进范行为:稳定性和自私的机器

洛伦茨在《论进犯行为》一书中就强调性地指出,动物间的搏斗具有克制和绅士风度的性质。他认为,动物间的搏斗有一点值得注意:它们的搏斗是一种正常的竞赛活动,像拳击或击剑一样,是按规则进行的。动物间的搏斗是一种手持钝剑或戴着手套进行的搏斗。威胁和虚张声势代替了真刀真枪。胜利者尊重降服的表示,它不会像我们幼稚的理论所能断言的那样,会给投降者以致命的打击或撕咬。

为什么动物不利用每一个可能的机会竭尽全力将自己物种的竞争对手杀死呢?对这一问题的一般回答是,那种破釜沉舟的好斗精神不但会带来好处,也会造成损失,而且不仅仅是时间和精力方面的明显损失。举例来说,假定B和C都是我的竞争对手,而我又正好同B相遇。我作为一个自私的个体,按理讲我应想法将B杀死。但先别忙,请听我说下去。C既是我的对手,也是B的对手。如果我将B杀掉,就为C除掉了一个对手,我就无形中为C做了一件好事。假使我让B活着也更好些,因为这样B就可能同C进行竞争或搏斗,我也就可以坐收渔翁之利。不分青红皂白地去杀死对手并无明显的好处,这个假设的简单例子的寓意即在于此。

进化上的稳定策略

进化上的稳定策略(Evolutionarily Stable Strategy,以下简称ESS)是史密斯提出的基本概念。他追根溯源,发现最早有这种想法的是汉密尔顿(W.D.Hamilton)和麦克阿瑟(R.H.MacArthur)。“策略”是一种程序预先编制好的行为方式。例如,“向对手进攻,如果它逃你就追,如果它还击你就逃”就是一种策略。我们所说的策略并不是个体有意识地制订出来的,弄清这一点十分重要。不要忘记,我们是把动物描绘成机器人一样的生存机器,它的肌肉由一架程序预先编制好的计算机控制。用文字把策略写成一组简单的指令只是为了便于我们思考。由某种难以具体讲清楚的机制作用所产生的动物行为,就好像是以这样的指令为根据的。

凡是种群的大部分成员采用某种策略,这种策略的好处为其他策略所不及的,这种策略就是进化上的稳定策略或ESS。这一概念既微妙又很重要。换句话讲,对于个体来说,最好的策略取决于种群的大多数成员在做什么。由于种群的其余部分也是由个体组成,而它们都力图最大限度地扩大其各自的成就,因而能够持续存在的必将是这样一种策略:它一旦形成,任何举止异常的个体的策略都不可能与之比拟。在环境的一次大变动之后,种群内可能出现一个短暂的进化上的不稳定阶段,甚至可能出现波动。但一种ESS一旦确立,就会稳定下来:偏离ESS的行为将要受到自然选择的惩罚

 

“鹰和鸽子”的例子

为将这一观点用于解释进犯行为,我们来研究一下史密斯假设的一个最简单的例子。假定有一个特定的物种叫“鹰和鸽子”(这两个名称系按人类的传统用法,但同这两种鸟的习性无关:其实鸽子是一种进攻性相当强的鸟)。在这个物种的某个种群中只存在两种搏斗策略。在我们这个假定的种群中,所有个体不是鹰就是鸽子。鹰搏斗起来总是全力以赴、孤注一掷的,除非身负重伤,否则绝不退却;而鸽子却只是以风度高雅的惯常方式进行威胁恫吓,从不伤害其他动物。如果鹰同鸽子搏斗鸽子就迅即逃跑,因此鸽子不会受伤。如果是鹰同鹰进行搏斗,它们会一直打到其中一只受重伤或死亡才罢休。如果是鸽子同鸽子相遇,那就谁也不会受伤;它们长时间地摆开对峙的架式,直到它们中的一只感到疲劳了,或者感到厌烦而决定不再对峙下去,从而作出让步为止。我们暂且假定一个个体事先无法知道它的对手是鹰还是鸽子,只有在与之进行搏斗时才能弄清楚,而且它也记不起过去同哪些个体进行过搏斗,因此无从借鉴。

