不足人类百万分之一大小的蚂蚁如何称霸陆地

小麦说文艺
2019-08-29 看过

如果你是雄性,有一个懒方法最为合适,争取做整个集群的父亲,这样你就不必花时间去抚育妹妹,也不必冒着生命危险去外面觅食,只需在集群中更好的活着,为了给蚁后授精好好地特化你的身体和行为。”——《蚂蚁的故事》

从人类在地球上出现,已经过去了10万个世代,在这10万个世代里,人类从类人猿进化成了具有高度思维的高级生物,进而建立了辉煌的文明,人类通过智慧站在了自然界食物链的顶端。

我们自以为自己就是地球的王者。

但文明的发展却造成了大量物种的消亡和自然资源的枯竭,对地球来说,人类并没有使地球变得更美好,反而是那些看似并不起眼的昆虫在默默地平衡着生物圈,比如那些还没有人类百万分之一大小的蚂蚁。

一说到蚂蚁,很多人肯定表现出了不屑一顾的表情,但千万不要小瞧蚂蚁,早在千万个世代前,蚂蚁就已经是地球的居民,并且对自然界的平衡起着极其重要的作用。

可以说,如果蚂蚁灭绝了,其他物种的灭绝速度会超过现今的灭绝速度,陆地生态系统也会加速萎缩。

究竟是什么原因让小小的蚂蚁成为一种在陆生环境中称雄的“超个体”物种呢?

我们或许能从科普著作《蚂蚁的故事》这本书中窥见一二。

《蚂蚁的故事》的作者是哈佛大学教授博尔特·霍尔多步勒和爱德华·威尔逊。

早在童年时期,霍尔多步勒对昆虫表现出了强烈的兴趣,尤其是蚂蚁。

为了研究蚂蚁,霍尔多步勒在父母的支持下在家里饲养蚂蚁,描述它们不同的解剖学性状并观察它们的行为是他最高兴地事。

1956年,霍尔多步勒考入维尔茨堡大学,入学后接受的第一个任务就是到芬兰从北至南对红褐蚁进行调查,1972年,霍尔多步勒来到哈佛大学任教,从此开启了与威尔逊长达20年的合作。

和霍尔多步勒一样的是,威尔逊也是一名蚂蚁的狂热爱好者,早在他13岁的时候,就在父亲的帮助下对蚂蚁展开调查,刚进入大学仅仅几天,他就拿着收集到的蚂蚁去见生物系主任,希望能以这样的方式陈述自己的专业。

博士毕业后,威尔逊进入哈佛大学任教,先后获得了昆虫学正教授的职称和管理者的职位,同时也结实了他工作中最好的伙伴霍尔多步勒。

爱德华·威尔逊

1990年,霍尔多步勒和威尔逊联合出版了一部详尽的阐述了蚂蚁各项特点的的学术专著《蚂蚁》,一举获得1991年普利策非虚构类文学奖,但由于《蚂蚁》是面向专业研究者的,专业主语很多,普通读者不易理解。

为了让更多的普通读者都能够了解蚂蚁的知识,相对浅显易懂的非虚构著作《蚂蚁的故事》便由此诞生。在这本书中,霍尔多步勒和威尔逊用则将繁杂的专业知识尽可能的浓缩,由浅入深的向我们展示了蚂蚁的历史,以及它们为什么能够取得如此惊人的成功的原因。

高效的相互协作人类靠语言来传递信息,而蚂蚁则是靠外分泌腺制造出的大量的信息素来传递。据不完全估计,蚂蚁可以利用的化学“单词”达到了10-20个,并且每一个都有独特的含义。

比如拿织叶蚁的一种警报系统为例,当一只织叶蚁工蚁发现敌人的时候,它会立刻从腺体释放出多种信息素,这些信息素以不同速度在空气中扩散:

最先是已醛,以唤醒其他蚂蚁促其警觉;

然后是已醇,让其他蚂蚁去寻找敌人的源头;

接着是十一烷,引诱工蚁接近敌人;

