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相爱相杀:不同生物之间如何相处?
读者,你好。欢迎来到《进化论 50 讲》,我是王立铭。
这一讲,我们继续讨论生物世界中的增长方法论。
生物多样性的增加,除了体现在物种数量的增长、身体结构特征的多样化之外,还体现在同种生物之间、不同物种之间相处方式的增长上。地球生物圈之所以生机勃勃,固然是因为千万物种栖身其中,但更是因为它们彼此水乳交融、配合无间。这是一种也许爆发力没那么强,但却呈现出无穷包容性和创造力的增长方式。
接下来,我们就分三个方向看看生物之间的关系能呈现出哪些多样性的方式。
竞争关系:两败俱伤或生态位分离
第一个方向是比较直接和残酷的,我称之为“竞争关系”。
如果两个物种身处同一环境,生存方式又高度类似,那就容易出现你死我活、非此即彼的竞争关系。在实验室环境里,相互竞争的物种会出现所谓“竞争排除”的现象,以一方取得压倒性胜利、另一方彻底退出该生存环境为终点。
只不过在自然界,我们很少直接看到竞争排除现象正在发生。
这倒不是说自然规律多么仁慈,实际上我们也知道,物种入侵很多时候就伴随着惨烈的竞争排除。比如在 300 万年前,巴拿马地峡形成、北美洲的动物进入南美洲之后,南美州的土著——袋鼠的亲戚——袋剑齿虎就灭绝了,原因很可能是,来自北美大陆的剑齿虎与之直接竞争食物和栖息地。
之所以竞争排除的事情在我们身边似乎并不那么常见,更可能的原因是时间。两个物种因为生存方式高度类似而产生竞争,直到竞争出一个你死我活的结果,这个过程是非常快的。而我们个体能直接观察到的大自然,无非只是进化历史中一个极其短暂的时间断面,于是很少看到正在进行中的竞争排除,只能看到竞争排除的结果。这很正常。
那么,竞争排除的结果是什么呢?
最简单的当然就是一胜一负,胜者独霸一方,败者销声匿迹。但在很多时候,生物还给出了另一种答案——生态位分离。
这个概念在前面讲生存竞争的时候提到过,这里不多说了。我想强调的是,在很多人的眼里,生态位分离会被看成是竞争失败一方无奈的选择。其实不然,它应该被看成是物种在竞争中共同的选择。只要不是一方兵败如山倒、一方速战速胜,生态位分离就是对双方都有利的选择。
道理也不难理解。假设两个物种的生态位本来是高度重叠但略有不同的,那生态位重叠部分的生物个体,不管是获胜还是失败,面临的生存竞争显然都更剧烈,生存和繁殖的机会都会受到影响,无非是胜者影响小一点、败者影响大一点而已。
这样一来,在同一物种内部,处于生态位不重叠区域的个体就有更大的生存和繁殖机会。久而久之,两个物种会同步表现出远离竞争核心区、向生态位边缘“迁移”的趋势,最终实现生态位分离。
到这个时候,两个物种之间的竞争烈度会大大降低,甚至消失,进入“井水不犯河水”的生存状态。这个道理挺像《孙子兵法》所说的“不战而屈人之兵”“上兵伐谋,其次伐交,其次伐兵,最下攻城”。
只要进入短兵相接的作战,杀敌 1000 总要自损几百,胜率再高,也没有不打仗、埋头繁殖的效率高。
掠夺关系:捕食和寄生
物种之间关系的第二个方向,我称之为“掠夺关系”。
这种关系的表现是,一个物种的生存和繁衍,部分甚至全部依赖于另一个物种所提供的资源。这种掠夺可以是赤裸裸的,比如草食动物食草,自己又被肉食动物捕食;也可以比较隐蔽,比如人体中的寄生虫、细菌和病毒,专门吸附在大鱼身上吃大鱼的残羹剩饭的鮣鱼,还有缠绕在大树上偷取养分的寄生植物菟丝子。
按常理推断,在掠夺关系里,被掠夺者是弱势一方。被吃掉的自不必说,生命可能都没了。就算是比较隐蔽的寄生关系,被寄生的生物一般也要付出代价,比如,寄生生物总要掠夺一部分宿主的养料。顺着这个道理想下去,你可能天然会有一种道德判断:掠夺者是坏的,消灭它们对被掠夺的生物是有好处的。
但我必须提醒你,这种想法大错特错。和上面讨论的生态位分离的问题类似,两个物种如果能形成一种稳定的关系,哪怕是捕食和被捕食、寄生和被寄生这种看起来完全是一方得利、一方受害的关系,也一定是对两者都有价值的。
这种价值至少有这么两个方面:
- 第一,掠夺者的存在,可能还帮助了被掠夺者的生存和繁殖。
在非洲塞伦盖蒂草原,人们发现,草食动物的啃食会刺激植物补偿性的生长。也就是说,被吃掉一部分叶片这件事会让草长得更茂盛。更有意思的是,草原上的食草动物追水草而居,每年都会发生两次大规模迁徙。这样一来,被食草动物啃食过一轮之后,幸存的植物反而能在竞争者较少的环境里旺盛生长,为自己的生存和繁殖创造条件。
- 第二,掠夺者的存在提供了一种特殊的自然选择压力,对于推动被掠夺者的持续进化是有价值的。你如果熟悉“鲶鱼效应”这个概念,就应该很容易理解这种选择压力的重要性。
还是拿捕食和被捕食这种关系来说。如果不存在捕食者,被捕食者之间当然还会存在彼此的竞争,也会因此形成和分化出新物种。但有了捕食者这个额外的压力,被捕食者进化的想象空间就大多了。
比如,被捕食者可以进化出让天敌难以下嘴的化学成分,例如含有神经毒素 TTX,一吃致命的蝾螈;含有危险的植物血凝素和皂素的豆角;含有引发口腔痛觉反应的辣椒素、专门防止哺乳动物吞食的辣椒等等。
类似的,被捕食者可以发展出坚硬的铠甲和尖刺,让捕食变得代价高昂;可以跑得更快,让捕食者知难而退;也可以进化出酷似周围环境的伪装和酷似危险生物的警戒色。
如果没有捕食者的存在,这些进化方向和生存方式是无法想象,也不太可能出现的。道理很简单。合成毒素、长出铠甲、跑得更快、长出变装,都要消耗额外的资源和能量,如果没有捕食者的压力,生物怎么会在这些方向上无谓的浪费资源呢?
