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雞群之間,也存在社會階級制度?——《動物們的青春》

臉譜出版_96
・2021/07/17 ・4058字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 作者 / 芭芭拉‧奈特森-赫洛維茲 (Barbara Natterson-Horowitz)、凱瑟琳.鮑爾斯 (Kathryn Bowers)
  • 譯者 / 嚴麗娟

當家作主

時值一九○一年,在挪威的奧斯陸,一名六歲的男孩在農舍後院玩耍,他將和父母在這棟租來的房子裡度過夏天。那房子裡有一群雞,而小男孩很聰明、被保護得好好的,擁有很強的直覺,他每天都在觀察這些雞。他幫每隻雞都取了名字,也記住每隻雞的怪癖和關係。然而,夏天結束了。必須離開這些雞讓心緒敏感的男孩感到很難過,他整個冬天都在思念牠們。

隔年春天,他央求母親讓他養一窩自己的雞。他母親或許是出於疼愛自己的獨生子,或者只是希望在挪威漫長的夏日裡能讓孩子有事情做,又或者她想把握機會,激發孩子對科學的興趣,抑或是培養他的責任感。不論如何,她答應了。男孩的夏天又有一群雞陪伴。

男孩央求母親讓他養一窩自己的雞。圖/Pexels

隔年,男孩養了更多雞,就這樣維持幾年後,他已經花了數百個小時觀察這些雞。心思早熟的他十分注意細節,記下雞隻所吃的食物、食量,以及牠們下的蛋。他也記錄每天的天氣,試著釐清天氣對母雞的影響。但他最有興趣、最喜愛的則是描繪雞隻之間的關係。他畫出一頁又一頁複雜的三角形和示意圖,記錄雞隻在階級制度中的輪替方式。日復一日,他能注意到雞有沒有生病,以及生病與否對群體的穩定性及爭鬥有什麼意義。

這名男孩在十歲時注意到的事情就是「啄序」(pecking order)。多年後,到了一九二二年,二十八歲的索列夫.雪爾德拉普-艾貝(orleif Schjelderup-Ebbe)正式發表他的研究結果,他的文章被刊登在德國的《心理學期刊》(Zeitschrift für Psychologie)上。即使到了今日,「索列夫對雞隻社會及個體心理學的貢獻」仍然替我們在了解生物階級和地位這個古老而有力的結構時,奠定了基礎。十歲男孩在雞群中觀察到的階級排列本能,在自然界的其他物種中也可以找到,例如大象、浣熊、魚類和爬蟲類,當然還有鳥類。此外,人類也會有階級排列的現象——而且在 wildwood 時最為強烈。

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基本上,個體未來的地位在野莽期時就已經定型。年輕動物在青少年時期的順位和排序會決定牠們在族群中的定位,以及未來一生的歸屬感。有些動物無法決定自己會被評判到何種地位:因為生來便是如此;有些動物可以學習或建立地位,而只有極少數的個體能夠改變它。

所有的動物,包括青少年在內,都會打量彼此的體型、力氣和魅力。牠們會評估對方的年齡、健康狀況及生殖潛力,並用游泳、飛行及打鬥等身體能力互相比賽、炫耀。在成年之前,動物們也會精明地評估家人、朋友和敵人的能力。社會團體的接納或拒絕都會影響到牠們未來的機會。動物在這個生命階段承受著極大的壓力,牠們要好好表現自己。理由非常充分:因為賭注很高。

不論什麼物種,步入成年都意味著動物要接受評鑑。

不論什麼物種,步入成年都意味著動物要接受評鑑。圖/Pexels

地位的強烈引力

既然有地位、階級、定位、位置、等級、序位、聲望這麼多種說法,那就直接統稱人氣吧,或者用現在學生直率的語言——「實用度」也不失精確。不論用什麼詞語來形容,社會階級——即個體在群體裡的位置——是塑造個人認同的強力因素。

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對人類以外的動物來說,社會階級的重點或許不在身分認同,但其對個體的生存方式仍有深遠的影響。社會階級決定動物能吃飽還是會餓死、有後代還是無法生育、會受到保護還是會被推到狼群面前。因此,動物寧可選擇忍受折磨、丟下食物、放棄交配及背叛其他同伴,確保自己不會被群體冷落或驅逐。對社會性動物來說,階級地位或許就像重力,看不見卻又影響甚鉅,無法逃避。階級地位的影響力無所不在,不僅決定動物一輩子的生活方式,也決定動物會如何對待其他動物。

