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蚂蚁王国的群体智慧
2018年02月刊 专题

在美国自然历史博物馆中,有一些特别的琥珀,它们产生于白垩纪,距今已经1亿多年了,不可思议的是,琥珀当中竟然还有蚂蚁的尸体!这说明了在白垩纪时代,蚂蚁已经在地球上存在,而如今,存在于白垩纪的强者恐龙早已从地球上销声匿迹,只留下化石的线索,供人们研究。而蚂蚁不仅存活至今,而且越来越发展繁荣。更惊人惊叹的是,留存下来的一只琥珀当中竟然有10只蚂蚁的尸体,这无疑证明了蚂蚁是群体性社会动物。自然界竟能如此神奇:树脂将正在觅食的蚂蚁包裹起来,逐渐变硬,最后成为琥珀,历经几百万年存留至今,成为科学家探索真社会性昆虫起源的神奇标本。

不吃叶子的“切叶蚁”

在亚马孙的热带丛林有这样一种怪蚂蚁,它们并不直接吃树叶,而是将叶子从树上切成小片带到蚁穴里用来,这就是切叶蚁。研究发现,切叶蚁群落的复杂社会性仅次于人类,它们可以在几年的时间之内将占地面积扩大到30~600平方米,群体数目超过80亿。

蚁群,堪称自然界最复杂的组织之一,甚至可以与人类组织相媲美。BBC的记录片《蚂蚁星球》深入探讨了蚁群的奥秘。以切叶蚁为例,它们的组织成员包括蚁后、兵蚁、中型工蚁和迷你蚁,听起来就如人类社会的结构:女王、士兵和工人。但是,在蚂蚁的社会中,是否真的存在等级制度呢?

● 蚁群中的蚁后,它的主要职责不是组织和管理团队,而是生育繁殖后代。因为蚁后是蚁群中唯一具有生殖能力的雌性,如果蚁后死亡,意味着整个蚁群失去重心,将走向灭亡。蚁后是蚁群中体型*大的一只,它的全身都会一直覆盖着照顾它的小型工蚁。每个蚁群只能有一位“王后”,每年它会产下新的蚁后,新“王后”将会离开巢穴去组建新的蚁群,而这个时期,也是蚁群产出雄蚁的唯一时期,雄蚁的作用只有一个,就是交配。

● 兵蚁,顾名思义,它的职责是保卫蚁群,包括真菌、幼蚁和蚁后。它们的体积较大,而且擅长咬人。科学家通过实验发现,兵蚁是一支组织严密的安保力量,负责在它们的食物——所培育的一个个真菌之间巡逻,分工明确,而且,在蚁后所在区域,会加大巡逻力量。

● 比兵蚁体型稍小一些的是中型工蚁,也被称为觅食蚁,负责采集叶子并运回蚁巢。体型最小的又叫迷你蚁,所占数量最多,虽然体型很小,但是并非幼蚁,而是已经发育成熟。这些小型工蚁能承担多项职责,例如培育、照看真菌,为蚁后清洁以及哺育幼蚁。

向左走,还是向右走?谁来指挥?

小小的蚂蚁,却有大大的力量。这样一个团结又有组织的集体,不禁让人深思,他们到底是如何组织协调的?谁是负责指挥下令的核心管理者?谁来决定每只蚂蚁的具体职责?实际上,这个组织并没有所谓的领导者,前面已经指出,蚁后的职责只是繁衍后代,并无管理的权力,那么,蚂蚁究竟是如何进行大规模组织运作的呢?

科学家打造了巨型饲养箱对蚁群进行了研究。通过在蚂蚁觅食的道路上设置障碍,来观察它们的行为特征。科学家在蚂蚁觅食的路上设置Y字型岔路,其中一个方向有食物,另一个方向没有食物。两条岔路与主路相连接,当大批蚂蚁从巢穴中爬出觅食,走到主路,就会面临向左还是向右的选择。实验结果发现,虽然在开始的时候,切叶蚁选择两个方向的比例差不多各占50%,但是短短20分钟之后,所有的蚂蚁几乎都选择了走上食物的那条路。

食物距离交叉点比较远,切叶蚁并没有那么好的视力可以远远发现食物,但它们到底是如何做到的呢?秘密就在于它们通过敏锐的嗅觉,在行进的过程中不断在彼此间进行信息分享和沟通。外出寻找食物的蚂蚁会沿路给同伴留下化学信息素,给其他蚂蚁指引方向。它们用触角来感知这种信息素,即使微量亦能感知到。蚂蚁的同伴们会沿着信息素前进,找到食物的蚂蚁会在回巢的路上释放更多信息素,使其气味更加浓烈,而没有找到食物的路线就不再释放信息素,此前的气味也会逐渐消散,防止后来的蚂蚁再次“误入歧途”。气味越强的路径就越能吸引其他同伴过来,积累更多信息素,这样,通过气味标记出的路径就会非常清楚,巧妙地将巢穴和食物源连接起来。

