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科学家揭开蚂蚁身上的众多秘密(组图)


http://www.sina.com.cn 2004年11月04日 15:22 北京科技报
科技时代_科学家揭开蚂蚁身上的众多秘密(组图)
蚂蚁在集体行动时,队伍总是井然有序
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科技时代_科学家揭开蚂蚁身上的众多秘密(组图)
80%的蚂蚁在从事某种工作时,20%的蚂蚁却无所事事
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  一提蚂蚁,人们就会想到它们的那种勤劳与团结协作的精神,小小的蚂蚁在文学家的笔下成了人类学习的榜样。可是,最近科学家发现,蚂蚁其实和人一样,在工作时,也有偷懒的现象,甚至也会尔虞我诈。

  仔细观察蚂蚁,你会由衷赞叹它们的团结协作精神:一群蚂蚁共同将一只大蛐蛐的僵尸运回窝里,这中间显示出组织工作的无与伦比,一切都显得井然有序,面对庞然大物,
蚂蚁们都很从容,没有一只蚂蚁偷懒,更没有贪吃的,有的只是步调一致的搬运,看着蚂蚁们万众一心的举动,人类当羞愧得无地自容。生物学家曾说:蚂蚁是地球上生命力最强的生物之一,很多生物面临着灭绝,但蚂蚁不会,这是勤劳对蚂蚁的回报。

  然而,事实如何呢?蚂蚁真的如此勤劳,如此团结吗?最近日本北海道大学的研究人员公开的一项研究结果显示,并不是第一只蚂蚁都只知道拼命地干活,它们中也有偷懒者,也有无所事事者,尤其是工蚁,竟然有五分之一的工蚁在“工作”上没有尽心尽力,有偷懒的现象。这一结果肯定出乎那些赞美蚂蚁的人的意料。

  蚂蚁也有偷懒的

  日本北海道大学农学研究生院的进化生物研究小组对三个分别由30只蚂蚁组成的日本黑蚁群的活动进行了观察,从而得出上述结论。研究小组首先把3群蚂蚁放进一个人造蚁穴中,为便于观察给它们做了记号。这个研究小组表示,他们从去年5月开始开展了这项研究,每天用3个小时对蚂蚁进行观察,连续观察了大约5个月。

  他们发现,大约80%的蚂蚁从事某种工作,例如清理蚁穴垃圾或收集食物,它们很少停下来休息,但其他的工蚁则整日无所事事,几乎不参加任何工作。研究人员还进行了另一项试验,获得了同样的结果:他们从其中一群蚂蚁中移走6只勤奋工作的蚂蚁,其他忙碌的蚂蚁却继续工作甚至更努力,但懒散的蚂蚁依然很少干活或根本就什么也不做。科学家认为,这种现象显示,一些蚂蚁懒于工作,也许是因为他们太老或有与生俱来的惰性。

  蚂蚁也会尔虞我诈

  科学家还发现,有些蚂蚁不但会偷懒,有的还很有心计,甚至尔虞我诈。在南美亚马孙河流域中部,有一种小树,嫩叶上会长有一些很小的袋状物,里面经常有蚂蚁进进出出,那些袋状物就是蚂蚁的巢穴。

  小树和蚂蚁的关系可以算得上一种共生关系。蚂蚁为小树充当保镖,保护它免受昆虫的袭扰,小树则为蚂蚁提供栖息地。但巴西科学家埃拉尔多·巴斯孔塞洛斯和同事发现,树叶和蚂蚁的“亲密接触”一般不会长久,因为双方都是为了暂时的利益才走在了一起。蚂蚁在小树上安家落户之后,常常会怠于职守,不尽义务;而小树树叶也只是在幼嫩的时候才需要保护,待其“枝繁叶茂”以后,就没必要再为自己并不需要的保镖提供报酬了。于是,树叶成熟后,上面的蚁袋就逐渐脱落了,小树和蚂蚁也就分道扬镳了。