自然界中,動物在群體中的地位愈低,活得就愈悲慘。階級較高的動物能獲得較多食物、領域及其他資源。而不懂得運用策略徵召同伙和避敵、不把注意力放在同儕身上,或忽略旁觀者,都可能會讓動物失去原本可能屬於自己的資源、活動範圍和伴侶。舉例來說,欄舍裡階級最高的公雞享有宣布黎明到來的特權—牠第一個啼叫,在牠報曉前,想與牠競爭的下位者都必須克制啼叫的衝動。占有優勢地位的雌倉鼠不讓下位者的胚胎著床。高階的螯蝦占走溫度恰好是攝氏二十四度的地點,把下位者趕到水溫較高或較低的地方。階級最高的信鴿占領最高的棲木。階級最高的魚能游在魚群的最前面,那裡水中的氧含量最高,魚糞最少。地位低的魚兒則在魚群的最後面。

階級最高的魚能游在魚群的最前面,那裡水中的氧含量最高,魚糞最少。圖/Pexels

這還不只是舒適度的問題。被分配到底層就像對動物判下無期徒刑,有時候甚至是死刑。階級高的動物享有群體中最幸運、最安全的位置,所以牠們不太可能被掠食者攻擊、抓走和吃掉。階級較高的烏魚占有魚群內部的位置,遠離會被掠食者攻擊的危險外圈;階級低的魚則常被推往「危險區域」,但不一定是最外圍。階級較低的動物通常會保持較高的警覺性,查看有沒有掠食者,因此牠們睡得比較少,即使能睡,也睡得不安穩。階級高的動物比較有安全保障,階級低的動物則比較容易碰到危險。

動物能從群體生活中獲得一些益處。在多雙眼睛的共同監視下,群聚比落單安全,個體不用怕被掠食者攻擊。分享資源和資訊能提升效率,餵飽大家的肚子。年輕的成員也可以在群體中先學習成長,再負起責任。然而,當個體聚集在一起時,明確的社會結構和規則可以減少衝突,階級制度也可以維護動物群體的秩序,提高生產力。

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階級地位較高的成員能優先享有食物、領域、伴侶和避風港,牠們也會極力防衛自己的位置和特權。為了保命,動物必須認清自己在群體中的位置,大腦系統會隨時警示牠們社會地位的升降變化。神經化學訊息會刺激動物調整行為,回應周圍的混亂不安。就我們所知,當非人類的動物感受到這些神經化學「地位訊號」時,能產生討厭或愉悅,或介於兩者之間的感受。但當人類接收到相同的神經化學地位訊號時,則會出現情緒。事實上,我們的情感生活來自覺察自身地位的生理本能,而這源於我們的動物祖先。動物能意識到自己的地位,而社會地位的變化或許會替牠們帶來機會,也可能造成死亡。

動物若不能深入了解整個社會階級制度有多麼複雜,或許會錯過提升地位的機會,但若搞不清楚自己的位置,引來的卻可能是攻擊,或讓自己被殺或被驅出團體。社會性動物會觀察、評估日常社會生活中所有微小的細節,除了找尋提升地位的機會,也要留意和避免災難性的事故發生:地位滑落。

為了生存,動物必須迅速察覺自身地位的下滑。

動物若不能深入了解整個社會階級制度有多麼複雜,或許會錯過提升地位的機會,甚至讓自己遭受攻擊。圖/Pexels

天使的啄序

年幼的索列夫注意到他養的雞有啄序,而在很多個世紀前,神學家也為天堂裡的天使安排了階級。他們草擬出複雜的階級制度(hierarchy,字面意思即為hieros=神聖的,arkhia=統治),從頂層嚴厲的熾天使和智天使,往下到最底層性情溫和的大天使和一般天使。熾天使有一項特權,就是能坐在最靠近天神的寶座上。另一方面,低階的天使必須花時間照管人類比較沒那麼重要的事務。定義明確的階級制度是有組織的系統,個體在其中的地位有上下之分。

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雪爾德拉普-艾貝注意到,啄序的形成非常迅速。當雞隻加入團體,不可見的新秩序便慢慢開展,隨後,每一隻母雞就都知道自己的地位在哪裡。

