自然科普:会用“兵法”的,可不只高启强


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自打《狂飙》开播以来,“学习兵法”就成了很多人关注的事,到处都在卖“高启强同款”兵法。可是在自然界,在残酷的竞争和进化之手的推动下,很多昆虫早已运用各式各样的兵法,将瞒天过海、无中生有、以逸待劳这样的“计策”玩得花样百出了。

不过,在很长很长的时间里,昆虫们只是默默地使用着这些计策,不为人所知。人类对这些出类拔萃的兵法实践视而不见,完全觉察不到它们的存在——否则,剧集中的高启强捧读的就该是《虫子兵法》了吧。

这种情况的改变要到 19 世纪才会发生。咱们还得从一位英国“虫子专家”亨利·贝茨讲起。

1848 年,贝茨和阿尔弗雷德·华莱士一起踏上了远赴南美洲的航船。当时,他们并不知道,他们在未来会成为科学史上声名烜赫的人物。

自然科普:会用“兵法”的,可不只高启强

亨利·贝茨,图片来源:Wikipedia

贝茨于 1825 年 2 月 8 日出生于英国莱斯特。他自幼喜欢昆虫,业余时间都在图书馆自学昆虫学知识,18 岁就已经公开发表论文了。一开始,贝茨只是收集英国本地的昆虫,但是本地的种类实在是太有限了。真要想研究昆虫,应该去生物多样性丰富的南美热带地区。1848 年,他华莱士一起从利物浦出发,经过两个月的航行,终于到达了南美的帕拉。在这里,他待了足足 11 年。

对于喜欢蝴蝶的贝茨来说,从英国到巴西,就像是老鼠掉进了米缸。在他的科考游记《亚马逊河上的博物学家》中,我们可以看到这样的数字:在当时,英国群岛的蝴蝶总数仅有 66 种,整个欧洲是 321 种,而在帕拉,步行一个小时就可以发现 700 多种蝴蝶。帕拉的蝴蝶不仅物种多样,色彩和花纹也足够惊艳,在街边就能看到色彩鲜艳的各类凤蝶,若是在森林里,还能看到流光溢彩的闪蝶和艳丽夺目的蛱蝶。

在观察这些蝴蝶时,贝茨发现,飞得最慢的往往是那些色彩最鲜艳的蝴蝶。按理说颜色醒目的蝴蝶很容易被捕食者发现,如果这些蝴蝶飞行速度慢,不畏惧捕食者,那就说明它们有毒或者难吃。贝茨还发现,在这些蝴蝶里,绝大部分是常见的、同一类的蝴蝶,它们是蛱蝶科釉蛱蝶族和绡蝶族的蝴蝶。混在其中一起活动的,还有极少数的粉蝶科袖粉蝶属的蝴蝶,它们与“大部队”颜色和形态相似。贝茨推测,这些粉蝶会不会本身没有毒性,通过模仿有毒的蝴蝶,以此来保护自己呢?

事实证明了他的推测,釉蛱蝶族的蝴蝶幼虫多以有毒的西番莲科植物为食,绡蝶族的蝴蝶喜食有毒的茄科植物,它们都以这种方式积累毒素作为自身的化学武器,并把毒性保留到成虫阶段。它们的幼虫和成虫都有鲜艳的体色警告捕食者“别吃我”。在今天,我们已经知道这种防御方式叫作“警戒色”,即有毒或者“不好惹”的动物用富有警示意味的颜色对天敌发出“警告”。而袖粉蝶幼虫吃豆科植物,本身无毒,通过模仿有毒蝴蝶的外形来躲避天敌。贝茨把这种现象命名为“拟态”。

自然科普:会用“兵法”的,可不只高启强

南美蝴蝶的贝氏拟态。左排竖列1-4、中1 均为无毒的袖粉蝶属蝴蝶;右排竖列1-2 有毒的蛱蝶科绡蝶族蝴蝶;右排竖列3-4 有毒的蛱蝶科釉蛱蝶族蝴蝶。图片来源:Wikipedia

