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          紅燈要硬闖 / 科技 / 這種昆蟲怎么就做到了星球第一呢? | 張霜

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          這種昆蟲怎么就做到了星球第一呢? | 張霜

          2020-04-08  紅燈要硬闖

            “所以,自然界沒有永恒的贏家,每一個物種的存在要么對其他物種產生有利有弊的影響,要么和其他物種互惠互利、互相依存。生態學家的目標就是不斷去發現生物的多樣性,認識這種多樣性,保護這種多樣性。”



            張霜

            中國科學院生態環境研究中心研究員

            可能有同學會問,我們為什么要研究螞蟻?我可以告訴大家,其實螞蟻是這個星球上最成功的昆蟲類群。如果我們把全世界的螞蟻加起來,再把全世界的人口加起來比較,就會發現全世界的螞蟻是更重的。
             
            甚至有科學家推測,在陸地生態系統中,如果把包括人類在內的所有動物都加到一起,那么其中大概有15%~25%的重量來自于螞蟻。所以,螞蟻在這個星球上是非常成功的。

            螞蟻的家庭和自身的組織結構

            螞蟻為什么會這么成功呢?首先跟它的家庭背景有關。螞蟻的分工很明確,有專門干活的工蟻,專門打仗的兵蟻,專門生小螞蟻的蟻后,還有專門負責交配的雄蟻。

            螞蟻跟人類不一樣,在螞蟻的世界里,所有的事情都是蟻后說了算,其他螞蟻只需要根據蟻后的指令各司其職就行了。

            如果小朋友們發現自己家里所有的事情都是媽媽說了算,這也是一件好事,至少我家就是這樣,這起碼會讓家庭和諧興旺。

            除了家庭背景,螞蟻自身的組織結構也非常前衛。螞蟻跟人類不一樣,人類的肉是長在骨頭外邊,但螞蟻是一種外骨骼生物,也就是說,它的骨頭是長在肉外邊的。

            這種身體結構有什么好處呢?大家看這張照片,這是螞蟻脖子的三維立體模型。螞蟻脖子的外骨骼結構有多強呢?科學家推測,這種結構能讓螞蟻承受自身重量5000倍的壓力。

            這是什么概念?想象我是一只螞蟻,如果中關村二小所有的老師、同學加起來有5000人,那就相當于把這5000人的重量都壓到我的脖子上,我還能夠自由地呼吸。

            所以說,螞蟻的這種外骨骼結構是非常結實、非常強硬的。螞蟻是名副其實的“鋼鐵俠”。

            螞蟻優越的住房條件

            除了家庭背景和自身結構,螞蟻的住房條件也非常優越。很多身居大城市的人都住在面積很小的房子里,都在蝸居,但螞蟻不一樣,它們的住房面積非常大。

            大家看這張照片,科學家把石膏注入到蟻巢里,等石膏凝固后再把石膏挖出來,居然得到了一個比人還要高的蟻巢模型。科學家把這種模型稱為“羊肉串”模型,因為它是通過一個中間的主通道將旁邊一間一間的小室串起來的,就像串羊肉串一樣。

            還有更大的蟻巢,照片中的這些人可不是在建房子,而是在用挖掘機挖蟻巢。在一些比較干旱的地方,螞蟻為了獲得足夠的水資源,能將蟻巢建到地下32米深的地方,這相當于人類建造了一個5000米高的建筑。這么大的蟻巢相當驚人,大點的一個房間能裝下一個成年人。

            這是我從一部紀錄片里截取出來的圖片,據說科學家為了清理這個切葉蟻的蟻巢,挖出來了40噸土!

            我們剛才看到的是建在地下的蟻巢,還有的蟻巢建在地上。

            這是我在俄羅斯拍的一張照片,這并不是一個墳頭,而是一種叫做紅林蟻的蟻巢。紅林蟻的攻擊性很強,如果你不小心掉進去,那后果將會很嚴重。所以,大家沒事不要去惹螞蟻。

            除了地下、地上,很多螞蟻還可以在空中構建它們的豪華別墅。

            這種螞蟻就可以把植物的樹葉粘起來,做成一個蟻巢。建巢的工作自然是由工蟻來承擔的。

            工蟻會銜著螞蟻幼蟲在不同的樹葉之間跑來跑去,而幼蟲的嘴里會吐出來黏性很強的絲,這樣就能把樹葉粘起來了。工蟻還會銜一些植物的種子到家里,等到(這些種子)長成幼苗后,還能起到加固蟻巢的作用,即使刮風下雨,蟻巢也會很安全。

            螞蟻的天然計步器

            接下來我們說說螞蟻是怎么知道回家的路的。2005年的一項研究表明,螞蟻能夠記住自己離開時的步數。現在人們總是通過各種運動APP記錄自己走了多少步,其實幾千萬年以前螞蟻就已經在做這項工作了。

