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了不起的行军蚁

2022-06-11门秋雷

大自然探索 2022年4期
关键词:蚁后工蚁行军

门秋雷

你是否曾停下脚步,观察穿梭于石缝间或草丛间的那些行色匆匆的蚂蚁?作为一类具有高度社会性的昆虫,蚂蚁分工协作,各司其职,高效地完成筑巢、觅食、清洁和饲喂后代的工作。全世界已经记载的蚂蚁有1万多种,在我国分布着600多种蚂蚁,其中比较常见的有掘穴蚁、黄猄蚁和黑褐举腹蚁等。

在世界各地的雨林中,有一类非常奇特的蚂蚁把团结协作的能力发挥到了极致:它们往往倾巢出动,围猎比自身大许多倍的猎物;它们利用自己的身体建造形态各异的“建筑”……这种奇特的蚂蚁就是行军蚁。

行军蚁是一类蚂蚁的统称,大约有400种,主要包括生活于南美洲的行军蚁亚科、生活于非洲的矛蚁亚科以及生活于东南亚的双节行军蚁亚科。

在过去的17年里,美国昆虫学家丹尼尔一直致力于对行军蚁的研究。行军蚁超强的适应能力深深地吸引着他。尽管每次他的研究小组会花上数周的时间跟踪蚁群,时常忍受行军蚁的叮咬,但他们仍然乐此不疲。行军蚁的集体狩猎可能是自然界最壮观的景象之一。丹尼尔的团队在哥斯达黎加、肯尼亚和委内瑞拉的雨林中考察时,多次看到地面突然像被施了魔法一般活动起来。这些“活动的地面”有近20米宽,那是如洪流般涌动的行军蚁大军。它们前赴后继地穿过落叶层,爬上植被,寻找一切适口的猎物。在这些“小战士”中,只要有一个遇到了合适的猎物(也许是一只螽斯或一条蚯蚓),它马上会发出一种化学信号来召集其他的同伴。之后,它们便以超乎寻常的速度迅速集结,将猎物控制住,并分割成适合搬运的小块。据统计,在一天中,一股行军蚁大军能够捕食数以万计的节肢动物和其他无脊椎动物。

行军蚁蚁群在进攻的时候会分成几小股部队,在战斗结束后它们会带着满满的战利品重新汇聚成一股。在行军蚁大军的另一头,会不断有新的战士加入战斗。这些行军蚁行动的轨迹如高速公路般在雨林中蜿蜒,轨迹宽度甚至超过100米,根据这些轨迹你就可以想象行军蚁袭击猎物的盛况。

蜿蜒的“公路”,那是如洪流般涌动的行军蚁大军

一只螽斯不幸成了这些“小战士”的猎物

在行军蚁的食谱上,也有其他种类的蚂蚁,尤其是体形较大的木匠蚁

聚集在蚁群周围的蚁鸟。对于这些蚁鸟而言,行军蚁成了不折不扣的“外卖小哥”

行军蚁是地球上个体数量最多的动物类群,一些生活在非洲的蚁群可以达到2000万只个体。生活于南美洲的一种行军蚁的个体数量有50万只。从墨西哥的亚热带地区到巴西的热带地区,都能看到它们的身影。这种行军蚁的食谱特别丰富,包括昆虫纲的螽斯、蟑螂,唇足纲的蜈蚣,以及蛛形纲的蜘蛛、蝎子等。它们也会捕食一些体形较大的节肢动物。然而,在行军蚁的食谱上,最显眼的是其他种类的蚂蚁,尤其是体形较大的木匠蚁。顾名思义,木匠蚁会在树木的枝干上啃咬出长廊作为居所。当行军蚁对木匠蚁发起攻击时,战斗往往会持续数小时。开始的时候,木匠蚁还能封锁巢穴入口,将行军蚁拒之门外。但在行军蚁凌厉的攻势下,所有屏障都会土崩瓦解,随之而来的是行軍蚁残酷的劫掠。行军蚁会将木匠蚁的成蚁和后代全部带走,木匠蚁的王国就此消亡。