而相应的,捕食者也同样会在被捕食者的驱动下找到相应的解决方案。比如,被捕食者合成了毒素,那捕食者也许可以进化出相应的、分解毒素的酶;被捕食者长出了铠甲,那捕食者也许可以进化出锋利的爪牙。
这样一来,掠夺关系的存在和竞争关系一样,也在持续推动生物的进化,塑造千变万化的物种以及物种之间的相处方式。
共生关系:始于利益,成于惩罚,终于共赢
物种之间关系的第三个方向,是“共生关系”。表现为两种生物之间彼此需要,一方的生存繁衍离不开另一方的支持。
人们常常会想当然的给掠夺关系赋予负面的感情色彩和道德评价,同样的,也会想当然的给共生关系赋予正面的道德色彩,把它看成一种美好的关系。但实际上,这大概也是人们自作多情。共生关系的出现还是利益驱动的,而它之所以能稳定存在,不是因为道德和温情,而是物种之间相互的制约和惩罚机制。
共生关系的出现本身并不奇怪,你甚至可以把它看成是一种特殊的寄生关系,无非不是一方掠夺、一方吃亏,而是双方都在同时进行掠夺罢了。
拿开花植物和传粉昆虫的关系来说吧。我们完全可以想象,在一开始,昆虫仅仅是因为寻找食物的目的来探索花朵,饱餐一顿花粉之后飞往下一朵花。但这个动作,无意间帮植物完成了传粉繁殖的使命。只要有了这种互惠的利益交换作为基础,两个物种就可以分别朝着加深这种互惠关系的方向进化。
比如在植物一方,花朵的颜色、形状、花蜜的含量、开花的时间都可能朝着帮昆虫找到自己、从而帮助自己传播花粉的方向持续进化;而昆虫一方,对食物的偏好、口器的形状、觅食的时间、自身的消化系统,也都可能朝着更好的把这种植物当成食物来源的方向持续进化。
和刚刚讲到的生态位细分的逻辑类似,很多昆虫和植物甚至形成了一对一的、极度专一的共生关系。
但我要提醒你,如果仅仅存在利益交换,两个物种是无法形成稳定的共生关系的。
还是拿植物和昆虫的关系来说。我们完全可以想象,在最初的“蜜月”期之后,两个物种也都可以朝着背叛的方向进化。比如,昆虫可能会进化出只拼命吃花蜜但拒绝传粉的类型,植物也可能进化出长得很好看、很能吸引昆虫来传粉,但就是不怎么提供花蜜的类型。
这些自私物种的出现是无可避免的,但这样一来,共生关系实际上就无法长期维持。所以,稳定的合作除了需要共同利益基础,还需要对背叛者的惩罚机制。在共生关系中也是如此。
这种惩罚可以是间接实现的。比如,如果昆虫变自私了,那么本来依靠它传粉的植物就无法繁殖,反过来就会影响这种昆虫的食物来源和它自身的生长机会。惩罚有时候也可以很直接,比如在不少案例里,共生关系的一方会发展出识别对方已经背叛、从而加以反制的能力。
在共同利益和惩罚机制的共同作用下,稳定的共生关系才能存在。
这一点,可能对于人类世界的合作也有同样的指导意义。
总结
这一讲,我们讨论了物种之间相处的三大类方式——竞争、掠夺和共生。
初看的话,两个物种的地位完全不同。竞争关系中的物种彼此是敌人,掠夺关系中的物种看起来分了优劣高低,而共生关系中的物种看起来互惠互利。
但跟着讨论你会发现,其实这三种关系的力量差不多。地球生命并不天然的好战,它们唯一的诉求就是生存和繁殖后代。
如果确实有别的物种挡了道,那只好与之刺刀见红的头对头竞争和对抗;但只要有机会,也对自己有好处,它们就随时会选择彼此分开、井水不犯河水,或者干脆互惠互利。生命不做道德判断,也并不觉得这些不同的相处方式有高下之分。
而正是伴随着物种之间相处方式的丰富,地球生命的生存空间被大大拓展。
下节预告
到这里,增长方法论就讲完了。从下一讲开始,我们进入课程的新模块,看看地球生物如何适应多变的地球环境。
我是王立铭,我们下一讲再见。
划重点
- 竞争关系中,除了一胜一负,胜者独霸一方,败者销声匿迹之外,在很多时候还有另外一个结果——生态位分离。
- 掠夺关系中,表面看起来常常是对一方又利、一方有害,但其实一定是对两者都有价值的。
- 共生关系中,稳定的合作除了需要共同的利益基础,还需要对背叛者的惩罚机制。