Biology 版 (精华区)

发信人: cameran (竹晨), 信区: Biology
标  题: 第五章 生物的集群效应
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年08月14日19:48:40 星期二), 站内信件

第五章 生物的集群效应
　
一 集群效应的形成
　
物种的集群，是指在同一期间内生存在没有任何隔离屏障的同一地域内的同种系生物的
个体集合，简称种群。
由众多个体组成的生物种群，因其内个体相互之间的影响作用，很容易产生出由此种影
响作用所引起的自发效应以及对策性行为，这就是物种的集群效应。
由其生理机制在运作时所引起的自发集群效应，一般有遗传DNA的变异缓冲效应，以及由
外激素——中枢行为机制直接建构的生理协同行为机制。这些由其生理性的机制所引发
的集群效应，称为生理性集群效应。
当然，个体间的影响作用，还可以使之产生针对性的应答对策行为。由此而形成的集群
效应，一般都带有明显的解析性，因而可称其为解析性集群效应，如群落的集群对策效
应，社会协同效应等，都属此类。
还有一些集群效应，它既有生理机制的直接参与，又需通过知觉解析。在这里，可称此
为双重性集群效应，如集群信息传递效应，就属此类。
一般来说，集群效应的产生，都可以一定程度地提高其整体的适存能力，进而对其种系
的演进起明显的促进作用。尤其是在演进的后期，甚至必须依赖于集群效应，种系才得
以继续演进。
一个物种的集群，可用如下的一些参量来表示其状况：
理想活动范围(Sl)
指的是生物个体在自发状态下，其活动可以到达的最大地域范围，一般一个物种必须是
在其理想活动范围内有两个以上的生物个体时，才具有相应的集群效应。
最大集群密度(dC)
指一个物种可以在单位地域内共同活动的最大个体数，显然，此密度越大，其集群效应
就越明显。
自然状态种群
一个物种的现状，如果不是由其解析性集群效应来维持的，就属自然状态的种群，此类
种群一般没有社会现象。
社会状态种群
解析性集群效应是可以改变一个种群的现状的，并且这种改变一般都是向着有益其种群
的方向发展(因为有害的集群效应将不会被其大多数个体所接受)。这就使得此种群的现
状将一定程度地依赖相应的集群效应来维持，此时的种群，则称其为社会状态种群。
大群落的生物集群活动，值得一提的自发现象还有寄生物种的易成效应。
流行疾病学方面早就发现，当人们过度地集中在一起生活，而又不注意环境卫生，或频
繁地进行某方面接触时，各种流行病的突然爆发的可能性就会增大。
生物过程动力学的理论认为，大数量的生物个体的高密度集中活动，由此而形成的某一
易诞生物种的均质地段就会足够的大。具体来讲，例如人类，当其餐饮、垃圾、以及尸
体的堆积数量过大或集中度过高时，适宜于人体内环境的物种就较易于诞生，并以最快
的速度在其适存场域漫延。由于此类物种大多数都是对人体有害的致病生物，所以一般
都会引起人类群落的疾病大流行。
突爆的某种疾病的大流行，通常都不是已有的致病病毒或细菌的传染，而只是某一同种
病毒或菌类的再诞生，诸如在公共的饭店、垃圾堆积场、尸体陈放区等地方的不卫生状
况，甚至群婚部落的性器官的交叉接触，使得致病物种在诞生之前可以有一个很大的回
旋活动场，这样就大幅提高了其内可能生成新物种的几率。在这里，我们称此现象为生
物集群的易染指效应。
　
二 种群的信息传递效应
　
生物个体的机体状况，有时可以通过某种物理现象向体外辐射。这些辐射如若能被同类
感知，即可实现其相互间的信息传递，如通过体味、体态、肢体动作或发出声响等等，
都可实现这种传递。
体味一般是生物机体内易挥发物质经体表散发到空间而产生的。通常，生物处在不同的
生理状态下，其机体所散发的体味也随之变化。这些成份各异的体味被同类的嗅觉器官
感觉到以后，即可成为其它个体的知觉内容。
与体味的变化关系最大的要首推激素分泌系统，由于激素分泌系统是机体运作状况的主
要表征，而如果内激素腺体的分布是在机体的表层位置，则其激素物质就可直接散发到
体外，并且可通过同类相应的感受器官，作用在其知觉中枢上，形成一信息勾通通道。