行军蚁大军集体行动,其所到之处可以说是“鸡飞狗跳”,其他小动物都会四处逃窜,所以行军蚁也被称为“驱赶蚁”。有些落荒而逃的猎物即使躲过了行军蚁的捕杀,也仍然没有逃离危险的境地,因为有一类我们称之为“蚁鸟”的鸟类聚集在蚁群周围,它们会躲在一边伺机捕食逃脱的昆虫。对这些悲催的昆虫来说,可真是“逃出狼窝又入虎口”。有些蚁鸟高度特化,它们只跟踪雨林里某些特定区域的蚁群,甚至只在蚁群突袭猎物时才会进食。对于这些蚁鸟而言,行军蚁成了不折不扣的“外卖小哥”。

除了蚁鸟之外,有些寄生蝇科的蝇类也会趁火打劫。它们有的在行军蚁大军的上空盘旋,就像一个个小小的直升机,有的停落在树枝或树叶上伺机而动。当时机到来时,它们会俯冲而下,扑向正在逃跑的节肢动物,在这些可怜的动物身上产卵。之后,蝇卵孵化为蝇蛆,蝇蛆会从猎物的体内开始,一点点地把它们啃成一个空壳。

除了蚁鸟和寄生蝇,还有很多依靠行军蚁谋生的动物,比如行军蚁中的布氏游蚁。也就是说,行军蚁养活着数百种“食客”。由于行军蚁的食物较为充足,这些“食客”仅仅吃它们的残羹剩饭就足够了。

当你观察行军蚁的时候,会发现它们的大小、形状和颜色并不一样,分成了不同的品级,这在社会性昆虫中是一个非常普遍的现象。不同的品级不仅外形长得不一样,而且社会分工也不一样。

行军蚁中的兵蚁体形较大,有着象牙色的头部和一对颇具威胁性的刀状上颚,它们会时不时张牙舞爪地炫耀武力。遇到天敌入侵时,它们会将上颚狠狠刺入天敌的表皮,有时也会利用蜇刺将毒液注入天敌体内。兵蚁的上颚具有极强的咬合力。在一些国家的传统医学中,医生有时会将兵蚁在伤者的伤口上排列一排,一旦兵蚁的上颚将伤口两边固定住,医生就“咔嚓”一声将兵蚁的身体剪下来。即使没了身体,兵蚁也不会松开上颚,从而起到了很好的缝合伤口的作用。兵蚁是蚁群中的卫兵,它们不参与捕猎,也不负责蚁巢内的其他日常事务,它们只负责保卫领地和蚁群的安全。

兵蚁体形较大,有着象牙色的头部和一对颇具威胁性的刀状上颚

工雌蚁具有与身体不成比例的超长而有力的后足,这使得它们能够搬运巨大的物体

排在第二位的是工雌蚁,它们具有统一的棕色体色,它们属于行军蚁王朝里的搬运工阶层。工雌蚁具有与身体不成比例的超长而有力的后足,这使得它们能够搬运巨大的物体。当猎物大到单只行军蚁无法搬动的时候,它们会采取群体合作的方式搬运猎物。研究表明,行军蚁的团队合作效率极高,它们合作搬运的物体重量远远大于同等数量的个体单独搬运物体的重量之和。

兵蚁和工雌蚁虽然特征明显,引人注目,但它们在蚁群中的数量较少。行军蚁群中数量最多的是工蚁。工蚁什么都干,寻找食物、饲喂后代和蚁后、搭建巢穴等都是由工蚁完成。工蚁的头、胸都是黑色的,体形大小不一。工蚁虽然不会像兵蚁那样具有威胁性,但它们也会蛰咬人类。一位昆虫学家在研究委内瑞拉的行军蚁时,感觉到有几个雨点从高高的树上落到他身上。当他发现那实际上是行军蚁并迅速将它们拂去后,他还是被漏网的行军蚁蜇到了。大约一小时后,异常剧烈的疼痛感竟使他抽搐不已。

