不同温度对红火蚁工蚁迁移的影响

陈 芳，管 云，崔 灿，袁家龙，李慎磊

(广州瑞丰生物科技有限公司，广东广州 510530)

温度在昆虫的生命活动中扮演着重要的角色[1]，不同发育阶段和性别的昆虫对温度有不同的偏好[2]。温度可以影响阿根廷蚁(Linepithemahumile)蚁后的产卵率以及卵、幼虫、蛹的发育时间和存活率[3-4]。收获蚁(Pogonomyrmexsalinus)会根据温度的变化来调节其幼体在蚁巢中的位置[5]。红火蚁(Solenopsisinvicta)对温度变化也非常敏感，其产卵率、幼体发育和觅食行为均与温度密切相关[6-8]。Cokendolpher等[2]研究表明当湿度为0时，红火蚁工蚁偏向于待在温度25.1 ℃区域内，而当湿度升至100%时红火蚁工蚁偏向待在温度28.3 ℃区域内。Drees等[7]研究发现红火蚁出巢觅食的最低温度和最高温度分别为10和50 ℃。目前的研究主要集中在红火蚁对极端高温的忍耐力和适应能力。笔者研究了不同大小红火蚁工蚁在面对不同环境温度时的反应时间和迁移率。

1 材料与方法

1.1试验昆虫红火蚁采集于广州市天河区智慧城绿化草坪，按照Chen[9]的方法进行采集。将采集的红火蚁蚁群饲养于温度26 ℃、湿度60%～70%的实验室条件下，并提供水、10%(w/w)蔗糖水和黄粉虫幼虫。通过检测蚁群的GP-9基因，发现采集到的红火蚁为多蚁后型[10]。

1.2测试方法测试装置由2个直径3.2 cm、长10.0 cm的玻璃管及直径0.9 cm、长度6.0 cm的硅胶管、2个温度计和2个湿度计组成，2个玻璃管由硅胶管相连(图1)，温湿度计用于测量玻璃管内的温湿度。一个玻璃管置于低温恒温槽内(THCD-05，宁波天恒仪器厂)，以便调节玻璃管内温度；另外一个玻璃管置于室温环境下，使其温度维持在25 ℃左右。

图1 试验装置Fig.1 Experimental setup

使用小毛刷将26 ℃、湿度60%～70%的实验室条件下饲养的300头工蚁，其中150头小型工蚁(体长<0.45 mm)和150头大型工蚁(体长 > 0.50 mm)，置于已经调节好温度的低温恒温槽中的玻璃管底部，使其适应30 min。记录在试验开始后第1头、50%和90%的蚂蚁爬出玻璃管的时间，并记录试验开始2 h后仍在低温恒温槽内玻璃管中的大型工蚁和小型工蚁数量。将低温恒温槽内试管的测试温度分别设置为10、14、18、22、30、33、35、38和40 ℃。每个处理重复5次。在每次试验前，玻璃管和硅胶管均使用乙醇清洗、烘干，以去除上一次试验工蚁可能遗留下的气味。由于低温恒温槽中的玻璃管和室温下的玻璃管由硅胶管连接，2个玻璃管内湿度应保持一致。

1.3数据处理采用工蚁的迁移比率表示工蚁在不同温度下的迁移情况，迁移比率是指离开低温恒温槽中玻璃管内的工蚁数占初始放入的工蚁总数的比例。使用Shapiro-Wilk检验对试验数据进行正态分布检测，并使用Levene’s检验进行齐性检验。当数据不齐时，使用非参数检验的Kruskal-Wallis检验分析数据的差异性，如果Kruskal-Wallis检验发现数据间差异显著时(P<0.05)，Mann-Whitney检验或者the two-sample Kolmogorov-Smirnov 检验进行多重比较。不同温度处理下50%数量和90%数量的工蚁迁移和不迁移比率使用t检验进行比较，同时使用t检验比较大型工蚁和小型工蚁迁移比例。所有的数据分析使用SPSS 18.0统计软件进行处理。