當階級制度面臨變動時,會先中斷幾秒,接著雞群回復(看似)平和且運作順暢的團體。從字面上來看,「啄序」指的是雞隻用嘴喙維持的階級制度。最高層的雞可以隨意啄雞群裡的其他母雞。而比牠低一級的雞,除了最高層這隻,也可以亂啄其他母雞。排第三的雞除了前兩隻,其他的雞都可以啄……依此類推。

從母雞的「啄序」可以判斷母雞在群體中的地位。圖/Pexels

動物中有很多不同的階級類型。有的專制,有的結盟,有的呈三角關係,也有的穩定不變或者彈性多變。人類與許多物種的階級制度通常是線性的。人類天生擁有深植在內的能力,能明白自己的階級,以及知道自己適合扮演團體中的何種角色。麥克.貝克夫(Marc Beko-)是個動物行為學家,他說:「社會性動物,例如人類……天生就會替自己分配階級,有人在最上面,有人在最下面,群體其餘的成員則排在這兩點中間。」

在我們繼續探索地位如何影響動物的生活之前,要先了解「階級」(rank)和「地位」(status)這兩個詞雖然看似可以互換,且常被混用,社會科學家和動物行為學家卻會加以區分它們。階級是動物在團體中的絕對位置,會盡可能以最為客觀的方式計量。相反地,地位不是客觀的度量,而是對階級的「覺察」。地位高低取決於群體中其他成員的想法和決定。地位和階級可能一致,但也可能不同。以人類生活中的實例來看,就像大家都相信某個家庭有好幾百萬美元的財富,實際的身價卻沒有那麼高。他們的階級(有多少錢)低於他們的地位(公眾所察覺到的財務狀況)。群體裡的每一隻動物都有自己的階級和地位。這是畜群、鳥群和魚群中極為複雜的差異性,但外行人初看會覺得不明顯。

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——本文摘自《動物們的青春》,2021 年 5 月,臉譜

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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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【成語科學】馬首是瞻:從成語看出群居動物的階級制度
張之傑_96
・2023/08/16 ・968字 ・閱讀時間約 2 分鐘

孔子寫的《春秋》,是五經之一,記載魯隱公元年(前 722)至魯哀公十四年(前 481)的歷史,是中國最早的一部編年體史書。《春秋》的文字極其精簡,不解釋的話,根本就讀不懂。解釋《春秋》的書有3本,其中大家最熟悉的就是《左傳》。

以魯襄公十四年夏來說,《春秋》的經文是:「夏,四月,叔孫豹會晉荀偃,齊人,宋人,衛北宮括,鄭公孫蠆,曹人,莒人,邾人,滕人,薛人,杞人,小邾人,伐秦。」不要說小朋友看不懂,章老師也看不懂啊!

然而看了《左傳》的解釋就弄懂了。大意是說,魯襄公十四年夏四月,晉國將軍荀偃,帶領 15 個小國的軍隊攻打秦國,他下令:「雞鳴而駕,塞井夷灶,唯余馬首是瞻。」(雞叫時駕車,填塞水井,推平爐灶,看著我的馬頭決定方向。)由於兩位副將沒聽命令,使得這次軍事行動無功而返。

《左傳》上的這段話,就是成語馬首是瞻的出處。這個成語比喻願意聽從指揮或願意跟隨別人。讓我們造兩個句吧。

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班長品學兼優,又有領導能力,同學們唯他馬首是瞻。

這個案子是您提出的,我們願意馬首是瞻,全力配合。

那麼馬首是瞻可有科學上的說法?當然有了。如果將「馬首」解釋成「領頭馬」,這個成語也完全成立。馬是一種合群的動物,一群野馬,或放養的家馬,都有一隻領頭馬——通常是匹健壯的雄馬。領頭馬往哪跑,其他馬兒就毫不遲疑地跟著,所以牧人捕捉放養的家馬時,只要降服領頭馬,就能控制住整個馬群。

馬是一種合群的動物,一群野馬,或放養的家馬,都有一隻領頭馬。圖/pixabay

其實群居動物通常都有個領袖,馬如此,綿羊也是如此。羊群對領頭羊的服從性更強,只要領頭羊在前領導,其他的羊兒就會自動尾隨,新疆曾發生多起羊群跟著領頭羊跳下懸崖的慘事呢!