行军蚁的团队合作远远不止狩猎和集体搬运。“逢山开路,遇水搭桥”,在这个方面,行军蚁可以被称为“大师”。当一只行军蚁跌跌撞撞地进入行军蚁必经之路上的一个小缺口时,只要行军蚁大军一直穿梭而过,保持一定的流通量,它就会一直待在小缺口处,把自己的身体当作垫脚石,确保同伴能够安全、快速地通过。当缺口过大或遇到其他障碍时,行军蚁就会互相咬住身体,搭建一座“蚁桥”,以节省爬行距离。这种“桥”的搭建和拆解速度极快,往往在几十秒内即可完成。“蚁桥”并非静止不动,“蚁桥”的长度随着行军蚁数量增加而延长,不断缩短蚁群距目标地的距离。研究人员发现,动态蚁桥并不总是能够实现最短路程,往往在蚁桥延长到一定程度后,参与搭建蚁桥的蚂蚁数量就不会继续增加,桥的长度也停止增长。研究人员认为,行军蚁在建桥过程中似乎运用了运筹学。由于参与建桥的蚂蚁无法参与其他工作,当蚁群一旦发现延长桥梁所投入的蚂蚁数量与其他工作所需的蚂蚁数量失去平衡,它们就会停止投入更多的蚂蚁建桥。当行军蚁在狭窄的路径(比如一根细细的树枝)上通过时,它们会在树枝的两侧汇聚成侧翼,通过这种方式拓宽路径,使得蚁群能够快速通过。

早期的自然科学家将这种集体协作的现象归结为行军蚁的推理能力。但最近的研究表明,这种复杂的协调是通过把一些简单的规则转化为大规模的行为关联来实现的。这条规则就是:当你的同伴从你身上走过时,不要动。彼此的约定,看似简单,却能够实现极为复杂的协作行为。

数以万计的行军蚁通力合作,用身体搭建各种“桥梁”

数以万计的行军蚁通力合作,用身体搭建各种“建筑”,如同昆虫积木一般。只要你有足够的毅力,再加上一点运气,你也许能沿着行军蚁大军走过的足迹找到它们的老巢——行军蚁用身体搭建的“高樓大厦”。可以说这是行军蚁作为建筑奇才的杰作。与大多数蚂蚁不同,行军蚁不会在土壤中建造永久性的巢穴。相反,它们会凭借自己的身体筑巢,这种巢穴被称为露营巢穴。有些行军蚁的巢穴完全建在地面上,而一般的则会悬挂在树干上或大树的基部,其巢穴有时直径可达1米。

行军蚁不像大多数蚂蚁那样筑巢,它们是用自己的身体建造了一个活巢,也就是露营地。它们倾向于在树干或小洞穴中栖息。露营的成员们抓住彼此的腿,建立起一个有组织的球状结构。最老的工蚁在外面,而蚁后在最里面。当外面的蚂蚁感觉到有动静时,兵蚁们就会迅速聚集起来,准备保卫巢穴

近距离观察你会发现,这种设计堪称完美!行军蚁通过足上的钩状突起彼此连接,形成链条,并进一步形成网状,这非常像建筑工地上围在大楼外层的脚手架。内部的通道和育婴室同样由行军蚁的身体相互连接构成。体形最小的工蚁待在育婴室内照顾幼蚁。这种巢穴还能自动调节温度。在闷热的中午,外围的行军蚁会彼此稍稍放松连接,使巢穴整体上变得蓬松一些,这样空气就能够更好地流通,以实现降温;在寒冷的夜晚,外围的行军蚁会收紧彼此的链接,保存热量,为正在发育中的幼蚁提供一个温暖舒适的生长环境。

