生物集群与哪些因素有关

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Nmax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44％、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)，此时的Nmax 可以看成是集团的最大活动范围内可以出现独立活动集团的个数。这样，它们之间的协同效率Es则可由式(1)给出，并且当Nmax的值满足式(2)时，Es有最大值。

地球上绝大多数物种的分布范围，都远比其理想活动范围大，有些物种甚至遍布世界各地，但其个体的最大活动范围显然是没这么大的。

对于没有文化现象的物种来说，其各方面集群效应都无法超出Sl，。这样，某一种群常常都是以Sl 为单位划分为多个互不相干的群落，这些群落的密度特征一般都是自发构成的。

大部分协同活动，一般都具有提高整个种群的适存能力的效应。并且，它还是促成其产生文化现象的动因之一，而文化现象又反过来使种群的协同效率超出44％的最大极限。比如说：一群狼在猎食活动方面进行协同，参与协同的个体数目越大，猎捕的效率也越高。然而在另一方面，捕猎后的争食又使得其个体间相互干扰，从而使整个猎食过程的总效率仍然处于较低水平。

然而，如果此狼群具备了由文化现象建立起来的社会阶层，那么处在高阶层的个体就会根据大家默认了的分配方案，在稍有些不公平的情形下将猎物分给大家，从而使整个协同活动的效率得以提高。

四 集群对策效应

当某一物种的分布密度足够大时，同类之间的相互影响就会占主导位置，从而使得其内的每一个体都处在由同类所构造的环境之中。

这种个体间互为环境因素的架构是互补的，其情形可以比喻为一块分割成多个小块的平面，当某一小块占据的面积扩大一些，在它周围的小块就会被挤小一些。生物群落个体间的关系也是如此，当某一个体占据了更大利益时，周围其它的个体则只能拥有较小的利益。

分布密集的生物种群的这种关系结构，属于一种社会现象，它使得种群内的每一个体都处在不同的社会环境中，从而形成某种社会性的体制。此体制的运作所产生的效应，一般都具有使种群中的个体间冲突得到某种方式的平衡的作用。

当然，由于一般的社会体制还具有引发社会性矛盾的效应，所以常常是社会体制解决了一些问题，却又构造了另一些新问题，而新的问题又要使用新的社会体制来解决。这样，其相应的社会机构就在发现矛盾--解决矛盾的交错循环过程中不断庞大起来，如图17所示：

直至新出现的社会问题无法被解决掉，社会机构便不再增大了。建立和发展社会机构的主要动因是群落中个体之间的相互作用。一般来说，密度较大的群落，都可自发地形成一套社会体制。群落一散，社会体制就随之消失。当然,这是指含有解析性集群效应的群落。

初始的社会体制只能解决个体间争斗这类简单的问题，其社会机构较为简单，它通常是既可以有效地解决问题，而又不会带来太严重的社会性矛盾。因而其稳定性较强，发展速度也较缓慢。

结构复杂，秩序严谨的社会架构是一种文化现象。它必须是种群的平均思维分析能力达到足够高的水平时，才会出现的一种现象。并且如果其文化产生灾变，则种群将无法维持现状。人类，就是这种需要由文化现象来维持现状的种群。

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