2 结果与分析

从图2可以看出，经Kruskal-Wallis检验发现温度对红火蚁的迁移行为有显著影响(χ2= 42.484，P<0.000 1)。在温度18 ℃ 条件下，红火蚁的迁移比率仅为0.012，即平均只有3.6头从温度18 ℃的玻璃管内迁移至25 ℃玻璃管内。当低温恒温槽内的玻璃管内温度升至38 ℃ 时，超过85%的红火蚁迁移至25 ℃玻璃管内。

图2 红火蚁在不同温度条件下的迁移比率Fig.2 The migration rate of S.invicta under different temperatures

第1头工蚁从处理玻璃管迁移至25 ℃的玻璃管内所需时间在不同温度处理间差异显著(χ2=21.361，P=0.002，表1)。在温度18 ℃条件下，第1头工蚁迁移至25 ℃玻璃管所需时间接近10 min；在22～40 ℃条件下，第1头工蚁离开所需时间仅为1.5 min左右。38和40 ℃条件下，50%和90%工蚁离开所需的时间差异不显著。

表1试管内不同大小工蚁离开所需时间

Table1Thetimerequiredfordifferentsizeofworkerantsintesttubes

温度Tempera⁃ture℃第1头工蚁离开所需时间Migrationtimerequiredforthefirstworkermin50%工蚁离开所需时间Migrationtimerequiredfor50%workers∥min90%工蚁离开所需时间Migrationtimerequiredfor90%workersmin10———14———189．90±3．90a——221．78±0．34b——302．11±0．27b——331．38±0．21b——351．14±0．14b——381．60±0．33b26．56±2．03a71．58±14．67a402．36±0．19b21．17±1．44a40．04±3．35a

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note:Different small letters in the same column indicated significant differences(P<0.05)

同时，在不同温度处理条件下，大型工蚁和小型工蚁的迁移比率也不相同(图3)。在33、40和38 ℃处理下，小型工蚁从处理温度条件下迁移至25 ℃的数量显著多于大型工蚁。

注：*表示与小型工蚁存在显著差异(P<0.05)Note:* indicated significant differences with minor worker ant (P<0.05)图3 不同温度处理下120 min后玻璃管内大型工蚁和小型工蚁的残余数量 Fig.3 Number of major and minor worker ants remained in the tube after 120 min at different temperatures

3 讨论

红火蚁生存的极限高温可达到41.18 ℃[11]，研究发现红火蚁更喜欢35 ℃以下的温度。在10和14 ℃处理下的玻璃管内的红火蚁并没有迁移出来。因此推测红火蚁生存的适宜温度为18～35 ℃。调查发现，高温处理下，小型工蚁迁移至25 ℃玻璃管的速度要明显快于大型工蚁。这可能有以下原因：第一，由不同品级工蚁在蚁巢内的不同分工造成的。Porter等[12]发现红火蚁会将其幼体放置于30～32 ℃环境下。红火蚁小型工蚁在蚁巢的主要工作是照看幼体[13]，因此小型工蚁可能比其他体型蚂蚁对温度更加敏感。第二，由2种体型蚂蚁的耐热性造成的。Kaspari[14]认为蚂蚁的耐热性与其体型大小相关。对沙漠蚁(Cataglyphisvelox)和C.cursor研究发现，大型工蚁比小型工蚁更耐热[15-16]。因此，推测大型红火蚁的耐热能力显著高于小型工蚁。这个假设需要进一步试验验证。

4 结论

温度是影响昆虫生长发育和分布的一个重要环境因子。该研究通过将红火蚁工蚁放置于管内温度分别为10、14、18、22、30、33、35、38、40 ℃的玻璃管内，并将该玻璃管与管内温度25 ℃的玻璃管相连，结果表明当处理试管内的温度超过25 ℃时，试管内的少量红火蚁开始迁移到温度25 ℃的试管内；当处理试管内的温度超过38 ℃时，大多数红火蚁工蚁迁移至25 ℃试管内。此外，在33、38和40 ℃条件下，迁移到25 ℃试管内的红火蚁小型工蚁数量都显著多于大型工蚁。这表明大型红火蚁的耐热能力要显著高于小型工蚁。

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