大量的动物(哺乳类,鸟类,鱼类,昆虫类)同时迁徙或者统一运动,是怎么组织起来的?

【周不润的回答(29票)】:

今年天气暖和的早,家门口的第一波大雁已经从荷兰过完冬天飞回来了,过几天估计都要陆陆续续地回来占领草坪。去年漫山遍野的它们从我头顶上方5-10米处飞过去的时候,我就在想,你们要是敢拉一点点东西下来,我就敢去掏你们的鸟蛋。结果回去一查,这些家伙叫白颊黑雁,人家貌似根本不在乎自己的鸟蛋……还好,后来发现,漫山遍野一起飞的情况很少,大多数是一小撮一小撮地飞。

所以就以鸟类迁徙为例吧。

现有的研究普遍认为迁徙是鸟类的本能,属于“刻在基因里”的到时间就会有的“冲动”。当气候、温度、日照或者食物分布发生变化时,候鸟们不需要有一个头领跳出来,握着小喇叭,号召大家集合出发。每只候鸟自然而然地就想换个地方。

当然,开始的时候不会是一只鸟拉上三五好友,就愣头愣脑地准备飞,或者像人类社会那样,一个公司一个学校地进行集体活动,迁徙大多数是以家族为单位的。我们常说的“一字形”或“人字形”的飞行队列一般就属于一个家族,到了该迁徙的时候,老鸟们开始飞,小鸟们自然跟上,这是自然界的印随现象。很多哺乳动物和鸟类出生以后会紧跟着它第一眼见到的较大的可移动的物体而走。在这样的机制下,由曾经有过迁徙经验的老鸟带着没飞过的小鸟们,熟悉路线和沿途的标志物等等,将这经验一代代地传下去。

迁徙过程中的确是有领头的家伙,无论是“一字形”或“人字形”。但往往不会是固定的,而是在整个过程中会不停变换。至于谁来做这个领导,想来应该跟年龄、经验、身体状况和家族中的地位有关系,但受限于技术手段,人们还难以对一个族群整个迁徙的过程进行跟踪监测,所以对谁能当领导这件事还是摸不太透。

不过呢,组织和领导这种东西还真没有想象中的神秘,人类都可以代替老鸟们完成。美国尼西达国家野生动物保护区的工作人员就冒充过老鸟,带从未迁徙过的小美洲鹤们进行了一次迁徙。美洲鹤是北美最稀有的鸟类之一,曾经野外群落只剩下21只,于是人们不得不圈养起来进行保育。由于老鸟的缺乏,工作人员在他们小时候就冒充他们的妈妈,获取小鸟们的信任。这里穿怪异的白色衣服是为了防止小鹤们把其他人类也认作妈妈(正常人不会穿这种衣服)。

在迁徙的时候,用了一架超轻型飞机带着它们前往目的地。小鹤们跟随的很好,而且这一次以后,就再也不需要飞机的带领了,每次迁徙的时候都可以自己飞。在这些工作人员的精心照顾下,07年就至少已经有266只美洲鹤了,现在应该更多了。可见,虽然还不能完全了解迁徙的机制问题,但人类已经可以根据观察到的现象,跟鸟类打成一片了,还是可喜可贺的。

哺乳动物的迁徙,跟鸟类有很多相似之处。至于鱼类和昆虫,长得太不可爱,不想理他们。好吧,其实我不会……

【翟乐的回答(4票)】:

个人印象所写,表达有误还望指出,见谅。。。。

在迁徙的过程中的相互关系其实是挺复杂的一个理论,自组织Self-organize,前面有人提到的复杂系统,乃至涌现理论(emergency)都有涉及。

鸟类,昆虫,鱼群,大地上的哺乳动物迁徙,都可以算作是群体运动,swarming behavior,是一种通过群体内部个体之间按照一定规则互相影响并对内部或外界因素产生回应的一种运动模式。

1988年craig raynolds 第一次在计算机里进行了模拟 并提出了三个基本运动规则:

1 separation:大意是物体之间保持一定距离,当距离过近会向远离的方向移动,过远则靠近;

