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加州大学圣芭芭拉分校新闻

竞争物理学

命运也许会眷顾勇敢者,但对某些社会性动物来说,好人总是排在第一位。加州大学圣巴巴拉分校的进化生态学家乔纳森·普鲁特认为,从长远来看,在资源极度匮乏或过剩的情况下,更温顺的社会往往会战胜更具侵略性的社会。

“一个社会的集体行为和它的成功之间的关系会发生变化,这是基于它周围的社会所采取的策略而变化的,”生态、进化和社会科学学院的副教授Pruitt说海洋生物学,并在《自然生态学》杂志上发表了一篇论文进化。

普鲁伊特和他的同事们的发现是对非洲社交蜘蛛的一项研究的结果。

他说:“这些社交蜘蛛经常成群结队地出现,你会看到好几个社会紧挨着彼此。”这些蜘蛛的每一组都将建立一个共同的网,使它们比单独的网捕获更多更大的猎物。

这些蜘蛛群落具有相同的基因型,这使它们成为观察特定表型(环境和经验导致的物理和/或行为特征)的理想对象。偶尔,会出现一种罕见的表现型——相对于群体的其他成员,个体表现出一种不寻常的行为。

在之前的一项研究中,普鲁伊特证明,在资源匮乏的情况下,由更常见的害羞型蜘蛛组成的群体更容易受到勇敢蜘蛛的影响,这增加了群体生存的可能性。这一次他面临的问题是:为什么会有一群害羞的蜘蛛呢?

普鲁特说:“一般来说,一个社会表现得越积极,它就做得越好。“这样的社会更善于获取更多的食物,他们生长得更快,更有可能生存下来。

他继续说:“但是我们看到,这些在野外生活的社会蜘蛛,它们的行为没有攻击性,也没有勇敢的个体。”“什么?他们都应该离开。”

为了找到答案,科学家们在非洲南部、纳米比亚和南非德拉肯斯堡的树上建立了大胆而害羞的社会性蜘蛛群落“表现型社区”。在每个社区的五个10个蜘蛛群落中,每个社区都有不同比例的大胆和害羞的个体。四个月后,研究人员回到这些地点,根据产卵的数量和网中猎物的尸体数量,来评估这些蜂群的成功。

普鲁伊特说:“虽然它们不会直接互相攻击,但它们会产生这种二维捕捉网,基本上是用来过滤空中的昆虫。”大胆的蜂群往往会结更大的网,这可能会与害羞的蜂群的小网重叠,从而在食物上胜过它们。

根据研究结果,大胆的群体在大多数是害羞群体的社区中表现最好,研究人员将这归因于他们更具攻击性的觅食策略。然而,这种优势削弱了一个社区中更大胆的殖民地。与此同时,不管生活在哪个社区,害羞的蜂群产出的卵数量大致相同,而且在低资源条件下,它们的存活率要高于大胆的同类。

普鲁伊特认为,这可能与能源消耗有关。大胆的蜂群会花费大量的精力来建造和维护更大的网,并对猎物更具攻击性,如果它们的大多数邻居不像它们那样投入那么多精力来捕捉食物,这对它们是有益的。

普鲁伊特解释说:“但问题是,如果你生活在一个充满侵略性社会的社区,每个人都在制造那些巨大的丝质过滤器,而你实际上并没有获得更多的猎物。”大胆的蜘蛛本质上总是时刻准备着,他补充说,如果它们不能得到它们设陷阱的昆虫意外之财,这种策略可能会让它们失败。

在资源匮乏时期,这个问题会被放大。“随着食物变得越来越稀缺,同样的策略,帮助你获得大量猎物,也需要大量猎物来为昂贵的社会引擎提供燃料,”他说。

与此同时,对于害羞的蜂群来说,它们与产卵的一致性,以及它们在稀缺条件下的韧性,被认为是它们倾向于通过建立和维持更小的网来保存能量的结果,同时也是它们对猎物更放松的方式的结果。

普鲁伊特说:“猎物会触网,但可能要过几分钟它们才会出来攻击它。”在大多是大胆的社会和饥饿条件下,害羞的社会有优势。

同样的道理也适用于资源过剩的情况——对于勇敢的蜘蛛来说,建立一个大的网络或采取积极的行动变得不那么有利,因为这基本上是不必要的,普鲁伊特说。但是,在这两个极端之间的中间地带,猎物稀少到足以使每一个都有价值,但又足够支持勇敢蜘蛛的觅食策略。虽然大胆的蜘蛛群落可能会享受更多的食物和更多产,但它们的种群更容易受到稀缺条件的影响。害羞的蜘蛛群落可能永远不会像勇敢的同类那样繁殖成功,但它们的种群对稀缺的敏感度较低。

这些发现为强有力的群体选择理论增添了细微的差别,尽管这一理论极具争议性。该理论认为,自然选择可以在社会健康水平上发挥作用,就像它在个人水平上发挥作用一样。研究人员表示,要完全理解一个群体的集体特征的选择,还必须考虑周围群体的行为。

普鲁伊特说:“成功的社会特质取决于他们的对手社会在战略上采用了什么策略。”“一般来说,任何罕见的策略——任何不经常使用的策略——都具有优势。”

本研究还由麦克马斯特大学的Brendan L. McEwen、田纳西大学的Steven T. Cassidy、加州大学洛杉矶分校的Bariella M. Najm和Noa pind – wollman进行了研究。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.news.ucsb.edu/2019/019417/physics-competition