            科學家是怎么發現這個現象的呢?他們把一部分螞蟻的腿加長,把另一部分螞蟻的腿鋸短,結果發現,腿被加長的螞蟻即便走過了家門口,但還是停不下來;而腿被鋸短的螞蟻,在離家門口還有一段距離的時候就停下來找家門了;只有腿長正常的螞蟻會準確地走到家門口,并且停下來。

            據此,科學家判斷螞蟻能夠記住自己離家的步數,所以它們不會迷路。

            螞蟻對食物的高效利用與儲存

            除了能夠記住家,螞蟻還對食物有著高效的利用。螞蟻是由黃蜂進化而來,因為黃蜂是一種捕食性動物,所以很長一段時間里,科學家都認為螞蟻也是靠捕食來生活的。

            事實上,植物性食物在螞蟻的食譜中占了很大的比重。也就是說,螞蟻的成功和它們長期吃素是分不開的。

            有些植物會長出一種黃色的叫做食物體的結構,這是專門用來吸引螞蟻的;有些花紋蜜腺和中空的刺也可供螞蟻吃、住。

            事實上,螞蟻并不是直接吃植物,它必須借助其他生物來進食,比如蚜蟲。很多植物上都有蚜蟲,而且很多蚜蟲都是由螞蟻來看護的。

            為什么螞蟻會心甘情愿地看護蚜蟲呢?原來,蚜蟲通過長長的嘴刺吸植物,獲取營養,同時排出的糞便會成為螞蟻美味的食物,所以它們之間是一種互惠互利的關系。

            這種關系非常有意思,如果螞蟻發現有蚜蟲生病了,那么為了避免病菌傳染給其他蚜蟲,螞蟻還會把生病的蚜蟲給搬走,相當于對病蟲進行隔離。

            剛才說到螞蟻會吃蚜蟲的糞便,可是蚜蟲的糞便是液體狀的,螞蟻如何存儲呢?科學家發現了一種叫蜜罐蟻的螞蟻,它們是作為一種具有存儲功能的螞蟻而存在的。

            它們的肚子就像水缸一樣大,能夠把蚜蟲的糞便都存儲進去,當其他螞蟻餓了的時候,這些螞蟻就會擠出一點食物來喂它們。

            螞蟻是天生的殺手

            你以為吃素的螞蟻都很溫柔嗎?不,螞蟻也是天生的殺手!我們經常看到螞蟻從植物上抓蟲子吃,比如這種特化的螞蟻。

            這種螞蟻是如何捕食小蟲子的呢?原來,它們會提前在植物的莖上鉆出很多小孔,然后鉆到孔里藏起來,一旦有昆蟲爬到植物的莖上,它們就會突然從小孔里爬出來,將蟲子死死抓住,吃掉它們。事先埋伏好,等獵物來的時候對它們進行精準捕捉,螞蟻果然是天生的殺手。

            有的時候我們還可以看到螞蟻在葉片背面捕食昆蟲。為什么螞蟻不會從葉片背面掉下來呢?原來,它們的腳上帶著倒鉤,這些倒鉤的抓力非常強,能夠鉤住葉片表面的突起。科學家曾做過一個實驗,發現位于葉片背面的螞蟻甚至能抓住一個硬幣而不掉下來。

            除了為獲取食物而捕殺昆蟲,有些螞蟻也會毒殺自己不喜歡的植物。

            科學家發現,當螞蟻不喜歡某種植物的時候,它就會往其葉子里注入一種毒素,這種毒素會在3~7天內引起植物死亡,這樣一來,周圍一大片區域里就只有螞蟻喜歡的植物存在,而螞蟻不喜歡的植物可以寸草不生。

            這種現象曾發生在亞馬孫雨林里,當時當地的土著把這種現象叫做“惡魔花園”,他們認為這是惡魔造成的。近些年的研究證明,其實并沒有什么惡魔,螞蟻才是造成這種現象的惡魔。

            關于螞蟻對其他昆蟲的捕食性作用,大家可以通過一個小實驗去證明,這也是科學家曾經做過的一個實驗。

            當蝴蝶要產卵的時候,你把用橡皮泥做出的假螞蟻放在植物上,再將另一些外形不像螞蟻的小黑點也放在這些植物上。你會發現,蝴蝶會避開有假螞蟻的地方去產卵。也就是說,蝴蝶是害怕螞蟻的,它們可以通過視覺來判斷哪里有螞蟻,從而避開它,以免后代遭到螞蟻的捕食。

            螞蟻不僅能夠攻擊小型昆蟲,還能攻擊一些大型動物,甚至是大象。

            研究發現,螞蟻能清晰地判斷出植物的顫動到底是風引起的還是某些動物拉拽引起的。所以,當風吹動植物的時候,螞蟻不會出來,但如果是羊來吃植物的話,它就會迅速出來對羊進行攻擊。