2 alignment: 物体会按照周围单位运动的方向运动;

3 cohesion:物体会朝向周围单位的平均位置移动

自然界中具体的规则肯定比这个要复杂的多,比如说沙丁鱼遇到天敌,整个群体在保持基本原则的同时还会与捕食者之间产生规则,从最先反应的个体开始,信息传递至整个鱼群,来进行避让。或者是baitball, 鱼群形成像球体一样的形状,但是又保持互相之间的规则,来对天敌进行防御和恐吓。

当然 并不是所有动物都会有这种行为模式,同时还会受到很多环境因素,比如季节温度磁场生态环境等等影响。

对于这种运动的研究已经被用在了很多方面,电脑模拟,动态的形态生成,以及最优化答案之类的。 群里运动引发出来的最常见的理论研究是群体智能Swarm intelligence,这方面了解的不全面,题主有兴趣可以搜搜看。

【玉山子的回答(2票)】:

手机不知道为什么不能换行了。。。先勉强看回去改。。谢邀。鸟类的迁徙不像春游,需要有人组织和领导。在长期进化与对环境适应中,迁徙沉淀为一种本能,与水禽的印随,蜘蛛要结网,你要吃饭一样,是与生俱来的行为,是先天的反射行为。根据达尔文的理论,没有迁徙的都被冻死或者被饥饿的掠食者吃掉了。以至于基因频率由于自然选择发生了定向改变,使表型性状发生了相应的改变,于此鸟类迁徙的社会学效应和具体机制尚不明确,但可以肯定的是,光照、温度与生物信息素是关键因素。鸟类对于光照长短的感知非常敏感, 下丘脑的光线感受器与温度感受器发现日照变短、温度降低等环境因素变化后会通过激素与神经途径影响鸟类的行为,鸟类开始梳理羽毛并频繁进食以补充长途飞行的能量损耗。这项过程机制说简单也简单,就像你感受到春日的阳光而变得昏昏欲睡一样;说复杂也很复杂,一种动物行为涉及多种激素,多种反射,是非常精密的生命活动。鱼类洄游行为推想与鸟类类似,不甚了解。鱼类可通过侧线感受河水流速,温度,甚至方向。至于大雁等侯鸟迁徙时表现出的社会性行为,仍然不甚明确,动物智能究竟到达什么程度,也是近年来一直在研究的问题之一。推荐先看周不润的回答,这个作补充。有学者曾做过侯鸟的人工迁徙实验,具体链接稍后用电脑发。

【田雅夫的回答(2票)】:

这个问题我试着用细胞自动机的思路回答一下

在一个生物群落中,每一个个体都可以近似的看成是一个有限状态自动机。这个自动机的输入就是它周围一个半径为ε邻域内其他生物的分布状况。而且这一个体遵循一下几条规则:

1.每一个个体在周围个体数量少于λ的状态下趋向于向个体数量更多的地方移动。

2.每一个个体在周围个体数量多于μ的情况下趋向于向个体数量更少的地方移动。

稍微解释一下上面的两条规则

第一条规则是为了防止捕食者的选择。周围个体数量更多的时候捕食者选择这个个体的概率就更低。想沙丁鱼,大雁这种动物的话可能还有流体力学上的一些考虑。对于QQ来说也许还有保暖方面的考量。

第二条规则是为了最大化资源的利用。设单位区域产出食物数量为m而个体所需食物数量为n,显然m将这两条数字化以后迭代几次就会出现一个很有意思的情况:混沌(当然,运气不好的话调整参数会调好久……你看上帝都调了几百万年了)基本上就和自然界生物运动情况相匹配了。

对于同时迁移的情况自然有其生物上的原因例如磁场,季节什么的。这些因素都铭刻在每个个体的基因序列里面了。但这里想说的是一个和以上这些都无关的,纯数学上的一个迁移模型,名字叫做朗顿蚂蚁。

朗顿蚂蚁的规则也很简单,iPhone手打无力大家请自行百度吧。但是从结果而言单个个体在一段时间的混沌运动以后确实的产生了定向移动,这是十分有趣的。

iPhone手打这么多大家给个赞啊!!!