现在,作为一种纯粹是随意规定的比赛规则,我们规定竞赛者“得分”标准如下:赢一场50分,输一场0分,重伤者–100分,使竞赛拖长而浪费时间者–10分。我们可以把这些分数视为能够直接转化为基因生存的筹码。得分高而平均“盈利”也高的个体就会在基因库中遗留下许多基因。在广泛的范围内,实际的数值对分析并无多大意义,但却可以帮助我们去思考这一问题。

鹰在同鸽子搏斗时,鹰是否有击败鸽子的倾向,对此我们并不感兴趣,这一点是重要的。我们已经知道这个问题的答案了:鹰永远会取胜。我们想要知道的是:究竟是鹰还是鸽子进化上的稳定策略型?如果其中一种是ESS型而另一种不是,那么我们认为属于ESS型的那种才会进化。从理论上讲,存在两种ESS型是可能的。不论种群大多数成员所采取的碰巧是什么样的策略——鹰策略也好,鸽子策略也好——对任何个体来说,如果最好的策略是随大流的话,那么,存在两种ESS型是可能的。在这种情况下,种群一般总是保持在自己的两种稳定状态中它首先达到的那一种状态。然而我们将会看到,这两种策略,不论是鹰的策略还是鸽子的策略,事实上单凭其自身不可能在进化上保持稳定性,因此我们不应该指望它们任何一个会得以进化。为了说明这一点,我们必须计算平均盈利。

假设有一个全部由鸽子组成的种群。不论它们在什么时候进行搏斗,谁也不会受伤。这种比赛都是一些时间拖得很长、按照仪式进行的竞赛,也许是相互虎视眈眈的对峙,只有当一个对手让步,这种竞赛才宣告结束。于是得胜者因获取有竞争性的资源而得50分,但因长时间地相互虎视眈眈而浪费时间被罚–10分,因此净得40分。而败方也因浪费时间而被罚–10分。每只鸽子平均可能输赢各半。因此每场竞赛的平均盈利是+40分和–10分的平均数,即+15分。所以,鸽子种群中每只鸽子看来成绩都不错。

但是现在假设在种群中出现了一个突变型的鹰。由于它是周围环绕中唯一的一只鹰,因此它的每一次搏斗都是同鸽子进行的。鹰对鸽子总是保持不败纪录,因此它每场搏斗净得+50分,而这个数字也就是它的平均盈利。由于鸽子的盈利只有+15分,因此鹰享有巨大的优势。结果鹰的基因在种群内得以迅速散布。但鹰却再也不能指望它以后遇到的对手都是鸽子了。再举一极端例子,如果鹰基因的成功扩散使整个种群都变成了鹰的天下,那么所有的搏斗都变成鹰同鹰之间的搏斗。这时情况就完全不同了。当鹰与鹰相遇时,其中一个受重伤,得–100分,而得胜者则得+50分。鹰种群中每只鹰在搏斗中可能胜负各半。因此,它在每场搏斗中平均可能得到的盈利是+50分和–100分的对半,即–25分。现在让我们设想一下一只生活在鹰种群中孑然一身的鸽子的情景吧。毫无疑问,它每次搏斗都要输掉,但另一方面它却绝不会受伤。因此,它在鹰种群中的平均盈利为0,而鹰种群中的鹰平均盈利却是–25分。因此鸽子的基因就有在种群中散布开来的趋势。

按照我的这种叙述方式,好像种群中存在一种连续不断的摇摆状态。鹰的基因扶摇直上迅速占据优势;鹰在数量上占据多数的结果是,鸽子基因必然受益,继而数量增加,直到鹰的基因再次开始繁衍,如此等等。然而情况并不一定是这样摇摆动荡。鹰同鸽子之间有一个稳定的比率。你只要按照我们使用的任意规定的评分制度计算一下的话,就能得出其结果是鸽子同鹰的稳定比率为5/12∶7/12。在达到这一稳定比率时,鹰同鸽子的平均盈利完全相等。