上述现象大量存在于各物种的增殖机制上，用于同类异性求偶信息的递送。有些则可产
生所谓的生理性协同效应，而使之形成一自然的社会集团，如一些蚁类、蜂类等，便是
如此。
生物机体的状况也可以由其体态表现出来。由中枢系统所支配的肢体形态，当它不是由
意识活动，而是由与中枢系统有关的内激素系统及相应的模式化情绪机制的影响引起的
，则此类体态被同类感知到后，由于它自己也是如此，因而通过简单的解析，可以很容
易地判断出此体态意味着什么。
通过此一途径，显然可以达到同类之间信息传递的目的。
　
一些具有发声器官的物种，其信息内容还可通过声响传递。当然，在自发状态下，发出
声响也是其不随意性行为。并且，同类也须进行简单的解析，才可知其含意。
对于那些具有较高思维分析能力的智能生物，它们常常有意识地向同类发出自己的信息
，以达到某一目的。此情形属于一种文化现象，它必须是在个体间相互接触频繁的群落
中，以制定契约、约定俗成等途径，将自己所要发出的信息转换成可向外发送的物理现
象(如声响、体态或其它符号)，再由同类接收并“转译”成信息内容。
此一文化现象，就是所谓的符号现象，它是生物为了有意识的传递信息而建构起来的一
种契约系统。并且，同类物种的不同群落的这种契约的方案通常也不尽相同。
关于人类的符号文化，诸参阅本书第六章、第二节中的有关内容。
　
三 种群的协同效应
　
为达到某一目的，同类的多个生物个体在行为上相互合作的现象，即称之为协同。
很多生理性的中枢机制都可以构造出种群的协同行为，如增殖机制可构造出两性协同哺
子行为，外激素——中枢运作机制可构造出许多昆虫类的协同生活方式，等等。
当然，生理性中枢机制所构造的协同行为，一般都有固定的样式，并且其协同活动也不
是应答性行为活动的结果。
一些具有较高思维、解析能力的种群，常常可以通过解析，有意识地为完成某一目的而
进行协同活动。显然，此类解析性协同行为可以有无数多的样式，从而产生出任意的集
群效应。
解析性协同活动是产生文化现象的主要方式，其形成初期常常是生物群落聚集时的自发
性活动，并且由于协同可以明显提高其目的性行为活动的作业效率，因而其方案很容易
在种群中推广。
　
从纯理论的角度上讲，种群的协同行为具有如下的一些性征。
先讨论种群中个体之间的冲突作用。一般来说，冲突将使得协同活动受到某种程度的干
扰。现令：种群中可以相遇的两个体之间的干扰度为1，则此种群可能出现的最大干扰度
 Imax可以表示为：
　
式中Ｎmax为此物种在理想活动范围内可以容纳个体数目的最大极限
Ｎmax = Sl · dC
因而，对于理想活动范围内有N个体时的干扰度I，则由下式表示：
　
I与Imax 的比值，就是某一个体数目为N的群落所具有的干扰率Ri。
　
现讨论群落的协同度。
协同是一个十分复杂的行为现象，任何一种目的性的活动都可通过协同方式来进行。而
通过协同方式能使其活动效率增加多少，和参与协同的个体数、参与者的主观意向以及
活动本身具有怎样的特征等都有关系。在这里，我们先只考虑参与协同的个体数目与协
同度的关系。
又令：理想活动范围Sl 内有Nmax个体参与协同活动时的协同度为100，则有N体参与协同
活动时的协同度Sy为：
Sy ＝ 100Ｎ／Ｎmax
考虑到由个体之间的冲突所产生的干扰，上式可变为：
　
将Sy的值打上百分号，就是某一群落在自发状态下进
行协同活动的协同效率Es:
　
由于当上式的导数Es ′＝ 0 时，Es有最大值，因此在这里，我们对上式)求导，即得：
(以下Nmax略简为n)
　
　
解方程：Es ′＝ 0 ，得：
考虑到N为正整数，所以只取：
（对于有小数的N值，可取最接近的整数。）
这也就是说，种群在理想活动范围Sl内的个体数目N在满足上式时，其协同率Es的值最大
。
Nmax：的值(即n的值)取决于生物个体对自己活动范围内的同类可以容忍的程度。如果N
max的值为1，从式(1)中可以看出，此时的Es值无意义，物种没有协同活动。
由计算可得知，当Nmax为3、4、6、9，　N为2、2、3、5时，Es有最大值，其值分别为4
4％、41．7％、40％、40．1％，而当Nmax取其它值时，可得到的最大Es值都小于40％。
当Nmax＞2000时，可得到的最大Es值就会稳定在38．49％。
在实际上，对于Nmax较大的种群，要想保证
是很困难的，而一旦N值满足不了此条件，Es的值就会跌落。从这点上看，Nmax的值在稍
小一些时，更能保持Es在较高水平。
总的来说，自然状态下的生物群体，能使其协同效率提高不了多少，无论如何，Es最大
也只能达到44％。必须运用其它方式来解决个体间的冲突因素，才有可能使种群有良好
的协同效率。
以上所述，只是在种群处于自然状态下时才成立的，对于具有由文化现象构造的社会体
制的群落，其协同效率也就不能由式(1)给出了，但可以将这些群落看成一个整体的活动
集团，多个社会体制相互独立的活动集团之间的协同，则仍然满足式(1).


--
欲讯秋情众莫知, 喃喃负手叩东篱。
孤标傲世偕谁隐，一样花开为底迟？
圃露庭霜何寂寞，鸿归蛩病可相思？
休言举世无谈者，解语何妨片语时。

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: dip.hit.edu.cn]
※ 修改:·cameran 於 08月14日19:49:37 修改本文·[FROM: dip.hit.edu.cn]