群居的猴子,具有明顯的階級制度。以台灣獼猴來說,每個群體有十幾隻到幾十隻不等,都有隻健壯的雄猴當猴王,大家唯猴王馬首是瞻。猴王享有交配優先權,群體中的幼猴大多是他的子女。

家雞也是群居動物。在雞群中,根據社會地位,決定進食的先後,這個現象稱為「啄序」。社會地位最高的,是隻雄糾糾氣昂昂的大公雞,牠享有進食和交配的優先權,大家唯牠馬首是瞻。

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張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。

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由混沌到秩序:螞蟻如何找到覓食的最佳路徑?
活躍星系核_96
・2014/05/27 ・1497字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 591 ・九年級

本文由民視《科學再發現》贊助,泛科學獨立製作

credit: CC by screenpunk@flickr
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編譯 / WuDaoer Tsai(任教淡江大學,研究複雜網路)

生物學家知道,單一螞蟻找尋食物是隨機的,然而群體螞蟻的覓食行為卻遠遠超越隨機模式。一份即將發表於《美國國家科學院期刊》(PNAS)的研究顯示:動物的移動行為,在某些時機點會由混沌的轉變成有秩序;而這樣的轉變是以不預期的自組方式所產生。了解螞蟻有助於分析類似的行為,例如:人如何在網際網路中瀏覽。

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「蟻群有巢穴促使它們需要策略將找到的食物帶回去。」研究的作者,同時任職于北京郵電大學網絡與交換技術國家重點實驗室資訊安全中心,以及德國波茨坦氣候影響研究院的李麗香(Lixiang Li)說,「我們認為這一項因素,至今被大大地低估但實際上卻是主導它們行為的因素。」

沿路遺留味道

中德兩國的研究團隊,將幾乎所有已知有關螞蟻覓食的行為,化成方程式跟演算法並送進電腦裡。團隊假設蟻群複雜的覓食行為分成三階段:一開始,尖兵螞蟻用混亂的遶圈圈方式;等到疲憊了,它們就回到巢穴裡休息與進食;若是其中有些螞蟻在巢穴附近發現食物,就攜帶一小份回到巢穴裡,同時沿路就遺留下費洛蒙化學訊號。接著,其他的螞蟻沿著這個味道去找到食物,並且也帶一小部份回到巢穴。此時,它們的合作作用依然很弱,因為沿著路徑的費洛蒙很稀少。但由於蟻群數量龐大,許多螞蟻會由不同的路徑找到食物並且帶回巢穴裡,因此會有許多不同的費洛蒙路線。

最終會出現最佳化路徑:因為費洛蒙具揮發性,較短路徑的味道會比較強烈。也因此更多的螞蟻會依循這較短的路徑,留下更多的費洛蒙,如此便產生了自我強化效率的效果。與持續混亂的螞蟻覓食行為比較,這樣花費較少的行徑時間與能量。

很重要的,研究人員發現,單一螞蟻的經驗成就了整體覓食的行為,這是之前研究所忽略的。較老的螞蟻對巢穴周遭較瞭解,對較年輕的螞蟻而言,與其說是有效貢獻於找尋食物,毋寧說這是個學習過程。

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高度有效率的複雜網路

「單一螞蟻並不聰明,但集體的行為,我不得不認為,在某方面而言,是可以稱為有智慧的。」主持「跨領域觀念與方法」研究團隊的共同作者糾爾根.寇斯(Jurgen Kurths)如是說。「自我組織的原則早在魚群行為中就有發現,但蟻群的返家行為更形有趣。研究螞蟻覓食行為在生態學上有其實際重要性,此研究的作者主要是對了解非線性現象的基本樣貌有興趣。」

「螞蟻群體形成一個有效率的複雜網路。」寇斯(Kurths)解釋,這是我們在許多自然與社會系統中均可發現。因此,研究蟻群所發展的數學模型,也適用於一些具有返家共同特徵但是非常不一樣的生物,例如信天翁。這項研究亦帶給各種領域-例如網頁服務演化與智慧傳遞系統-裡的人類行為模式一個新觀點。

資料來源:From chaos to order: How ants optimize food search. Phy.org [May 26, 2014]

研究文獻:Li, L., Peng, H., Kurths, J., Yang, Y., Schellnhuber, H.J. (2014): Chaos-order transition in foraging behavior of ants. Proceedings of the National Academy of Sciences, Early Edition: DOI: 10.1073/pnas.1407083111

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia