趕不盡殺不絕，開著掛死不了，這就是來自九頭蛇的主角光環！

趕不盡殺不絕，開著掛死不了，

我說的不是主角光環，我說的是——九頭蛇效應。

文/段玉佩

古希臘神話中，有一種長著九個腦袋的巨大蛇怪——九頭蛇。它吞食田地，殘害人畜，真可謂無惡不作。眾神之王宙斯的兒子大力神赫拉克勒斯奉命去剷除九頭蛇，卻發現每當他砍下九頭蛇的一顆頭，這隻怪物就會立刻長出兩顆新頭……

大自然中不乏這樣的現象，想要徹底消滅某種生物並非易事，無論是花園裡煩人的小蟲，還是不斷侵擾居民的猛獸，當你想將它們趕盡殺絕時，結果卻往往事與願違。

什麼是九頭蛇效應

園丁使用殺蟲劑的目的是想讓害蟲越來越少，漁業管理者控制捕撈的初衷是為了讓魚越來越多，但結果往往事與願違，這是為什麼呢？

大自然從不像我們想像的那麼簡單。比如，捕殺某種生物，其結果並不總是讓該生物的種群總數減少。加拿大科學家彼得·艾布拉姆斯和他的研究夥伴松田博幸共同提出了「九頭蛇效應」這個概念，他們用古希臘神話中的九頭蛇來命名這樣一種奇怪的現象：某種生物死亡越多，其總量反而會變得比原來更多。

大自然中，種群增長速率減小卻帶來種群數量增多的現象變得越來越普遍，九頭蛇效應僅僅是其中一例。

為什麼會出現不減反增的現象呢？

眾所周知，捕殺會提高某種動物的死亡率，並造成種群數量減少。但在此之後，與這種動物關係密切的其他生物也會受到牽連，發生改變。多數情況下，曾經被這種動物捕食的生物開始增多，而以它為食的獵食者和由它引發的疾病則會減少。同時，人為捕殺會讓這種動物學會隱蔽，減少活動，這也使那些曾經被它「欺負」的生物得以更安全地繁衍生息。

比如，在一個池塘里，捕食蝌蚪的水蠆越多，被吃掉的蝌蚪就越多，倖存的蝌蚪雖然取食水藻的時間縮短了，但其可取食的水藻數量卻大大增加了。其實，在巨大的食物網中，還存在其他很多複雜的「正反饋」作用。

當然，死亡率高到一定程度後，還是會導致物種滅絕的。然而，艾布拉姆斯和松田博幸研究發現，九頭蛇效應所適用的死亡率跨度很大。有些情況下，當某種生物的死亡率略低於滅絕率時，它的種群規模甚至能增長到極盛的狀態。

自然界的精彩大戲

或許你並未察覺，九頭蛇效應的大戲正在大自然中一次次地上演。

大約在10年前，美國康奈爾大學的生物學家想要清除紐約州某個湖中具有攻擊性的小口黑鱸。7年之後，在這個研究項目接近尾聲時，據統計，至少有4.7萬條小口黑鱸被清除。可當生物學家埃莉斯·斯普肯分析實驗結果時，卻發現湖裡的小口黑鱸種群數量竟然比開展清除行動前還要多。

小口黑鱸

隨後，科學家發現越來越多的與小口黑鱸類似的案例。比如，大蒜芥這種植物也籠罩在九頭蛇效應的陰影之下。美國的大蒜芥來自歐洲，是當地人一直想要消滅但又無法根除的入侵野草。由此可見，在消滅入侵物種前先理解「種群動力學」是多麼重要。

事實上，早在1954年，美國生物學家威廉·里克就注意到了九頭蛇效應。當時，里克用10年時間開展了一項關於水蚤和麗蠅種群變化的實驗，並用與九頭蛇效應類似的理論解釋了實驗結果，只是他的理論在當時並未受到人們的重視。

如今，在大量實驗的推動下，針對九頭蛇效應的研究越來越多，再加上很多新模型的運用，科學家發現九頭蛇效應所適用的種群類型和食物網範圍，遠比我們預想的要更多更廣。比如，美國科學家麥克·科爾特斯的研究工作顯示，在由2~4種生物組成的食物網中，任何一種生物都可能呈現九頭蛇效應。已故生物學家彼得·尤德斯也曾建立過大量規模宏大、記錄翔實的食物網數學模型，結果表明：這些食物網包含的223種生物中，有27%的生物會出現九頭蛇效應。

食物鏈

尋找實驗證據

既然九頭蛇效應在理論上如此普遍，為什麼我們在自然界中卻很難找到實驗證據呢？

一方面，很少會有人刻意去尋找九頭蛇效應的證據。也許你會想，漁業的歷史資料中應該有不少例子吧，但在自然情況下，大部分捕撈上來的魚類的種群數量有很大的自然變動，許多統計數字也不夠精確。另一方面，漁業捕撈進行的時間不夠長，不足以讓我們判斷捕撈量對某一魚類種群數量的影響。

目前，有限的證據主要來自實驗室中針對小型淡水魚或者水蚤的研究。選擇這些生物不是因為九頭蛇效應在它們身上更特別，而是由於它們更便於被研究。

頂級捕食者是很合適的研究對象，因為它們的數量不受其他捕食者的制約，但它們巨大的體型以及漫長的世代時間都給種群研究帶來了困難。即便如此，九頭蛇效應還是可以解釋為什麼人們想要控制入侵物種時會失敗。比如，儘管人們一直在努力控制蓑在太平洋的蔓延，但它們還是泛濫到了加勒比地區，侵害當地的珊瑚礁。又比如，美國佛羅里達大沼澤的緬甸蟒，雖然當地人一直在努力捕殺，但它們的數量卻在過去的10年中迅速增長——那些殺不死它們的，讓它們更強大。

至少對某些生物來說，種群數量的增加並非全部是人為捕殺行動帶來的，但這種做法絕對是影響因素之一。當然，捕殺確實可能會減少種群的數量，比如「足夠高」的捕殺率最終會讓種群衰退，但是對於上面提到的蓑與緬甸蟒來說，科學家並不清楚「足夠高」的死亡率究竟是多高。

根據九頭蛇效應的理論基礎，科學家還可提出其他「與直覺相悖」的理論。例如，死亡數越少，種群越小。大多數情況下，由於九頭蛇效應的影響，任何試圖控制種群的嘗試都會得到適得其反的結果。如果在九頭蛇效應之下，某種生物演化出更好的生存特徵，如演化出更好的新陳代謝或免疫能力，很有可能這些有利於個體的變化會導致種群數量減少。

迄今為止，有關九頭蛇效應的大多數研究成果都來自理論模型，科學家還不知道其在真實世界中的影響。在自然界中進行操控實驗是非常困難的，要想了解真相還需要相當長的時間。

九頭蛇效應最切實際的運用可能是在入侵物種防控、害蟲防控和漁業等方面。鑒於引出「九頭蛇」的因素太多了，生態學家建議人們在進行生物資源管理和生物保育工作時，一定不要忽視九頭蛇效應。不過，就像傳說中大力神赫拉克勒斯機智地降服了九頭蛇一樣，生物學家也需要不斷尋找新方法，同時更好地理解生態關係，來應對大自然中的「九頭蛇」。

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本文選自《科學畫報》

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