因此,自然选择不会偏袒甲而亏待乙,而是一视同仁。如果种群中鹰的数目开始上升,比率不再是7/12,鸽子就会开始获到额外的优势,比率会再回复到稳定状态。如同我们将要看到的性别的稳定比率是50∶50一样,在这一假定的例子中,鹰同鸽子的稳定比率是7∶5。在上述的两种比率中,如果发生偏离稳定点的摇摆,这种摆动的幅度不一定很大。

这种情况乍听起来有点像群体选择,但实际上与群体选择毫无共同之处。这种情况听上去之所以像群体选择,是因为它使我们联想到处于一种稳定平衡状态的种群,每当这种平衡被打破,该种群往往能够逐渐恢复这种平衡但ESS较之群体选择是一种远为精细微妙的概念。它同某些群体比另外一些群体获得更大成功这种情况毫无关系。只要应用我们假定的例子中的任意评分制度就能很好地加以说明。在由7/12的鹰和5/12的鸽子组成的稳定种群中,个体的平均盈利被证明为6 + 1/4分。不论该个体是鹰还是鸽子都是如此。6 + 1/4分比鸽子种群中每只鸽子的平均盈利(15分)少很多。只要大家都同意成为鸽子,每个个体都会受益。根据单纯的群体选择,任何群体,如其所有个体都一致同意成为鸽子,它所取得的成就比停留在ESS比率上的竞争群体要大得多(事实上,纯粹由鸽子组成的集团并不一定是最能获得成功的群体。由1/6的鹰和5/6的鸽子所组成的群体中,每场竞赛的平均盈利16 + 2/3分。按这个比例组成的才是最有可能获得成功的集团。但就目前的论题而言,我们可以不必考虑这种情况。对每一个体来说,比较单纯的全部由鸽子组成集团,由于每一个体的平均盈利为15分,它要比ESS优越得多)。因此,群体选择理论认为向全部由鸽子组成的集团进化是发展的趋势,因为鹰占7/12的群体取得成功的可能性要小些。但问题是,即使是那些从长远来讲能为其每一成员带来好处的集团,仍免不了会出现害群之马。清一色的鸽子群体中每一只鸽子的境遇都比ESS群体中的鸽子好些,这是事实。然而遗憾的是,在鸽子集团中,一只鹰单枪匹马就可干出无与伦比的业绩,任何力量也不能阻止鹰的进化。因此这个集团因出现内部的背叛行为而难逃瓦解的厄运。ESS种群的稳定倒不是由于它特别有利于其中的个体,而仅仅是由于它无内部背叛行为之隐患。

在上面的例子中,我们简单地假定每一个个体不是鹰就是鸽子。我们得到的最终结果是,鹰同鸽子达到了进化上的稳定比率。事实上,就是说鹰的基因同鸽子的基因在基因库中实现了稳定的比率。这种现象在遗传学的术语里被称为稳定的多态性(polymorphism)

关于消耗战

我们假定所有这些个体都事先精确估计某一种具体资源(如雌性动物)值得花多长时间,那么一个打算为此稍微多花一点时间的突变性个体就永远是胜利者。

因此,出价极限固定不变的策略是不稳定的。

在消耗战中,面部表情不动声色是稳定的

为什么要面部表情不动声色,而不是公开说谎呢?其理由还是因为说谎行为是不稳定的。假定情况是这样的:在消耗战中,大部分个体只有在确实想长时期战斗下去时才把颈背毛竖起来,那么,能够发展的将是明显的相反策略:在对手竖起颈背毛时立刻认输。但这时说谎者的队伍有可能开始逐渐形成。那些确实无意长时间战斗下去的个体在每次对峙中都将其颈背毛竖起,于是胜利的果实唾手可得。
说谎者基因因此扩散开来。在说谎者成为多数时,自然选择就又会有利于那些能够迫使说谎者摊牌的个体。因而说谎者的数目会再次减少。在消耗战中,说谎和说实话同样都不是进化上的稳定策略。不动声色的面部表情方是在进化上的稳定策略。即使最终认输,也是突如其来和难以逆料的。