  为了探求其中是否还有深层次原因,科学家们做了一个实验。他们将小树部分树枝上的蚂蚁驱逐殆尽,这些树枝上新长出的嫩芽大约有一半都成了其它昆虫的腹中美餐,但尽管如此,这些没有蚂蚁的树枝上开出的花朵是蚂蚁过多的树枝大约8倍。科学家据此推测,过多的蚂蚁可能还会抑制小树的生长,这可能也是双方亲密关系不能持久的原因之一。

  蚂蚁出行不“堵车”

  尽管蚂蚁和人一样,也有这样那样的缺点,但这并不妨碍它们的“伟大”,小小蚂蚁的身上仍然有许多值得人类学习的地方。比如,欧洲科学家就发现,大量蚂蚁集体行动时,队伍井然有序,不存在“堵车”问题,因为它们善于在交通拥挤时分流。

  一个由法国、德国和比利时科学家组成的科研小组在3月份出版的《自然》杂志上发表论文说,一窝蚂蚁成千上万,每到搬运储存食物的季节,众多蚂蚁便倾巢而出,在找到食物后又都蜂拥回到“老巢”,为了避免混乱,这些蚂蚁养成了一套具体的行为机制,使它们的行进互不干扰,协调有序。

  科学家说,搬运食物的蚂蚁都排成长列,沿着食物源和蚁巢之间一些固定的路线行进。这些路线是由被称为“先遣队”的蚂蚁在返回巢穴时,用名为信息素的化学物质沿途标注的。其他蚂蚁可以在已设置好的路径中任选一条来走,它们在行进中都会留下自己的信息素。

  在实验中,科学家在蚁巢和蜜糖之间设置了两条宽10毫米的道路,发现其中一条路上的交通流量比另一条大得多。随后,科学家将道路宽度缩减成6毫米,使道路变得拥挤,结果发现蚁群开始分流,选择交通流量小的道路的蚂蚁显著增多。这有效地防止了干道上的交通拥堵,保证食物搬运的效率。

  科学家认为,在地下蚁巢错综复杂的隧道中,蚂蚁可能也是用这种策略来有效地管理交通的。新发现可以给一些非线性科学研究课题带来启发,例如怎样在电信网络系统中更好地管理数据传输过程。

  科学家揭开更多的秘密

  科学家研究蚂蚁,也不是为了寻找蚂蚁身上的缺点,他们希望通过研究蚂蚁的生活习性,寻找应用于人类日常生活的新思想、新技术。所以,即使在科学家眼里,小小蚂蚁也是一种非常神奇的生灵。在蚁巢内外,蚂蚁的群落是高度组织化的,它们可以不需高层的指示就能按部就班地做好分内的工作。而蚂蚁怎么决定要做什么工作呢?研究发现侦察蚁带回巢中的气味能让蚂蚁外出觅食。

  斯坦福大学的生态学家迪波拉·格登在这二十年来一直在研究蚂蚁如何在没有中央决策的情况下决定要做什么工作。她对一种新墨西哥沙漠的红蚂蚁进行了观察,发现蚂蚁的行为决定于群落中其它蚂蚁的工作。然而没有人知道蚂蚁怎么知道其它同伴在忙什么。这种红蚂蚁每群有一只蚁王和一至两万只雌工蚁。工蚁的寿命差不多是一年,蚁王可达廿年。格登早已发现做不同工作的蚂蚁带着不同的化合物。那些化合物是些防止身体脱水的碳氢化合物,而花费较长时间在沙漠中踱步的蚂蚁则带着不同的化合物组合。为了探究蚂蚁能不能嗅出其中的差异,她和化学生态学家迈克·格林在一个小玻璃珠涂上不同碳氢化合物组合。

  一般是,侦察蚁先外出探路,而跟随者则在巢中等待侦察蚁安全回返时才出外觅食。他们把外出的侦察蚁一只只捉走,每十秒钟放置涂上同侦察蚁口部一样的碳氢化合物的小珠子到巢中,试图仿真侦察蚁返巢的情形。于是追随蚁就外出觅食了,但是放上涂有巢内工蚁的碳氢化合物的小珠子却无法诱使蚂蚁外出。



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