導語

在人類社會中，團隊規(guī)模的擴大往往意味著效率的下降——從課堂小組到跨國項目，“林格爾曼效應”讓個體在群體中逐漸失去動力。然而，在熱帶雨林的樹冠上，織葉蟻卻給出了完全相反的答案。這篇發(fā)表在 Current Biology 的研究顯示，當織葉蟻協(xié)作拉動葉片建巢時，團隊越大，每只螞蟻的平均出力反而越高。這種“超高效”協(xié)作源于它們獨特的“力棘輪機制”：前端個體主動施力，后端個體以靜摩擦鎖定成果，使群體力量得以層層累積。這一發(fā)現不僅顛覆了我們對群體動力學的傳統(tǒng)認知，也為群體機器人系統(tǒng)與人類團隊協(xié)作模式提供了全新的啟示——高效的合作，并非人人用力，而是各司其職，力有所“鎖”。

關鍵詞：林格爾曼效應（Ringelmann Effect），社會惰化（Social Loafing），力棘輪機制（Force Ratchet Mechanism），群體動力學（Collective Dynamics），生物啟發(fā)機器人（Bio-inspired Robotics）

吳天毅丨作者

張江丨作者

我們是不是都有過這樣的感覺？小組作業(yè)，五個人湊在一起，往往最后只有一兩個人干活，其他人都在“摸魚”；公司里的大項目，團隊成員越多，溝通成本越高，扯皮甩鍋的事反而越常見。這也就是所謂的“三個和尚沒水喝”。

這個現象，被稱為“林格爾曼效應”，或者更通俗的“社會惰化”。具體來說，是指群體規(guī)模的擴大，會導致個體在群體中付出更少努力，導致群體整體效率下降的現象。 該效應由法國工程師馬克西米利安·林格爾曼在19世紀末通過拔河實驗發(fā)現，后被確認為“社會惰化”或“社會性逃逸”現象。 其核心原因是個體在群體中會分散責任和降低自身動機，認為自己的努力不重要。

那么，這種“社會惰化”現象，是放之四海而皆準的嗎？別急著下結論。讓我們把目光從人類社會移開，投向小小的織葉蟻。

在亞洲和澳大利亞的熱帶叢林中，織葉蟻（Weaver Ants）以其卓越的建筑技巧而聞名。它們將樹上的活葉片巧妙地拉攏、折疊，形成一個安全的庇護所。為了完成這項任務，單只螞蟻的力量顯然是不足的。因此，它們演化出了一種特殊的協(xié)作方式：一只螞蟻用下顎咬住葉片邊緣，它的同伴則咬住它的腹柄（連接胸部和腹部的纖細部位），第三只、第四只依次連接，形成一條條充滿力量的“活鎖鏈”，如圖1所示。

圖1：自然界的“活鎖鏈”。 在野外，織葉蟻通過首尾相連的方式組成鏈條，協(xié)同拉動葉片，為建造巢穴做準備。這種看似簡單的行為，背后隱藏著高效的協(xié)作智慧。

這些“蟻鏈”協(xié)同工作，共同施力，將堅韌的葉片緩緩拉向預定位置。

那么，問題也隨之而來。當這些織葉蟻組成團隊時，它們是否也會像人類一樣，出現“林格爾曼效應”呢？隨著蟻鏈的加長，后方的螞蟻是否也會因為覺得“不差我一個”而減少用力？

為了回答這個問題，澳大利亞麥考瑞大學等機構的科學家們設計了一個巧妙的實驗。他們搭建了一個模擬樹枝的裝置，并用一張剪成特定形狀的紙片作為“樹葉”，在樹葉的尖端連接一個高精度的測力計。當織葉蟻被吸引過來，開始像在自然界中一樣組建鏈條拉拽“樹葉”時，測力計就能實時記錄下整個團隊輸出的力量。

論文信息：Stewardson, Madelyne, et al. "Superefficient teamwork in weaver ants." Current Biology 35.17 (2025): 4270-4275. 論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096098222500939X

數據顯示，當一只螞蟻單獨拉拽時，其力量大約是自重的60倍。但當團隊規(guī)模擴大到15只時，平均每只螞蟻貢獻的力量，不僅沒有下降，反而上升到了自重的103倍。團隊越大，個體的平均貢獻就越高，如圖2所示。與我們一般所認為的“組織越大個體效率越低”現象恰好相反。

圖2：團隊越大，個體越強。實驗數據顯示，隨著織葉蟻團隊規(guī)模的增加，平均每只螞蟻貢獻的力量（以自重倍數計）不降反升，呈現出與人類“林格爾曼效應”完全相反的“超高效”現象。

這個看似違背常理的現象，背后究竟隱藏著怎樣的機制？

要理解這一點，我們需要先了解一個關鍵的限制：對于一只螞蟻來說，它能用肌肉主動拉動的力量，其實遠小于它的腳爪能抓住地面、被動承受的力量。科學家發(fā)現，在織葉蟻的拉力鏈條中，最薄弱的環(huán)節(jié)恰恰是螞蟻腳爪與地面的摩擦力。然而，這既是它們的“阿喀琉斯之踵”，也是它們力量的“最大資本”。因為單只螞蟻無法靠自己達到這個摩擦極限，但一個團隊卻可以。這就為一種特殊的協(xié)作方式提供了可能。