在实验当中,有食物的岔道气味浓度远比另一条道路强烈,蚂蚁来到分叉点后就自然地选择走上信息素较多的路。这说明它们能够进行自我组织,蚂蚁智慧地通过群体的力量来纠正个体的错误,巢穴中的蚁后并不会指挥它们向左走还是向右走。它们觅食的依据是身体散发出的信息素。

而切叶蚁并非唯一拥有超凡合作能力的蚂蚁,还有一些蚂蚁,也将团队合作的理念发挥到了极致。

撒哈拉沙漠中的“银色军队”

在撒哈拉沙漠中,生存着另外一种蚂蚁——银蚁,它们拥有特别的皮肤,可以发射光,它们的特殊之处在于可以忍受其他陆地动物难以忍受、可以致其死亡的高温。几乎没有动物可以在非洲正午的烈日下活下来,银蚁也只能在炙热的巢穴外呆几分钟而已,外加天敌的威胁,无疑大大增加了获取食物的难度,它们只能在其天敌躲起来的时候快速出来觅食。英国纪录片BBC的另一部记录片《自然世界:自然界中的完美搭档》中展现了这样一个场景:


……一些银蚁发现了目标猎物,它们必须竭尽全力在自己被烤焦前将食物运回巢穴。它们背部细小的毛发可以反射太阳光线,但是时间有限,外部高温已经达到53度了,它们也必须使自己的身体温度达到能忍受的最高值。目标的体积比它们庞大几十倍,它们一起背着食物踉跄地前进,但是时间真得不多了,怎么办呢?除非它们想出更好的办法!没有发号施令的决策者,一些银蚁开始自发地咬掉猎物的腿,另一些银蚁则咬掉了猎物的触角,这样,它们将猎物搬回洞穴的机率就大了。最后,虽然有团队成员牺牲在烈日下,但是这个坚定、团结的团队,最终完成了他们的使命,顺利将猎物运回了巢穴……

只有靠团队合作,银蚁才有机会在沙漠中生存下来。它们像纪律严明的军队一样行事,每一只蚂蚁都清楚自己的职责,为了共同的目标而拼尽全力。

漂浮在亚马孙河上的“一团杂草”

《蚂蚁王国》中还展现了另一个漂浮在亚马孙河上的动物界一大奇迹。远远看去,像是一团杂草,但近看便会发现,这其实是一团密密麻麻的红火蚁,它是火蚁的一种,为了在亚马孙周期性的洪水中生存下来,整个蚁群聚集在一起,用身体搭成了一个巨大的救生筏,它们能够一连数月保持这种状态,直到洪水退去,土地干燥下来。它们是如何做到的呢?实际上,每一只红火蚁天生都是防水的,水滴会直接从它们身上划过,就像身上打了蜡,当几千只红火蚁联合起来,就形成了一个不会沉没的蚁筏。科学家通过实验发现,当它们被压进水里时,会将彼此的距离拉得更近,所以,即便是在水下承受高压,它们仍能保证水不会渗入蚁群。在放大几百倍的镜头之下,红火蚁的秘密一目了然。它们用上颚抓住蚁群中同伴的腿,每条腿的末端长有黏性吸附垫和爪子,就像是一个有黏性的钩子,使它们能够更加灵活的与附近任意一名同伴连接起来。红火蚁的身体是一套相互咬合的零部件,因此,整个蚁群能够形成一个整体。科学家惊叹:这种力量不容小觑!因此,它们才能挺过亚马孙最严重的洪水。它们凭借这种协同合作的天赋,构筑了自然界的工程奇迹。

巧夺天工的智慧 人类组织可以借鉴什么?

蚂蚁在建筑方面也有着令人惊叹的创新智慧:密密麻麻的甬道构成复杂的网络,如人类复杂的地铁网络体系一般,工蚁们用来丢弃食物残渣的“废弃物处理场”和“尸体处理场”,还有供蚁后在紧急情况下逃生的出口。设计这一切巧夺天工的建筑的蚂蚁是何等聪明,它能预见到所有原本分散的因素如何逐渐地聚集、归拢,而这也是人类建筑产生的奥秘所在。

……

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