【Frank的回答(1票)】:

尝试的回答一下,欢迎指正

事实上题主所提问的动物迁徙跟物种有很大关系

例如哺乳类的动物迁徙,动物世界里面看到得非洲草食类动物,通常是由于天气,自然的变换而迁徙,逐水草而居,避免由于食物跟饮水的缺乏而死亡。这是每个个体的选择,个人觉得谈不上任何的“组织”迁徙,如果硬说有,那就是这个群体里的boss或者雄性走了,雌性跟小宝宝一起走。肉食类动物聚居地的变换通常也是由于上述原因加上猎物的迁徙而迁徙。

而鸟类的迁徙,个人觉得就没有多少上述的原因,虽然候鸟有随季节迁徙的习惯,但是举例来说,冬天从南方抓一只大雁到北方,应该也不会难受死吧。由于鸟类对于地球磁场有着敏锐的感觉,可能由于磁场,阳光等的微小变化提示鸟类迁徙到别的地方。

鱼类来说还有所不一样,海洋鱼类的大规模行动是为了减小面对狩猎者时候被吃掉的危险。而除此之外,例如大马哈鱼,会在产卵季节游回到某些适合产卵的地方,这是生物繁殖的驱使

昆虫来说,我觉得通常都是受到食物的吸引,捕食者的入侵或者灾难的来临才会大规模的移动,说白了就是有吃的大家一起上,有敌人大家一起跑

【王滨的回答(1票)】:

体外激素

【josh的回答(0票)】:

大多数野生动物都是群居性的,而且每个种群都有阶级地位性,这个大多数都靠争斗来推选领头。

每到季节交替或食物短缺当然要去舒适的可以生存的环境而去,也不是怎么组织起来的 是自发性的 求生,以适应更好的气候或地势环境,由领头(各方面能力较强的)动物带领 保护种群迁移,即造成基因遗传漂变,使物种多样性。

适者生存 自然选择 。

【知乎用户的回答(0票)】:

洋流、食物、气候,还有性

【宋天的回答(0票)】:

春运

原文地址:知乎

【周不润的回答(29票)】:

今年天气暖和的早,家门口的第一波大雁已经从荷兰过完冬天飞回来了,过几天估计都要陆陆续续地回来占领草坪。去年漫山遍野的它们从我头顶上方5-10米处飞过去的时候,我就在想,你们要是敢拉一点点东西下来,我就敢去掏你们的鸟蛋。结果回去一查,这些家伙叫白颊黑雁,人家貌似根本不在乎自己的鸟蛋……还好,后来发现,漫山遍野一起飞的情况很少,大多数是一小撮一小撮地飞。

所以就以鸟类迁徙为例吧。

现有的研究普遍认为迁徙是鸟类的本能,属于“刻在基因里”的到时间就会有的“冲动”。当气候、温度、日照或者食物分布发生变化时,候鸟们不需要有一个头领跳出来,握着小喇叭,号召大家集合出发。每只候鸟自然而然地就想换个地方。

当然,开始的时候不会是一只鸟拉上三五好友,就愣头愣脑地准备飞,或者像人类社会那样,一个公司一个学校地进行集体活动,迁徙大多数是以家族为单位的。我们常说的“一字形”或“人字形”的飞行队列一般就属于一个家族,到了该迁徙的时候,老鸟们开始飞,小鸟们自然跟上,这是自然界的印随现象。很多哺乳动物和鸟类出生以后会紧跟着它第一眼见到的较大的可移动的物体而走。在这样的机制下,由曾经有过迁徙经验的老鸟带着没飞过的小鸟们,熟悉路线和沿途的标志物等等,将这经验一代代地传下去。

迁徙过程中的确是有领头的家伙,无论是“一字形”或“人字形”。但往往不会是固定的,而是在整个过程中会不停变换。至于谁来做这个领导,想来应该跟年龄、经验、身体状况和家族中的地位有关系,但受限于技术手段,人们还难以对一个族群整个迁徙的过程进行跟踪监测,所以对谁能当领导这件事还是摸不太透。