最后是油酸辛烯醇,这会促使它们与敌人战斗。

对蚂蚁来说,信息素是通信最常用的通信介质,但蚂蚁也能够通过其他渠道传递信息:

  1. 身体碰触:工蚁伸出前足触及另一只同巢蚂蚁下唇的位置,就可以使后者反哺液体食物。
  2. 声音通信:蚂蚁的腰部有一个薄的横向刮削器,紧靠腹部有一个“洗衣板结构”,由一些纤细、如同锉刀杨的平行脊组成,通过刮削器和洗衣板结构摩擦会产生吱吱的尖锐的声音,昆虫学家将这一声音成为摩擦声。当蚂蚁极度不安比如陷入困境时,或找到了一片非常理想的叶片的时候,就会发出这种声音来召唤同伴。
  3. 听觉通信:用头在硬的东西的表面上敲击发出的声音来警示同伴,这种模式多发生在木工蚁属中。蚂蚁的通信系统远比我们想象的更加复杂,正是高度发展的化学通信使高效的协作成为可能,而高效的协作又能使集群变得更加强大,从而在与敌人的争斗中取得更高的胜算。

比如在筑巢的时候,需要运送一些对蚂蚁来说非常巨大的树叶,这个时候,领头的工蚁用其上颌紧紧夹住一片树叶,然后第二只工蚁趴在第一只工蚁下面并紧抓其腰部,接着第三只工蚁趴在第二只工蚁下面并紧抓其腰部……直至10余只工蚁的链条形成。

而筑一个完整的巢,需要数以千计的蚂蚁的相互配合才能完成。

除了卷树叶,其他蚂蚁还需要将树叶进行黏合,这同样需要高效而精准的协作。

蚂蚁将树叶进行黏合的物质是由集群中处于发育的最后阶段像的幼虫所吐出的丝线,黏合的时候,需要两个成年工蚁将其托起,运送到卷起的叶片边缘处,幼虫钳住树叶来回移动,通过分泌的丝线进行黏合,直到数以千计的丝线并排放入两个叶片的边缘间,成为一片整体的覆盖物。

比如在敌人面前,当正在觅食的工蚁发现敌人时,会立刻上前与之战斗,当获取到对方身上的气味的时候,迅速退出跑回巢内,并沿路留下信息素,其他的工蚁和兵蚁会迅速沿着信息素搜寻敌人,找到后就会将其一举歼灭。

社会性集群

蚂蚁的集群组织非常紧密,紧密到可以用“超个体”来形容。

“超个体”这个概念在20世纪极为流行,威廉·莫顿·惠勒在他的著名论文《作为一个有机体的蚂蚁集群》中这样写道:

“集群作为一个单位,具有诸如大小、行为和组织的特定特性,而这些特性可从集群传递到集群、从下一代传递到下一代。在集群这个超个体中,蚁后是繁殖器官,工蚁支撑着脑、心脏、肠子和其他一些组织。集群成员简单的液体食物交换过程相当于血液和淋巴循环。”

蚂蚁的“超个体”特性决定了蚂蚁在集体活动的时候是没有领导者的,这一点和人类完全不一样。

觅食的时候,先头部队的蚂蚁先前进一段距离,在斜返回后面的队伍,其他先头部队再前进,从远处看,这只由数百万工蚁组成的觅食队更像是一个生物体。

在蚂蚁这个集群里,最重要的就是蚁后,一只切叶蚁蚁后可以生产多达1.5亿个“女儿”,其中大部分会成为工蚁,极少数会成为新的蚁后,建立属于自己的新的集群。

其次就是负责觅食的工蚁,工蚁又分大工蚁、中等工蚁、小工蚁。其中,小工蚁负责管理真菌园地,中等大小工蚁负责建设真菌园地,比如把碎叶片揉成湿润小球,少数大工蚁则负责采集叶片和撕碎叶片。

除了蚁后和三类工蚁,一个集群还有雄蚁和兵蚁。

雄蚁是蚁后交配前产生的。雄蚁的寿命很短,只能存活数周和数月,在集群中,雄蚁是不工作的,它生存的唯一目的传递集群基因。

兵蚁并不是在一开始始时就有的,而是当一个集群的个体数发展到10万只以上的时候,部分工蚁才会分化为兵蚁,兵蚁主要负责蚁巢的保卫工作。

由此可以看到,一个蚂蚁集群的不仅组织非常紧密,集群内每一类别的蚂蚁还都有着严密的分工,并且都做着它们该做的事。

么,如果蚁后死了,集群又该如何发展呢?

