本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
我讨厌中学时的团队项目。也许这是我性格内向的明显迹象,但在我十三岁的头脑中,搭便车的人更容易在不做他们应做的公平工作的情况下获得不错的成绩。作为一个有点强迫症的学生,我最终会做额外的工作。但是,当我们必须分组时,我总是喜欢3-4人的小组,而不是更大的小组。我认为搭便车的人更难在不被老师注意到的情况下胡闹。也许我一直都想错了。
在人类中,众所周知,更大的群体可以积极地影响许多任务的表现,因为群体可以协同地拥有个体本身不具备的涌现特性。将一群动物(人类或其他)放在同一个房间里,是什么让能力得以提高?一种可能性是,随着时间的推移,反捕食者警戒的责任可以在个体之间分担,从而使群体内的其他成员能够专注于其他类型的任务。如果你能确定我在注意敌人,那么你就可以花时间解决其他问题。另一种可能性(并非排斥第一种可能性)被称为能力库假说:“个体成功的概率本质上是不同的,因此,更大的群体更可能包含具有特定技能、个体倾向或过去经验的个体”,这使得给定的群体更有可能解决给定的问题。
一些关于人类的研究表明,能力库假说是有道理的,但本月发表在《美国国家科学院院刊》Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上的一项新研究首次用野生非人类动物:鸟群,来检验这一假说。
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群体规模的增加可能只在达到某个点之前提高效率,之后效率就会趋于平稳。例如,在非人类动物群体中,食物摄入量最初会随着群体规模的增加而增加,因为狩猎或觅食的风险会分摊到更多个体身上,从而使总体上可以消耗更多的食物。但是,一旦群体规模达到某个点,食物摄入量就会减少,因为个体之间存在竞争。而且,随着群体规模的增加,搭便车的可能性也会增加——就像我在中学课堂上一样——这也导致食物摄入量减少。
动物学家朱莉·莫兰-费隆和约翰·L·奎因来自牛津大学,他们结合了所有这些可能性,以产生两个预测。一种可能性是,存在一个最佳群体规模,如果效率的提高来自个体风险的降低,那么群体带来的净收益将最大化。另一种可能性是,随着群体规模的增加,解决问题的效率呈线性增长,而没有最佳群体规模。这将支持能力库假说,因为与较小的群体相比,更大的群体应该包含更多更有可能解决给定问题的个体。在第一种情况下,效率的提高仅仅是由于群体中存在更多个体。在第二种情况下,效率的提高是由于更大的群体带来的多样性的增加。
为了解决他们的问题,莫兰-费隆和奎因在英国牛津郡的威瑟姆伍兹地区的五个地点,每次设置了五个装置,持续五到七天,以研究野生的大山雀(Paris major)和蓝山雀(Cyanistes caeruleus)鸟群。所有在威瑟姆出生或繁殖的这两个物种的个体都带有小型转发器标签,扫描仪可以使用这些标签来识别特定的个体。这些装置由装有葵花籽的容器和两个连接的杠杆组成。按顺序拉动杠杆,无论顺序如何,都会有三十颗葵花籽掉落到容器中,供它们食用。
他们发现,较大的群体确实比小群体更有效地解决问题。但是,这一发现背后的机制是什么呢?他们发现,如果一个群体中只有一个之前解决过问题的个体(记住,这些装置放置了5-7天),就会提高该群体的解决问题效率,但即使在控制群体规模的情况下,这种效应仍然存在——所以这并没有真正告诉我们关于能力库假说的任何信息。
研究人员接下来做的是只关注幼稚鸟类——即以前没有解决过问题的个体——的解决问题尝试。在这种情况下,与整个样本一样,效率确实随着群体规模的增加而提高,而且,它是以线性方式提高的,而不是在某个最佳群体规模趋于平稳。如果能力库假说是正确的,那么这是预期的:效率的提高是由于存在更多有潜力解决问题的个体,而不仅仅是由于存在具有先前经验的个体。他们还发现,较大群体中的每个个体都能够比小群体中的个体吃到更多的种子,无论该个体是否自己能够解决问题!
值得注意的是,解决问题效率的提高不仅仅来自群体中更多的个体,而是来自更强的个体多样性。研究人员写道:“群体决策中多样性的优势才刚刚开始被研究,最近的理论和实证研究表明,集体多样性有时可以胜过个体能力……认知能力、应对方式或运动倾向的更高多样性可能有助于山雀群体解决新问题,并超过降低捕食风险带来的影响。”
那么,社交性的一个适应性益处可能是,在人类和非人类动物中,在解决新问题时效率更高,这是由于多样性的增加。这值得考虑,特别是对于工作场所和实验室而言。
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