不过呢,组织和领导这种东西还真没有想象中的神秘,人类都可以代替老鸟们完成。美国尼西达国家野生动物保护区的工作人员就冒充过老鸟,带从未迁徙过的小美洲鹤们进行了一次迁徙。美洲鹤是北美最稀有的鸟类之一,曾经野外群落只剩下21只,于是人们不得不圈养起来进行保育。由于老鸟的缺乏,工作人员在他们小时候就冒充他们的妈妈,获取小鸟们的信任。这里穿怪异的白色衣服是为了防止小鹤们把其他人类也认作妈妈(正常人不会穿这种衣服)。

在迁徙的时候,用了一架超轻型飞机带着它们前往目的地。小鹤们跟随的很好,而且这一次以后,就再也不需要飞机的带领了,每次迁徙的时候都可以自己飞。在这些工作人员的精心照顾下,07年就至少已经有266只美洲鹤了,现在应该更多了。可见,虽然还不能完全了解迁徙的机制问题,但人类已经可以根据观察到的现象,跟鸟类打成一片了,还是可喜可贺的。

哺乳动物的迁徙,跟鸟类有很多相似之处。至于鱼类和昆虫,长得太不可爱,不想理他们。好吧,其实我不会……

【翟乐的回答(4票)】:

个人印象所写,表达有误还望指出,见谅。。。。

在迁徙的过程中的相互关系其实是挺复杂的一个理论,自组织Self-organize,前面有人提到的复杂系统,乃至涌现理论(emergency)都有涉及。

鸟类,昆虫,鱼群,大地上的哺乳动物迁徙,都可以算作是群体运动,swarming behavior,是一种通过群体内部个体之间按照一定规则互相影响并对内部或外界因素产生回应的一种运动模式。

1988年craig raynolds 第一次在计算机里进行了模拟 并提出了三个基本运动规则:

1 separation:大意是物体之间保持一定距离,当距离过近会向远离的方向移动,过远则靠近;

2 alignment: 物体会按照周围单位运动的方向运动;

3 cohesion:物体会朝向周围单位的平均位置移动

自然界中具体的规则肯定比这个要复杂的多,比如说沙丁鱼遇到天敌,整个群体在保持基本原则的同时还会与捕食者之间产生规则,从最先反应的个体开始,信息传递至整个鱼群,来进行避让。或者是baitball, 鱼群形成像球体一样的形状,但是又保持互相之间的规则,来对天敌进行防御和恐吓。

当然 并不是所有动物都会有这种行为模式,同时还会受到很多环境因素,比如季节温度磁场生态环境等等影响。

对于这种运动的研究已经被用在了很多方面,电脑模拟,动态的形态生成,以及最优化答案之类的。 群里运动引发出来的最常见的理论研究是群体智能Swarm intelligence,这方面了解的不全面,题主有兴趣可以搜搜看。

【玉山子的回答(2票)】:

手机不知道为什么不能换行了。。。先勉强看回去改。。谢邀。鸟类的迁徙不像春游,需要有人组织和领导。在长期进化与对环境适应中,迁徙沉淀为一种本能,与水禽的印随,蜘蛛要结网,你要吃饭一样,是与生俱来的行为,是先天的反射行为。根据达尔文的理论,没有迁徙的都被冻死或者被饥饿的掠食者吃掉了。以至于基因频率由于自然选择发生了定向改变,使表型性状发生了相应的改变,于此鸟类迁徙的社会学效应和具体机制尚不明确,但可以肯定的是,光照、温度与生物信息素是关键因素。鸟类对于光照长短的感知非常敏感, 下丘脑的光线感受器与温度感受器发现日照变短、温度降低等环境因素变化后会通过激素与神经途径影响鸟类的行为,鸟类开始梳理羽毛并频繁进食以补充长途飞行的能量损耗。这项过程机制说简单也简单,就像你感受到春日的阳光而变得昏昏欲睡一样;说复杂也很复杂,一种动物行为涉及多种激素,多种反射,是非常精密的生命活动。鱼类洄游行为推想与鸟类类似,不甚了解。鱼类可通过侧线感受河水流速,温度,甚至方向。至于大雁等侯鸟迁徙时表现出的社会性行为,仍然不甚明确,动物智能究竟到达什么程度,也是近年来一直在研究的问题之一。推荐先看周不润的回答,这个作补充。有学者曾做过侯鸟的人工迁徙实验,具体链接稍后用电脑发。