在生物学中,一种生物通过模仿另一种生物或者非生物欺骗天敌获得好处的现象叫作拟态。拟态必须满足三要素:拟态者模仿对象受骗者。只有证实拟态者通过模拟模仿对象成功迷惑了受骗者,才能证明这是一个拟态现象。拟态有很多种不同的分类,贝茨发现的这类无毒、可食的蝴蝶通过模仿有毒、不可食的蝴蝶来欺骗天敌获得保护的行为,被称为贝氏拟态(Batesian mimicry)。简单地说,贝氏拟态就是一个不怎么“厉害”的物种,通过模仿另一个“厉害”的物种来迷惑捕食者的现象。翻译成兵法,大概就是无中生有、瞒天过海一类的计策吧。

贝氏拟态在生物界非常普遍,在北美洲有一个著名案例——无毒的黑条拟斑蛱蝶通过拟态有毒的黑脉金斑蝶骗过捕食者。此外,有 2000 多种无脊椎动物会通过模仿昆虫界的“小霸王”——蚂蚁来保护自己,这些都属于贝氏拟态。

自然科普:会用“兵法”的,可不只高启强

有毒的黑脉金斑蝶斑蝶(左)与无毒的黑条拟斑蛱蝶(右),图片由作者三蝶纪提供

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拟态蚂蚁的蜘蛛——蚁蛛,图片由作者三蝶纪提供

贝氏拟态的发现,帮了达尔文一个大忙。1859 年,达尔文的《物种起源》出版,提出了自然选择推动生物进化的自然选择学说。同年,华莱士也发表了一份与之结论类似的手稿。在当时的社会掀起轩然大波。

当时的人们信奉的是 “自然阶梯”理论(scala naturae),也叫“存在之链”(Chain of being)。最早由亚里士多德提出,后为神创论者改编。该理论认为世界上的生物由生命之链连接,分高低不同的等级,最低等的是诸如岩石的无生命的物质,然后是植物、低等动物、高等动物、人,再往上是天使,最顶端是上帝,上帝创造了其下的万物。链条里的每一环都不能随意移动,所有的物种都一成不变。

尽管达尔文在《物种起源》里提供了大量证据论证,物种并非一成不变,而是会随环境变动发生长期而缓慢的改变,还是遭到了很多人的质疑。昆虫学家沃拉斯顿宣称,蝴蝶就是一成不变由神创造的,蝴蝶的存在证明了达尔文理论的错误。

贝茨是达尔文的“迷弟”和进化论的坚定支持者,1861 年,贝茨给达尔文写了一封信,他告诉达尔文,他有证据可以证明他的自然选择学说:一些无毒的蝴蝶能根据周边其他蝴蝶的情况,在短短几代的时间迅速改变自己的颜色,利用拟态来模仿有毒的蝴蝶躲避天敌。

收到贝茨的信,达尔文兴奋不已。他也没想到,物种的改变和进化过程,也可以发生得如此迅速。他鼓励贝茨将他的研究成果写成论文发表。而后,贝茨的论文发表在 1861 年的《林奈学会学报》上,达尔文亲自为其撰写了评论,有业界大牛推荐加持,文章自然引起了重视。这篇论文不仅有利地反驳了沃拉斯顿等人的质疑,也标志着拟态理论的诞生。

捎带一提,贝茨当时也发现有毒的蝴蝶之间形态非常类似,但是他并没有对此作出深入的思考和解释。这一疏漏由同样在南美进行蝴蝶研究的德国昆虫学家弗里茨·缪勒填补。缪勒提出,有毒的蝴蝶之间也会互相模仿,就像是“共享”了同一个色系和外形的长相,使得天敌不敢取食它们。这一理论后来被称为“缪氏拟态”(Müllerian mimicry,也称穆氏拟态),指的是“厉害”的生物通过互相模仿,避免被捕食。这多少就有一点兵法中以逸待劳的意思了。

自然科普:会用“兵法”的,可不只高启强

不同釉蛱蝶之间的缪氏拟态,图片来源:Wikipedia

贝茨在南美的 11 年里采集了近 15000 种标本,其中 8000 种都是新种,大部分标本现今收藏于伦敦的英国自然历史博物馆。回国后,贝茨任职皇家地理学会的助理秘书,后又被聘为皇家昆虫学会的主席、林奈学会和皇家科学学会的研究员。他留下的贝氏拟态理论现今仍被广泛研究于各个领域。

作者:三蝶纪 中国科普作家协会会员、中国科学探险学会专家报告团成员、科普中国特聘专家

审核:石旺鹏 中国农业大学昆虫学系教授

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