張陽

一、研究背景

小家蟻是一種常見的小型螞蟻，常有單獨(dú)搬運(yùn)食物或集體拖拉食物的負(fù)重行為。在螞蟻的負(fù)重能力方面此前鮮有實(shí)驗(yàn)性報(bào)道，對(duì)螞蟻力量的描述多出現(xiàn)在科普文章中。科普文章中常常引用哈佛大學(xué)昆蟲學(xué)教授馬克莫費(fèi)特的觀察數(shù)據(jù)，即：螞蟻一般可抬起自身重量的300～400倍以上的物體，拖拉自身重量1700倍的物體，但文章中都沒有明確指出是哪種類型螞蟻的力量，測定螞蟻力量的方法也沒有介紹。

二、選擇研究對(duì)象、用具和負(fù)重材料

研究對(duì)象：小家蟻，經(jīng)鑒定為切葉蟻亞科小家蟻屬。

研究用具：分析天平（型號(hào)6SP200）、放大鏡、小刀、毛筆、試管、數(shù)碼相機(jī)（帶有錄像功能）。

選擇負(fù)重材料：把各種食物（面包、煮熟的雞蛋、葵花籽、油炸馓子、米粒等）用小刀切碎分別投放到小家蟻經(jīng)常出沒的地面上，觀察小家蟻的取食情況，在各種食物面前，小家蟻更喜歡搬運(yùn)葵花籽、油炸馓子、面包屑，但考慮到葵花籽有吸濕性小、不易破碎、便于稱量的特點(diǎn)，所以選擇負(fù)重研究的主要材料為葵花籽。

三、研究方法

（1）選擇葵花籽作為小家蟻負(fù)重研究的材料，用小刀切碎投放到小家蟻經(jīng)常出沒的地面上，觀察小家蟻搬運(yùn)食物的負(fù)重行為。當(dāng)食物被搬運(yùn)時(shí)，記錄其負(fù)重行為、搬運(yùn)的路線、速度等。食物被搬運(yùn)一定距離并記錄完整后，用毛筆將螞蟻及其搬運(yùn)的食物一起裝入試管并編號(hào)。觀察結(jié)束后對(duì)試管中的螞蟻和食物稱重。

（2）在大致了解小家蟻個(gè)體負(fù)重能力的基礎(chǔ)上，在離小家蟻的洞口約0.5米的扇形弧面上等距離放置6個(gè)食物堆，每個(gè)食物堆中有大小不同食物顆粒10顆，其中一半為5.5mg以下，一半為5.5mg以上。連續(xù)觀察1小時(shí)內(nèi)小家蟻個(gè)體在大小重量不同的食物面前的選擇情況，并統(tǒng)計(jì)記錄。

（3）拍攝小家蟻的負(fù)重行為，回放并分析螞蟻負(fù)重行為所包含的有關(guān)行為信息及螞蟻在搬運(yùn)時(shí)的分布特點(diǎn)。

四、結(jié)果與分析

1.測定負(fù)重能力與負(fù)重行為、搬運(yùn)速度的關(guān)系

小家蟻個(gè)體在搬運(yùn)食物時(shí)采取了兩種負(fù)重方式，一是用其發(fā)達(dá)的上顎咬住食物，使食物離開地面并上舉前行;二是用其發(fā)達(dá)的上顎咬住食物在地面拖拉后退。

當(dāng)重量小于5.5mg時(shí)，其負(fù)重行為是上舉前行;當(dāng)重量大于5.5mg時(shí)，其負(fù)重行為是拖拉后退;當(dāng)食物重量約為5.5mg時(shí)，上舉前行、拖拉后退交替進(jìn)行，所以該重量可以看作是小家蟻個(gè)體搬運(yùn)食物時(shí)上舉重量的極限值。

食物的重量決定了小家蟻個(gè)體負(fù)重方式的選擇以及搬運(yùn)的速度。上舉前行的方式搬運(yùn)速度快，但搬運(yùn)的物體重量較輕;拖拉后退的方式搬運(yùn)速度慢，但搬運(yùn)的物體較重。

2.選輕策略

在負(fù)重行為的選擇策略上，小家蟻一般優(yōu)先選擇的是較輕的食物，被選擇的食物一般在5.5mg以下，負(fù)重方式為上舉前行。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還可以看出，螞蟻總能找到運(yùn)輸食物回巢的較短途徑的原因與螞蟻傳遞化學(xué)信息的多少有關(guān)。而小家蟻的這種選輕策略與螞蟻尋路策略中最短途徑的形成方式有相似之處。選輕在于提高搬運(yùn)速度，縮短搬運(yùn)到蟻巢的時(shí)間，此外在回巢途中碰到同伴概率也會(huì)加大，有利于在較短時(shí)間內(nèi)留下和傳遞更多的化學(xué)信息，從而可以吸引更多的同種螞蟻參與運(yùn)輸食物，有利于食物堆的整體搬運(yùn)。這種選輕的策略對(duì)于小家蟻這種典型的社會(huì)性昆蟲來說更利于發(fā)揮集體的力量，提高了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，是一種適應(yīng)性的行為。

3.個(gè)體負(fù)重方式作為一種行為信息影響其他小家蟻的行為

在搬運(yùn)食物時(shí)，當(dāng)小家蟻的負(fù)重方式為上舉前行時(shí)，相遇的同伴不會(huì)幫忙共同搬運(yùn);當(dāng)負(fù)重方式為拖拉后退時(shí)，相遇的同伴往往會(huì)幫忙一起拖拉，由一只拖拉變?yōu)槎嘀粎⑴c，即使拖拉的食物質(zhì)量并不大，這種情況也會(huì)出現(xiàn)?？梢妭€(gè)體負(fù)重行為可以看作是一種昆蟲的行為信息，這種行為信息會(huì)影響其他小家蟻的行為。

4.集體負(fù)重時(shí)螞蟻在食物周圍大致是均勻分布的

螞蟻在搬運(yùn)食物回巢時(shí)并不是按單一的方向運(yùn)動(dòng)的，而是不斷地改變運(yùn)動(dòng)方向，搬運(yùn)的路線通常是較復(fù)雜的曲線。在復(fù)雜多變的環(huán)境中食物的搬運(yùn)方向不可能是單一的，而是多變的。均勻分布的負(fù)重方式有利于螞蟻迅速改變運(yùn)動(dòng)方向來適應(yīng)復(fù)雜的運(yùn)輸環(huán)境。這種負(fù)重時(shí)的分布方式可能是小家蟻在長期的進(jìn)化過程中形成的行為特征。