【田雅夫的回答(2票)】:

这个问题我试着用细胞自动机的思路回答一下

在一个生物群落中,每一个个体都可以近似的看成是一个有限状态自动机。这个自动机的输入就是它周围一个半径为ε邻域内其他生物的分布状况。而且这一个体遵循一下几条规则:

1.每一个个体在周围个体数量少于λ的状态下趋向于向个体数量更多的地方移动。

2.每一个个体在周围个体数量多于μ的情况下趋向于向个体数量更少的地方移动。

稍微解释一下上面的两条规则

第一条规则是为了防止捕食者的选择。周围个体数量更多的时候捕食者选择这个个体的概率就更低。想沙丁鱼,大雁这种动物的话可能还有流体力学上的一些考虑。对于QQ来说也许还有保暖方面的考量。

第二条规则是为了最大化资源的利用。设单位区域产出食物数量为m而个体所需食物数量为n,显然m将这两条数字化以后迭代几次就会出现一个很有意思的情况:混沌(当然,运气不好的话调整参数会调好久……你看上帝都调了几百万年了)基本上就和自然界生物运动情况相匹配了。

对于同时迁移的情况自然有其生物上的原因例如磁场,季节什么的。这些因素都铭刻在每个个体的基因序列里面了。但这里想说的是一个和以上这些都无关的,纯数学上的一个迁移模型,名字叫做朗顿蚂蚁。

朗顿蚂蚁的规则也很简单,iPhone手打无力大家请自行百度吧。但是从结果而言单个个体在一段时间的混沌运动以后确实的产生了定向移动,这是十分有趣的。

iPhone手打这么多大家给个赞啊!!!

【Frank的回答(1票)】:

尝试的回答一下,欢迎指正

事实上题主所提问的动物迁徙跟物种有很大关系

例如哺乳类的动物迁徙,动物世界里面看到得非洲草食类动物,通常是由于天气,自然的变换而迁徙,逐水草而居,避免由于食物跟饮水的缺乏而死亡。这是每个个体的选择,个人觉得谈不上任何的“组织”迁徙,如果硬说有,那就是这个群体里的boss或者雄性走了,雌性跟小宝宝一起走。肉食类动物聚居地的变换通常也是由于上述原因加上猎物的迁徙而迁徙。

而鸟类的迁徙,个人觉得就没有多少上述的原因,虽然候鸟有随季节迁徙的习惯,但是举例来说,冬天从南方抓一只大雁到北方,应该也不会难受死吧。由于鸟类对于地球磁场有着敏锐的感觉,可能由于磁场,阳光等的微小变化提示鸟类迁徙到别的地方。

鱼类来说还有所不一样,海洋鱼类的大规模行动是为了减小面对狩猎者时候被吃掉的危险。而除此之外,例如大马哈鱼,会在产卵季节游回到某些适合产卵的地方,这是生物繁殖的驱使

昆虫来说,我觉得通常都是受到食物的吸引,捕食者的入侵或者灾难的来临才会大规模的移动,说白了就是有吃的大家一起上,有敌人大家一起跑

【王滨的回答(1票)】:

体外激素

【josh的回答(0票)】:

大多数野生动物都是群居性的,而且每个种群都有阶级地位性,这个大多数都靠争斗来推选领头。

每到季节交替或食物短缺当然要去舒适的可以生存的环境而去,也不是怎么组织起来的 是自发性的 求生,以适应更好的气候或地势环境,由领头(各方面能力较强的)动物带领 保护种群迁移,即造成基因遗传漂变,使物种多样性。

适者生存 自然选择 。

【知乎用户的回答(0票)】:

洋流、食物、气候,还有性

【宋天的回答(0票)】:

春运

原文地址:知乎


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