古希腊神话中，有一种长着九个脑袋的巨大蛇怪——九头蛇。它吞食田地，残害人畜，真可谓无恶不作。众神之王宙斯的儿子大力神赫拉克勒斯奉命去铲除九头蛇，却发现每当他砍下九头蛇的一颗头，这只怪物就会立刻长出两颗新头……
大自然中不乏这样的现象，想要彻底消灭某种生物并非易事，无论是花园里烦人的小虫，还是不断侵扰居民的猛兽，当你想将它们赶尽杀绝时，结果却往往事与愿违。
什么是九头蛇效应
园丁使用杀虫剂的目的是想让害虫越来越少，渔业管理者控制捕捞的初衷是为了让鱼越来越多，但结果往往事与愿违，这是为什么呢？
大自然从不像我们想象的那么简单。比如，捕杀某种生物，其结果并不总是让该生物的种群总数减少。加拿大科学家彼得·艾布拉姆斯和他的研究伙伴松田博幸共同提出了“九头蛇效应”这个概念，他们用古希腊神话中的九头蛇来命名这样一种奇怪的现象：某种生物死亡越多，其总量反而会变得比原来更多。
大自然中，种群增长速率减小却带来种群数量增多的现象变得越来越普遍，九头蛇效应仅仅是其中一例。究竟是什么因素导致了处于高死亡率的生物种群不减反增呢？
众所周知，捕杀会提高某种动物的死亡率，并造成种群数量减少。但在此之后，与这种动物关系密切的其他生物也会受到牵连，发生改变。多数情况下，曾经被这种动物捕食的生物开始增多，而以它为食的猎食者和由它引发的疾病则会减少。同时，人为捕杀会让这种动物学会隐蔽，减少活动，这也使那些曾经被它“欺负”的生物得以更安全地繁衍生息。
比如，在一个池塘里，捕食蝌蚪的水虿越多，被吃掉的蝌蚪就越多，幸存的蝌蚪虽然取食水藻的时间缩短了，但其可取食的水藻数量却大大增加了。其实，在巨大的食物网中，还存在其他很多复杂的“正反馈”作用。
当然，死亡率高到一定程度后，还是会导致物种灭绝的。然而，艾布拉姆斯和松田博幸研究发现，九头蛇效应所适用的死亡率跨度很大。有些情况下，当某种生物的死亡率略低于灭绝率时，它的种群规模甚至能增长到极盛的状态。
不过，一位渔业生物学家在听完九头蛇效应的介绍后说：“我不知道这是不是真的，但我希望它不是。” 他的担心是有道理的。如果大家都认为捕鱼会潜在地增加鱼群的总量，那么捕鱼的限额可能会节节攀升。渔民当然会举双手赞成“越捕鱼，鱼越多”这个与常识相悖的理论推测，然而，根据模型显示，使鱼群数量增至最大限度的捕杀率通常出人意料地只比导致其灭绝的捕杀率（即“灭绝率”）稍微低一点——不小心它们就会灭绝，再也强大不起来了。
自然界的精彩大戏
或许你并未察觉，九头蛇效应的大戏正在大自然中一次次地上演。
大约在10年前，美国康奈尔大学的生物学家想要清除纽约州某个湖中具有攻击性的小口黑鲈。7年之后，在这个研究项目接近尾声时，据统计，至少有4.7万条小口黑鲈被清除。可当生物学家埃莉斯·斯普肯分析实验结果时，却发现湖里的小口黑鲈种群数量竟然比开展清除行动前还要多。
小口黑鲈
随后，科学家发现越来越多的与小口黑鲈类似的案例。比如，大蒜芥这种植物也笼罩在九头蛇效应的阴影之下。美国的大蒜芥来自欧洲，是当地人一直想要消灭但又无法根除的入侵野草。由此可见，在消灭入侵物种前先理解“种群动力学”是多么重要。
事实上，早在1954年，美国生物学家威廉·里克就注意到了九头蛇效应。当时，里克用10年时间开展了一项关于水蚤和丽蝇种群变化的实验，并用与九头蛇效应类似的理论解释了实验结果，只是他的理论在当时并未受到人们的重视。
如今，在大量实验的推动下，针对九头蛇效应的研究越来越多，再加上很多新模型的运用，科学家发现九头蛇效应所适用的种群类型和食物网范围，远比我们预想的要更多更广。比如，美国科学家麦克·科尔特斯的研究工作显示，在由2~4种生物组成的食物网中，任何一种生物都可能呈现九头蛇效应。已故生物学家彼得·尤德斯也曾建立过大量规模宏大、记录翔实的食物网数学模型，结果表明：这些食物网包含的223种生物中，有27%的生物会出现九头蛇效应。
食物链
寻找实验证据
既然九头蛇效应在理论上如此普遍，为什么我们在自然界中却很难找到实验证据呢？
一方面，很少会有人刻意去寻找九头蛇效应的证据。也许你会想，渔业的历史资料中应该有不少例子吧，但在自然情况下，大部分捕捞上来的鱼类的种群数量有很大的自然变动，许多统计数字也不够精确。另一方面，渔业捕捞进行的时间不够长，不足以让我们判断捕捞量对某一鱼类种群数量的影响。
目前，有限的证据主要来自实验室中针对小型淡水鱼或者水蚤的研究。选择这些生物不是因为九头蛇效应在它们身上更特别，而是由于它们更便于被研究。
顶级捕食者是很合适的研究对象，因为它们的数量不受其他捕食者的制约，但它们巨大的体型以及漫长的世代时间都给种群研究带来了困难。即便如此，九头蛇效应还是可以解释为什么人们想要控制入侵物种时会失败。比如，尽管人们一直在努力控制蓑在太平洋的蔓延，但它们还是泛滥到了加勒比地区，侵害当地的珊瑚礁。又比如，美国佛罗里达大沼泽的缅甸蟒，虽然当地人一直在努力捕杀，但它们的数量却在过去的10年中迅速增长——那些杀不死它们的，让它们更强大。
至少对某些生物来说，种群数量的增加并非全部是人为捕杀行动带来的，但这种做法绝对是影响因素之一。当然，捕杀确实可能会减少种群的数量，比如“足够高”的捕杀率最终会让种群衰退，但是对于上面提到的蓑与缅甸蟒来说，科学家并不清楚“足够高”的死亡率究竟是多高。
根据九头蛇效应的理论基础，科学家还可提出其他“与直觉相悖”的理论。例如，死亡数越少，种群越小。大多数情况下，由于九头蛇效应的影响，任何试图控制种群的尝试都会得到适得其反的结果。如果在九头蛇效应之下，某种生物演化出更好的生存特征，如演化出更好的新陈代谢或免疫能力，很有可能这些有利于个体的变化会导致种群数量减少。
迄今为止，有关九头蛇效应的大多数研究成果都来自理论模型，科学家还不知道其在真实世界中的影响。在自然界中进行操控实验是非常困难的，要想了解真相还需要相当长的时间。
九头蛇效应最切实际的运用可能是在入侵物种防控、害虫防控和渔业等方面。鉴于引出“九头蛇”的因素太多了，生态学家建议人们在进行生物资源管理和生物保育工作时，一定不要忽视九头蛇效应。不过，就像传说中大力神赫拉克勒斯机智地降服了九头蛇一样，生物学家也需要不断寻找新方法，同时更好地理解生态关系，来应对大自然中的“九头蛇”。