            當然,吃、住都在樹上的螞蟻也能保護植物。在非洲的某些稀樹草原里,如果植物上沒有螞蟻,整個生態系統都會面臨崩潰。

            除了保護植物,螞蟻還會幫助植物打掃衛生。比如,有一種螞蟻生活在食蟲植物上,這種食蟲植物長了一個像杯子狀的結構,杯口非常滑,當昆蟲不小心落到杯口的時候,會因為太滑而掉入杯中,杯里的液體就會把這些昆蟲給消化掉。

            科學家在杯口刷上一些臟東西后,這種食蟲植物對昆蟲的捕食效率就下降了。可是用不了多久,螞蟻就會將這些臟東西清理干凈,杯口就會重新變得很光滑,植物的捕食效率也恢復如初了。

            為了適應在植物上的生活,有些螞蟻甚至進化出了滑翔能力。我們知道,工蟻是沒有翅膀的,有翅膀的是蟻后和雄蟻。

            會滑翔的螞蟻如果不小心從樹上跌落,它們可以依靠扭動自己的身體,使自己滑向樹干,這樣就不會落到地上了。這是目前人類已知的沒有翅膀卻可以進行滑翔的唯一一種昆蟲。

            螞蟻的悲慘時刻

            剛才講了很多螞蟻的特長,那它有沒有很慘的時候呢?也有。有一種蒼蠅會將卵隱藏在螞蟻的進食處,比如螞蟻會吃蜜腺里的蜜露,這個時候蒼蠅就會把它的卵產在蜜腺下邊。等蒼蠅卵發育成幼蟲后,幼蟲會長出兩個長長的牙齒,當螞蟻再來吃蜜露的時候,蒼蠅幼蟲就會用這兩個大牙死死咬住螞蟻,然后把螞蟻吸干、吃掉。

            這只是普通的獵殺,還有一種寄生蟲能做到仿生捕殺。這種寄生蟲有一個生長階段必須要在鳥的體內完成,那如何才能達到這一目的呢?原來,它會伺機隱藏在螞蟻體內,當螞蟻感染了這種寄生蟲后,腹部就會變紅變大。

            就像這張照片中一樣,身體黑黑的是正常的螞蟻,而腹部發紅腫大的是感染了這種寄生蟲的螞蟻。被感染的螞蟻,腹部看上去像一個果實,甚至會隨風擺動。當鳥看到這只螞蟻后,就會以為這是一個水果,于是將它吃掉。

            這樣一來,寄生蟲就順利進入到鳥的體內了。更可怕的是,鳥排出的糞便里還有這種寄生蟲,如果螞蟻進食的時候再次被感染,那么整個過程就會重新再來一次,寄生蟲就是借助這樣的循環完成自身生長的。這種寄生蟲也被列為2008年十大新發現物種之一。

            剛才說的只是一些動物對螞蟻表面上的利用,還有其他深層次的利用。

            比如,有一種叫大藍蝶的蝴蝶,幼蟲時期的它會主動被搬到蟻巢中,由螞蟻代為撫養。為什么螞蟻這么傻,要幫大藍蝶撫養孩子呢?原來,大藍蝶幼蟲身上散發的味道和螞蟻幼蟲身上的味道幾乎一模一樣。當螞蟻發現大藍蝶的幼蟲后,會以為這是螞蟻幼蟲,所以就會把它搬進蟻巢,心甘情愿地進行撫養。


            大家或許聽說過僵尸螞蟻。一種真菌能夠通過釋放化學物質改變和控制螞蟻的行為,讓螞蟻變成自己的傀儡,這種螞蟻就叫僵尸螞蟻。


            被感染了這種真菌之后,螞蟻的頭部會長出一根棍狀物,真菌還可以控制螞蟻定點死亡。


            科學家發現,被感染后的螞蟻,精神會變得十分恍惚,會在植物上不斷地游走,一旦進入距離地面25厘米高,方向在315°~375°之間的空間之后,螞蟻就會停在那里,并用腿死死抓住植物的葉片或者莖桿,而這個位置正是這種真菌最容易生長和存活的地方。如果人類將來將這種真菌作為一種生物武器,那該有多么恐怖。

            死后的螞蟻是不是就可以安息了?也不是。科學家發現,有一種獨居蜂會將卵產在植物中空的莖里,并用土將卵一個一個隔開,但它在最外層塞的卻是一只死螞蟻。

            為什么?原來,這種死螞蟻的身上有一些化學物質,能夠防止其他昆蟲前來捕食獨居蜂的卵。你看,螞蟻即使死了,也要被其他昆蟲所利用。

            所以,自然界沒有永恒的贏家,每一個物種的存在要么對其他物種產生有利有弊的影響,要么和其他物種互惠互利、互相依存。生態學家的目標就是不斷去發現生物的多樣性,認識這種多樣性,保護這種多樣性。

            最后,向大家推薦一本叫做《螞蟻》的書。

            非常歡迎大家以后加入到我們螞蟻研究的隊伍中來。

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