不对称现象下的ESS

以上两个例子中我们仅就史密斯称之为“对称性”(symmetric)竞赛的现象进行探讨。意思是说,我们所作的假定是,竞赛参加者除搏斗策略之外,其余一切方面的条件都是相等的。

不对称现象主要有三类:

第一类就是我们刚才提到的那种情况:个体在身材大小或搏斗装备方面可能不同;

第二类是个体可能因胜利果实的多寡而有所区别。比如说,衰老的雄性动物,由于其余生不会很长,如果受伤,它的损失较之来日方长的、精力充沛的年轻雄性动物可能要少。

第三类,纯属随意假定而且明显互不相干的不对称现象能够产生一种ESS,因为这种不对称现象能够使竞赛很快见分晓,这是这种理论的一种异乎寻常的推论。比如说,通常会发生这样的情况,两个竞争者中的一个比另一个早到达竞赛地点。我们就分别称它们为“留驻者”(resident)和“闯入者”(intruder)。

但是在实际生活中可能并不存在真正的任意不对称现象。如留驻者实际上可能比闯入者享有更有利的条件,因为它们对当地的地形更熟悉。闯入者也许更可能是气喘吁吁的,因为它必须赶到战斗现场,而留驻者却是一直待在那里的。两种稳定状态中,“留驻者赢,闯入者退”这种状态存在于自然界的可能性更大,之所以如此的理由是比较深奥的。这是因为“闯入者赢,留驻者退”这种相反的策略一种固有的自我毁灭倾向,史密斯把这种策略称为自相矛盾的策略。处于这种自相矛盾中的ESS状态的任何种群中,所有个体总是极力设法避免处于留驻者的地位:无论何时与对手相遇,它们总是千方百计地充当闯入者。为了做到这一点,它们只有不停地四处流窜,居无定所,这是毫无意义的。这种进化趋势,除无疑会招致时间和精力上的损失之外,其本身往往导致“留驻者”这一类型的消亡。在处于另一种稳定状态,即“留驻者赢,闯入者退”的种群中,自然选择偏爱努力成为留驻者的个体。对每一个体来说,就是要坚守一块具体地盘,尽可能少离开,而且摆出“保卫”它的架势。这种行为如大家所知,在自然界中随处可见,大家把这种行为称为“领土保卫”。

就我所知,伟大的个体生态学家廷伯根(Niko Tinbergen)所做的异常巧妙和一目了然的试验,再精彩不过地展示了这种行为上的不对称性。他有一个鱼缸,其中放了两条雄性刺鱼。它们在鱼缸的两端各自做了巢,并各自“保卫”其巢穴附近的水域。廷伯根将这两条刺鱼分别放入两个大的玻璃试管中,再把两个试管并排放一起,只见它们隔着玻璃管试图相互搏斗。于是产生了十分有趣的结果。

当他将两个试管移到刺鱼A的巢穴附近时,A就摆出进攻的架势,而刺鱼B 就试图退却;但当他将两个试管移到刺鱼B 的水域时,因主客易地而形势倒转。廷伯根只要将两个试管从鱼缸的一端移向另一端,他就能指挥哪条刺鱼进攻,哪条退却。很显然,两条刺鱼实行的都是简单的有条件策略:“凡是留驻者,进攻;凡是闯入者,退却。”这种领土行为有什么生物学上的“好处”呢?这是生物学家时常要问的问题,生物学家提出了许多论点,其中有些论点稍后我们将会提及。但是我们现在就可以看出,提出这样的问题可能本来就是不必要的。这种领土“保卫”行为可能仅仅是由于抵达时间的不对称性而形成的一种ESS,而抵达时间的不对称性通常就是两个个体对同一块地盘之间关系的一种特点。

