自然然界中的博弈论——黏液马利筋与帝王蝶

　　文/刘海明 （国家自然博物馆副研究员）

　　王凌凌 （国家自然博物馆经济师）

　　黏液马利筋与帝王蝶

　　你知道世界上最漂亮的蝴蝶是什么吗？是帝王蝶！帝王蝶也是唯一具有迁徙属性的昆虫，因为北美洲的冬季实在是太冷了。每年秋冬季节，它们会从北美洲的落基山脉附近动身，向南飞行数千公里，到墨西哥中部过冬。每年春季，天气变温暖后，它们又会从墨西哥向北飞行。在美国佛罗里达州的沙质土壤中，生长着一种被当地人称为乳草的植物—— 黏液马利筋。

　　这种植物的体内含有一种白色的黏液，或者说乳汁。不过，这种乳汁不能食用。一旦误食，人类和绝大多数动物都会轻微中毒。与此同时，这种植物会在春季分泌花蜜。在帝王蝶从墨西哥向落基山脉迁徙的途中，这种植物分泌的花蜜为它们提供了重要的能量补给。

　　佛罗里达洲位于墨西哥湾北侧，受到海洋温湿气流的影响，这里的黏液马利筋生长得非常旺盛。帝王蝶路过这里的时候，会停下来，美美地享用一顿花蜜大餐。有趣的是，吸食花蜜的时候，帝王蝶还会做其他事呢！它的脚会携带花粉，将这些花粉传递到不同黏液马利筋花的柱头上，帮它们传粉。另外，由于这里的气候比北美洲北部更温暖潮湿，比较适宜帝王蝶卵的孵化，因此帝王蝶也会在这里产卵。

　　两难的困境谜题

　　黏液马利筋有毒，绝大多数动物对它敬而远之。但是，帝王蝶却没有这种烦恼。这就导致这样一种情况：黏液马利筋的毒性为帝王蝶卵的生长创造了完美的环境，能有效保护它们，不让它们被其他动物吃掉。帝王蝶的卵在四天左右的时间里就能孵化出幼虫，也就是毛毛虫。这些毛毛虫宝宝出生后，开始在黏液马利筋的叶片上觅食。黏液马利筋是帝王蝶幼虫唯一的食物来源，一只帝王蝶的幼虫可以在不到五分钟的时间内吃掉一大片黏液马利筋的叶片。

　　我们知道，黏液马利筋的管道和叶片的叶脉中有大量黏液。当帝王蝶幼虫大快朵颐时，那些黏液会喷射而出，形成黏性泡沫，包裹住帝王蝶幼虫的嘴、头和身体，从而将帝王蝶幼虫牢牢地困住。一旦不能够及时逃离，这些幼虫可能会有大麻烦。

　　这样一来，对帝王蝶和黏液马利筋而言，双方都处于一种两难状态中：对帝王蝶而言，它们想吃黏液马利筋的花蜜，为自己继续向北飞行补充能量。另外，黏液马利筋体内的有毒物质，能够有效地保护帝王蝶的卵，让它们不会被其他动物吃掉。但是，这种植物的黏液有可能将帝王蝶幼虫困死。

　　对黏液马利筋而言，一方面，它们乐意让帝王蝶在吸食自己花蜜时帮自己传粉；另一方面，帝王蝶幼虫会大量啃食它们的叶片，让它们的光合能力降低，最终导致它们营养缺失，甚至死亡。因此，帝王蝶和黏液马利筋都希望能够找到破解这种难题的方法。

　　共赢的博弈棋局

　　从博弈论的角度出发，我们可以将帝王蝶和黏液马利筋看作处于同一个棋局中的对手。帝王蝶幼虫想长大，就得食用黏液马利筋的叶片，但它们可能会被马利筋分泌的黏液困死。黏液马利筋想让帝王蝶帮自己传粉，但它们可能付出的代价是，很多叶片会被帝王蝶幼虫吃掉。在这个棋局中，它们有各自的想法，但大自然会逼迫它们尽快做出选择。

　　再耽搁一段时间，气温就会发生变化，帝王蝶卵的最佳孵化条件就会被打破；马利筋的花期一旦过了，它们就会错过最佳的传粉时间，会造成因为没有传粉而无法开花结果的可怕后果。因此，它们必须尽快根据对方的举动做出自己的选择，既得让自己有所收益，又不能让自己有太大的损失。

　　科学家们对它们进行了长期的跟踪观察，最终发现，一方面，只有大概三分之一的帝王蝶幼虫能够成功地化茧成蝶，其余幼虫在博弈过程中死掉了。另一方面，黏液马利筋最终利用帝王蝶帮自己完成了花粉传递任务。不过，在整个过程中，它损失了大约40% 的叶片。它们之间达成的这种均衡，让这两种生物千百年来一直处于彼此依存、共同发展的状态中。

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