科學家們正是基于這一點，提出了被稱為“力棘輪”的模型來解釋這種超高效協(xié)作。這個模型的核心在于，織葉蟻團隊內部存在一種分工，鏈條中的螞蟻并非都在“用力拉”。它們大致可以分為兩種角色：一種是“主動拉拽者”，另一種是“被動抵抗者”。

“主動拉拽者”通常位于鏈條的前端，它們利用自身的肌肉主動發(fā)力，像發(fā)動機一樣產生初始的拉力。而“被動抵抗者”則更多地分布在鏈條的中后段，它們的核心任務不是主動發(fā)力，而是利用自己身體與附著表面之間的靜摩擦力，充當“棘爪”角色，像錨一樣穩(wěn)穩(wěn)地固定住位置，鎖定來自前方的拉力，防止整個鏈條因為負載過大而打滑或回彈。如圖3所示。

圖3：“力棘輪”機制示意圖（左），織葉蟻團隊協(xié)作示意圖（右）。織葉蟻團隊通過分工實現超高效協(xié)作：前端的“主動拉拽者”（類比力棘輪的旋轉動力）負責發(fā)力，后端的“被動抵抗者”（類比力棘輪的棘爪）則利用強大的附著力“鎖住”力量，防止回彈，像一個單向轉動的齒輪，將力量一步步累積。

這個過程就像一個單向轉動的齒輪（即棘輪）。前端的“主動拉拽者”發(fā)力，將力量“加載”到鏈條上；后端的“被動抵抗者”則立刻“鎖住”這股力，使其無法回泄。隨著更多螞蟻加入鏈條，這個過程可以一次次地重復，團隊的總力量就像被一步步“扳”上來的棘輪，持續(xù)累積，直到足以拉動巨大的葉片。

研究人員通過觀察錄像中螞蟻的身體姿態(tài)找到了支持這一模型的證據。他們發(fā)現，位于鏈條后段的螞蟻，其后腿往往伸展得非常筆直，幾乎與身體呈一條直線，如圖4所示。這種姿態(tài)與它們在受到巨大外力（如在離心機實驗中）時表現出的“凍結行為”非常相似，是一種用最省力的方式抵抗外力的姿態(tài)，而不是主動發(fā)力的姿態(tài)。這表明，這些后段的螞蟻確實在扮演著“被動抵抗者”的角色。

圖4：分工的姿態(tài)證據。 研究發(fā)現，鏈條后段作為“被動抵抗者”的螞蟻，其后腿伸展程度顯著高于前段的“主動拉拽者”。這種伸展姿態(tài)是一種高效的抵抗姿態(tài)，為“力棘輪”模型提供了有力支持。

通過這種“拉”與“鎖”的配合，織葉蟻團隊像一個高效的力棘輪，一步步地將力量累積起來，克服了葉片的阻力，產生了“1+1>2”的效果，克服了困擾人類團隊的“社會惰化”現象。

這種基于簡單規(guī)則和物理結構的協(xié)作模式，對新興的群體機器人領域極具啟發(fā)性。在當前的機器人技術中，讓一大群小型機器人協(xié)同完成，如搬運重物或在災后廢墟中清理障礙這種復雜任務，一直是一個巨大的挑戰(zhàn)。如果讓每個機器人都成為一個獨立的決策和動力單元，那么它們之間的通信、協(xié)調和能量分配將變得異常復雜，很容易因為個別單元的錯誤或延遲，導致整個任務的失敗——這在某種意義上可以說是機器人世界里的“社會惰化”現象。

織葉蟻的這套協(xié)作系統(tǒng)，為我們提供了一個全新的視角來審視團隊合作。它們不依靠復雜的溝通或中央調配，而是通過一種基于物理結構的、近乎機械式的分工，巧妙地解決了協(xié)作中的效率損耗問題。它們將個體的物理極限（強大的附著力）和群體的行為策略（力棘輪）結合，演化出了一套超越人類直覺的解決方案。

這個來自微觀世界的啟示，或許能為宏觀的人類社會提供靈感。在設計需要高效物理協(xié)作的團隊時，比如救援隊、工程隊，我們是否也能借鑒這種“分工-加載-鎖定”的模式？

自然界中蘊藏著無數經過億萬年演化篩選出的智慧。當我們?yōu)槿祟惿鐣膮f(xié)作難題而困擾時，不妨低下頭，看看這些小小的生命是如何用身體書寫著關于團結與效率的篇章。它們用最樸素的方式告訴我們：一個真正高效的團隊，或許不在于每個成員都拼盡全力，而在于每個成員都能在最合適的位置，發(fā)揮最獨特的作用。

看來，對于織葉蟻來說，從來不存在“三個和尚沒水喝”的難題。它們早已用身體力行，找到了一種讓每個成員都心甘情愿、并且最有效率地去“打水”的方法。

作者：吳天毅 北京師范大學系統(tǒng)科學學院博士在讀 審核：張江 北京師范大學系統(tǒng)科學學院教授 出品：中國科協(xié)科普部 監(jiān)制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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