真社会性与劳动分工

概念教师准备学生实验步骤
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  1. 模拟真社会性与独居行为
    • 注意:在此模拟实验中,你将扮演一种真社会性或独居动物。本模拟的目标是在规定的五分钟内,通过尽可能多地繁殖后代来最大化你的适应度。为此,你必须在指定角色的限制条件下觅食资源并进行繁殖。
    • 假设班级人数为10人,其中4人组成独居类群,即木蜂组,其余6人组成真社会性类群,即蜜蜂组。注意:真社会性蜜蜂组包括一名蜂后、一名雄蜂和四名工蜂。蜂后与雄蜂负责繁殖和保护资源,而工蜂则负责觅食和窃取资源。独居的木蜂组学生必须独自完成本活动中除繁殖外的所有任务。
    • 将用于繁殖的资源存放在教师提供的巢穴碗中。这些资源以各种豆类表示,可通过在环境桶中觅食或从其他巢穴窃取获得。
    • 蓝色杯子代表雄性,红色杯子代表雌性,它们将用于产生后代。具体操作是将四种类型的豆子全部放入一个红色或蓝色杯子中,象征繁殖所需的资源;然后将一个已完成的杯子叠入另一个颜色相反且也含有每种豆子各一颗的杯子中,以此模拟交配过程,产生由双亲各贡献一个杯子组成的双杯后代。
    • 独居学生需寻找另一位持有相反颜色杯子的独居学生进行繁殖。相反,真社会性蜂群中的蜂后与雄蜂始终彼此交配。假设:本实验活动的假设基于真社会性群体相较于独居个体可能具有的优势。备择假设可能是,在给定的生态限制条件下,某一类群(真社会性或独居)将具有相对优势,这将体现在人均后代数量上。零假设则可能是,两种策略均不会带来显著优势。
    • 如果你是蜜蜂组的工蜂或木蜂组的独居学生,请走到房间的另一侧,在房间觅食区的米粒中寻找一颗豆子,并将其带回位于房间巢穴区的碗中。注意:尽管本活动时间限制为5分钟,但禁止奔跑。
    • 如果邻近碗的独居学生不在场,你可以尝试使用杯子一次窃取一颗豆子,过程中只能用杯子舀取豆子,不得用手或其他物品接触豆子或碗。若在你完成窃取前,该独居学生返回其碗旁,你必须立即停止窃取行为。注意:由于蜂后与雄蜂不会离开巢穴,邻居无法从真社会性巢穴中窃取资源。
    • 你可以在活动期间的任何时间进行繁殖。请记得在每个用于繁殖的杯子上标注你的姓名,以便追踪你的繁殖情况。注意:每次繁殖时,真社会性群体为群体产生两个后代,而独居学生每次繁殖仅产生一个后代。
  2. 结果
    • 如果你是独居木蜂,请在表格的相应行中记录你产生的后代数量。点击此处下载表1
    • 如果你属于真社会性蜜蜂组,请记录蜂后与雄蜂产生的后代数量。
    • 计算独居木蜂学生的适应度时,只需统计该学生产生的后代数量。
    • 计算真社会性蜜蜂组学生的适应度时,将蜂后与雄蜂产生的后代总数除以组内成员数(本例中为6),得到每位学生的平均适应度值。
    • 当每位学生计算出各自的适应度值后,计算每种社会类型产生的平均后代数,并将其绘制成柱状图。点击此处下载表2
    • 接下来,使用汉密尔顿公式分析数据。为此,令r表示亲缘系数,B表示全班真社会性适应度的平均值,C表示全班独居适应度的平均值。即:r * B > C
    • 利用这些结果判断利他行为是否应在你的真社会性蜜蜂组中持续存在。讨论汉密尔顿公式中的变量如何影响这一观察结果。考虑在何种情况下你可能会观察到不同的结果。

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