確，有的負(fù)責(zé)進(jìn)食，有的負(fù)責(zé)捕食，有的又負(fù)責(zé)游泳，宛如一個(gè)巨人身上大大小小的細(xì)胞。個(gè)員還擁有可興奮的上皮細(xì)胞，可以用電信號(hào)來(lái)迅速傳遞信息，協(xié)調(diào)工作。

在澳大利亞，研究員甚至發(fā)現(xiàn)過(guò)全長(zhǎng)超過(guò)100米的巨型管水母，是數(shù)以萬(wàn)計(jì)的個(gè)員組成的龐大整體。

正在吃魚(yú)的管水母，它看似是一個(gè)個(gè)體，其實(shí)是無(wú)數(shù)個(gè)員的集群 | C. Anela Choy, Steven H. D. Haddock and Bruce H. Robison

學(xué)名為Marrus orthocanna的管水母，透明的那些個(gè)員可以收縮，讓管水母可以運(yùn)動(dòng) | Kevin Raskoff

群體并非個(gè)體的簡(jiǎn)單聚合，即使群體中的每個(gè)成員都做著最簡(jiǎn)單的行動(dòng)，最終集體所能達(dá)到的復(fù)雜性和靈活性，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎個(gè)體的想象。

讓看似力量微小的物種，演化出集群生存的智慧，以更大的整體來(lái)面對(duì)環(huán)境的變化，從而讓每個(gè)個(gè)體也獲得生存的優(yōu)勢(shì)，這也許就是自然的魅力吧。

參考文獻(xiàn)

[1]https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)01654-7

[2]https://www.scientificamerican.com/article/fish-do-the-wave-to-ward-off-predatory-birds/

[3]https://www.researchgate.net/publication/264977013_Patterns_and_mechanisms_of_schooling_behavior_in_fish_A_review

[4]https://asa.scitation.org/doi/full/10.1121/10.0007485

[5]https://www.jstor.org/stable/23736019

[6]https://article.xuexi.cn/articles/index.html?art_id=7622498619809851921&study_style_id=feeds_default&source=share&share_to=copylink

[7]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003347286802081

[8]https://link.springer.com/article/10.1007/BF00300175

[9]https://www.nature.com/articles/s42003-021-02407-4

[10]https://rss.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1740-9713.2008.00288.x

[11]https://www.nature.com/articles/nphys3035

[12]https://en.wikipedia.org/wiki/Shoaling_and_schooling

[13]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0301008280900222

作者：貓吞

編輯：翻翻

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