研究人员在野外调查的几个月里,曾目睹过100多个这样的营地,其中有一个营地给他们留下了非常深刻的印象。研究人员花了几天时间追踪一种行军蚁。终于在一天晚上,他们找到了这种行军蚁的蚁巢。只见蚁群利用一根掉落的树枝和两片大叶子,在开阔的地面上搭建出一个造型奇特的巢穴。巢穴看上去像有三个大殿的大教堂,而那些进进出出的行军蚁就像参观圣保罗大教堂的游客。这真是一种精致的建筑,值得我们去研究和学习。

可能有人会好奇,行军蚁有如此高效的团队协作的能力,完全可以像其他蚂蚁那样构建精巧复杂的永久巢穴。那么,它们为什么喜欢一路奔波,喜欢建造临时性的巢穴呢?研究人员给出答案是:行军蚁成功的掠食性生活方式迫使它们演化成了游牧动物,如同侵扰农耕民族的古代游牧部落。抢劫一个刚刚被洗劫一空的村庄是捞不到什么油水的。相反,迅速寻找新的猎场才是明智之举。通俗一点儿讲,就是“打一枪换一个地方”。因此,对于一个游牧部落来说,还有什么比不需要建筑材料的营地更方便的呢?

营地的搬迁一般在傍晚时开始。当一出大戏即将上演时,营地里的行军蚁会显得躁动不安,越来越兴奋。那些刚刚狩猎而归的行军蚁也被工蚁们从巢穴中赶了出来。接踵而来的是向外涌出的行军蚁的洪流,营地很快就随之消失。在雨林中某个黑暗的夜晚,沿着前一次突袭的路线,行军蚁带着它们的食物和幼蚁再次聚集在一起,一个崭新的营地很快形成了。当然,后面还跟着一群奇形怪状的等着吃白饭的客人。最后,蚁后以及它的随从们也出现了。蚁后的出行显得很有排场,而且受到严格的保护。蚁后负责产卵,它是蚁群中体形最大且最重要的成员。没有它的存在,整个蚁群就会土崩瓦解。因此,在夜间的搬迁过程中,蚁后一直被兵蚁围在当中,严密保护。

行军蚁的蚁后和其他蚂蚁的蚁后有很大不同。行军蚁的蚁后不仅体形更大,而且没有翅。大多数种类的蚂蚁会派出许多年轻的蚁后进行交配飞行。这就是我们偶尔会在春天看到的那些体形更大且有翅的蚂蚁个体。一旦受精,年轻的蚁后会脱落双翅,在地上挖洞筑巢,不断地产卵,随着后代个体数量的不断增加,慢慢地建立起自己的王朝。几年之后,它的王朝中又会有新的蚁后诞生,从而实现种系的传承。但这种策略对行军蚁并不起作用。因为从无到有、从少到多的方式对行军蚁而言肯定会以失败告终。所以它们采取的策略是,将原来的蚁群一分为二,这与蜜蜂的分巢现象非常相似。每个蚁群选择一个蚁后,各自独立发展,从而形成新的行军蚁王朝。因此,行军蚁的蚁后对于蚁群的其他成员而言是最稀有和最珍贵的。蚁后从不离开安全的蚁群,并不会让自己落入危险境地。

行军蚁的蚁后不仅体形更大,而且没有翅

行军蚁不能飞行,这给它们带来了麻烦——只靠爬行很难进行快速而高效的远距离迁移,而只有通过高效的迁徙才能避开不合适的地形和生境,找到更适合生存的地方。基因研究表明,河流是行軍蚁不可逾越的屏障。这就意味着栖息地的碎片化对行军蚁的生存构成了严重威胁。这种情况反过来又影响行军蚁猎食物种的多样性,影响依赖行军蚁生存的许多物种的生存境况。如果人类想要保护这些不可思议的小生灵以及它们的同伴,就必须确保它们能够在它们赖以为生的热带雨林中畅通无阻地前进。

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