有可能发生的事就是由工蚁再重新培育另一只蚁后。

从理论上讲这是完全可能的,因为蚁后的生存很大程度取决于环境控制影因子,比如食物的质量,巢内温度等。但事实是,大多数的蚂蚁集群不会这么做,他们会任集群衰败下去直至最后一只工蚁死亡。

这最主要的原因是为了更好、更安全的建立新的集群。

这就跟人类禁止近亲结婚是因为会增加遗传疾病的风险一样,将同蚁巢的兄弟姐妹培育成新的蚁后也会大大增加后代死亡和不育的风险,所以除了法老蚁和暗蚁等个别蚁种,每一个蚂蚁集群都只会有一个蚁后。

随时调节环境

作为陆地上最占优势的生物,蚂蚁的分布非常广,就连特别寒冷的北极圈的寒冷森林表层,仍有蚂蚁活跃于各处,难道,蚂蚁对不同的温度都具有较强的适应性吗?

其实并不然,蚂蚁是一种对温度很敏感的生物,除了澳大利亚眼似真蚁和极少的寒温带蚂蚁物种外,其他大多数的蚂蚁在低至20℃的环境下,其功能会变得很差,所以蚂蚁对地面生活的完全适应是因为它们能够随时调节周围环境的温度。

如果夏天过热,蚂蚁会在地下深挖巢,将温度保持在25℃-35℃的范围内。

如果温度较低,蚂蚁会将蚁丘建造地面上1.5米处,其巨大的表面面积可使蚁巢得到更多的阳光,不仅如此,某些蚂蚁的蚁丘也会向南倾斜,这样就可以吸收更多的热量。

除了温度,蚂蚁面临的危险还有干旱。

多数蚂蚁集群对湿度的要求比较高,一旦干旱,大部分蚂蚁在几小时内就会死亡,为了生存,蚂蚁就会用各种各样的办法来调节蚁巢的湿度。

  1. 通过蚁巢厚厚的外壳和茅草等填充物来减少蒸发。
  2. 将非成熟个体运送到最适湿度处,比如将卵和幼虫放入较潮湿的小室,蛹则放在较为干燥的小室,也就是蚁巢边缘处。
  3. 如果碰到干旱时节,为了保持蚁巢的湿度,成对的工蚁会收集附近植物上的水滴并将其运送到巢内来提高湿度,而生活在印度的干旱灌木林中的双刺猛蚁则会用高度吸水的材料比如鸟的羽毛装饰在巢口,以此来收集露水来保持巢内的湿度。

高效的协作、“超个体”的社会性集群,对环境的控制是蚂蚁在数量上成功的主要原因,而数量上的成功不仅有利于它们改变巢内的环境,还可以改变生活范围的整个环境。

比如收获蚁,它们以种子为食,是有害的,但也正因为它们沿途都在吃种子,所以无心之中扩大了植物的分布,大大增加了植物的多样性。

从地球上出现生物开始,已经过去了几千个世代,在这几千个世代里,包括人类在内的许多生物都在为了更好地适应环境而不断进化,但蚂蚁似乎是个例外,它们不仅听觉进化的很慢,视觉更是根本不进化,但这并不能阻挡蚂蚁用最原始的技能来称霸陆地。

如果我们的视觉足够好,我们就会看到林区的小道上、密布苔藓的碎石间、各种各样的草丛中,都有无数的蚂蚁生活着,它们以惊人的个体数量,明确有效的分工,集群的生活方式同恶劣的环境进行着斗争,蚂蚁就是用这种令人惊叹的方式生存了一亿多年,说蚂蚁是生态学的主宰也并不为过。

如果你想知道更多有关蚂蚁的故事,那么一定要看这本《蚂蚁的故事》。

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