用蟋蟀做的关于记忆条件下的ESS:

假如个体对以往搏斗的结果保留某些记忆,情况又会是怎样呢?这要看这种记忆是具体的还是一般的。蟋蟀对以往搏斗的情况具有一般的记忆。一只蟋蟀如果在最近多次搏斗中获胜,它就会变得更具有鹰的特点;而一只最近连遭败北的蟋蟀的特点会更接近鸽子。亚历山大(R.D.Alexander)很巧妙地证实了这种情况,他利用一个模型蟋蟀痛击真正的蟋蟀。吃过这种苦头的蟋蟀再同其他真正的蟋蟀搏斗时多数要失败。我们可以说,每个蟋蟀在同其种群中有

平均搏斗能力的成员作比较的同时,对自己的搏斗能力不断作出新的估计。如果把对以往的搏斗情况具有一般记忆的动物,如蟋蟀,集中在一起组成一个与外界不相往来的群体,过一段时间之后,很可能会形成某种类型的统治集团。[*]观察者能够把这些个体按级别高低的顺序排列。在这一顺序中级别低的个体通常要屈从于级别高的个体。这倒没有必要人认为这些个体相互能够辨认。习惯于赢的个体就越是会赢,习惯于输的个体就越是要输。实际情况就是如此。即使开始时个体的胜利或失败完全是偶然的,它们会自动归类形成等级。这种情况附带产生了一个效果:群体中激烈的搏斗逐渐减少。

 

当物种间竞争时:

知更鸟

迄今我们所考虑的竞争都是指同一物种成员间的竞争。物种间的竞争情况又如何呢?我们上面已经谈过,不同物种的成员之间的竞争,不像同一物种的成员之间那样直接。基于这一理由,我们

大山雀

 

 

 

 

应该设想它们有关资源的争端是比较少的,我们的预料已得到证实。例如,知更鸟保卫地盘不准其他知更鸟侵犯,但对大山雀却并不戒备。我们可以画一幅不同个体知更鸟在树林中分别占有领地的地图,然后在上面叠上一幅个体大山雀领地地图,可以看到两个种的领地部分重叠,完全不相互排斥,它们简直像生活在不同的星球上

 

同一物种的成员也是肉做的,但为什么同类相食的情况相对来说这样少呢?这种情况我们在黑头鸥中见到过,成年鸥有时要吃自己物种的幼鸥。但我们从未见到成年的肉食动物为吞食自己物种的其他成年动物而主动去追逐它们。为什么没有这种现象呢?我们仍旧习惯于按照“物种利益”的进化观点去思考问题,以致我们时常忘记摆出这样完全有道理的问题:“为什么狮子不去追捕其他狮子? ”还有一个人们很少提出的其实是很好的问羊为什么见到狮子就逃,而不进行回击呢?”狮子之所以不追捕狮子是因为那样做对它们来说不是一种ESS。同类相食的策略是不稳定的,其原因和前面所举例子中的鹰策略相同。遭到反击的危险性太大了。而在不同物种成员之间的竞争中,这种反击的可能性要小些,这也就是那么多的被捕食的动物要逃走而不反击的道理。这种现象可能源于这样的事实:在不同物种的两只动物的相互作用中存在一种固有的不对称现象,而且其不对称的程度要比同一物种成员之间大。竞争中的不对称现象凡是强烈的,ESS一般是以不对称现象为依据的有条件的策略。“如果你比对手小,就逃走;如果你比对手大,就进攻”,这种类型的策略很可能在不同物种成员之间的竞争中得到发展,因为可以利用的不对称现象非常之多。狮子和羚羊通过进化上的趋异过程而形成了一种稳定性,而竞争中本来就有的不对称现象也因此变得日益加强。追逐和逃跑分别变成它们各自的高超技巧。一只突变型羚羊如果采取了“对峙并搏斗”的策略来对付狮子,它的命运同那些逃之夭夭的其他羚羊相比,可能要不妙得多。

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