自然界中的博弈論

劉海明 王凌凌

看完前幾期的內(nèi)容，大家是不是對植物經(jīng)濟(jì)學(xué)更感興趣了呢？本期，我們講一講黏液馬利筋與帝王蝶之間的博弈吧！

黏液馬利筋與帝王蝶

你知道世界上最漂亮的蝴蝶是什么嗎？是帝王蝶！帝王蝶也是唯一具有遷徙屬性的昆蟲，因為北美洲的冬季實在是太冷了。每年秋冬季節(jié)，它們會從北美洲的落基山脈附近動身，向南飛行數(shù)千公里，到墨西哥中部過冬。每年春季，天氣變溫暖后，它們又會從墨西哥向北飛行。

在美國佛羅里達(dá)州的沙質(zhì)土壤中，生長著一種被當(dāng)?shù)厝朔Q為乳草的植物—— 黏液馬利筋。這種植物的體內(nèi)含有一種白色的黏液，或者說乳汁。不過，這種乳汁不能食用。一旦誤食，人類和絕大多數(shù)動物都會輕微中毒。與此同時，這種植物會在春季分泌花蜜。在帝王蝶從墨西哥向落基山脈遷徙的途中，這種植物分泌的花蜜為它們提供了重要的能量補(bǔ)給。

佛羅里達(dá)洲位于墨西哥灣北側(cè)，受到海洋溫濕氣流的影響，這里的黏液馬利筋生長得非常旺盛。帝王蝶路過這里的時候，會停下來，美美地享用一頓花蜜大餐。有趣的是，吸食花蜜的時候，帝王蝶還會做其他事呢！它的腳會攜帶花粉，將這些花粉傳遞到不同黏液馬利筋花的柱頭上，幫它們傳粉。另外，由于這里的氣候比北美洲北部更溫暖潮濕，比較適宜帝王蝶卵的孵化，因此帝王蝶也會在這里產(chǎn)卵。

兩難的困境謎題

黏液馬利筋有毒，絕大多數(shù)動物對它敬而遠(yuǎn)之。但是，帝王蝶卻沒有這種煩惱。這就導(dǎo)致這樣一種情況：黏液馬利筋的毒性為帝王蝶卵的生長創(chuàng)造了完美的環(huán)境，能有效保護(hù)它們，不讓它們被其他動物吃掉。帝王蝶的卵在四天左右的時間里就能孵化出幼蟲，也就是毛毛蟲。這些毛毛蟲寶寶出生后，開始在黏液馬利筋的葉片上覓食。黏液馬利筋是帝王蝶幼蟲唯一的食物來源，一只帝王蝶的幼蟲可以在不到五分鐘的時間內(nèi)吃掉一大片黏液馬利筋的葉片。

我們知道，黏液馬利筋的管道和葉片的葉脈中有大量黏液。當(dāng)?shù)弁醯紫x大快朵頤時，那些黏液會噴射而出，形成黏性泡沫，包裹住帝王蝶幼蟲的嘴、頭和身體，從而將帝王蝶幼蟲牢牢地困住。一旦不能夠及時逃離，這些幼蟲可能會有大麻煩。

這樣一來，對帝王蝶和黏液馬利筋而言，雙方都處于一種兩難狀態(tài)中：

對帝王蝶而言，它們想吃黏液馬利筋的花蜜，為自己繼續(xù)向北飛行補(bǔ)充能量。另外，黏液馬利筋體內(nèi)的有毒物質(zhì)，能夠有效地保護(hù)帝王蝶的卵，讓它們不會被其他動物吃掉。但是，這種植物的黏液有可能將帝王蝶幼蟲困死。

對黏液馬利筋而言，一方面，它們樂意讓帝王蝶在吸食自己花蜜時幫自己傳粉；另一方面，帝王蝶幼蟲會大量啃食它們的葉片，讓它們的光合能力降低，最終導(dǎo)致它們營養(yǎng)缺失，甚至死亡。因此，帝王蝶和黏液馬利筋都希望能夠找到破解這種難題的方法。

共贏的博弈棋局

從博弈論的角度出發(fā)，我們可以將帝王蝶和黏液馬利筋看作處于同一個棋局中的對手。帝王蝶幼蟲想長大，就得食用黏液馬利筋的葉片，但它們可能會被馬利筋分泌的黏液困死。黏液馬利筋想讓帝王蝶幫自己傳粉，但它們可能付出的代價是，很多葉片會被帝王蝶幼蟲吃掉。在這個棋局中，它們有各自的想法，但大自然會逼迫它們盡快做出選擇。

再耽擱一段時間，氣溫就會發(fā)生變化，帝王蝶卵的最佳孵化條件就會被打破；馬利筋的花期一旦過了，它們就會錯過最佳的傳粉時間，會造成因為沒有傳粉而無法開花結(jié)果的可怕后果。因此，它們必須盡快根據(jù)對方的舉動做出自己的選擇，既得讓自己有所收益，又不能讓自己有太大的損失。

科學(xué)家們對它們進(jìn)行了長期的跟蹤觀察，最終發(fā)現(xiàn)，一方面，只有大概三分之一的帝王蝶幼蟲能夠成功地化繭成蝶，其余幼蟲在博弈過程中死掉了。另一方面，黏液馬利筋最終利用帝王蝶幫自己完成了花粉傳遞任務(wù)。不過，在整個過程中，它損失了大約40%的葉片。它們之間達(dá)成的這種均衡，讓這兩種生物千百年來一直處于彼此依存、共同發(fā)展的狀態(tài)中。