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別看這螞蟻肚子大成這樣,其實它不是胖,而是“全村的希望”

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它的嗉囊極度膨大,

撐開了像葡萄一樣的肚子

把自己變成了“存錢罐”,

其他螞蟻餓了就向它要食物。

大家對螞蟻都比較熟悉,我們經常會在外面的樹下、草叢當中看到活動的螞蟻。這個世界上螞蟻的種類非常多,有超過1.6萬種。

我們平時可能會遇到很多種不同的螞蟻,只要我們蹲下來,認真地去觀察,你總會發現特別的螞蟻。


▲ 草地鋪道蟻 Tetramorium caespitum 冉浩 攝

在北京地區的路邊或者草叢當中,常能見到成群結隊的草地鋪道蟻,他們或者在戰斗,或者在覓食。


▲ 掘穴蟻 Odontomachus monticola 冉浩 攝

還能看到掘穴蟻,這是我把土挖開以后看到的巢穴里的景象。它們的幼蟲在羽化成成蟲之前,要經過一個蛹的階段,這個階段是會吐絲結繭的。


▲ 黃毛蟻 Lasius flavus 冉浩 攝

這是黃毛蟻。


▲山大齒猛蟻Odontomachus monticola 劉彥鳴 攝

這是山大齒猛蟻。這種螞蟻可能需要我們走得稍微遠一點,到郊區的山上才比較容易發現。它的上顎非常特別,可以張開到很大的角度,然后迅速閉合,用上顎尖端的齒去強力地擊打獵物,所以是一種很厲害的捕食性的螞蟻。

接下來,本篇文章就從另一種可能見過的螞蟻開始進入我們的主題。

儲存食物往往不是為了自己???????????

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《伊索寓言》里面有一個非常著名的故事,說的是一只螞蚱在秋天的時候無所事事,到處閑逛,但和它相反,有一群螞蟻在不停地勞動,去收獲糧食。


▲ Illustration by Milo Winter, 1919

結果到冬天的時候,螞蚱的結局很慘,而螞蟻卻安全地度過了寒冬。這個故事本身很有教育意義,同時也有它的生物學背景。一方面,它說出了生物的生活史是不同的。像螞蚱,它是以年為周期的,通過卵來越冬,成蟲在冬季的時候生命就走到了盡頭。而像螞蟻,它是以群體的形式來度過冬天的。

另一方面,這個故事也說明了糧食、食物的儲備對于螞蟻群體是十分重要的。因為要哺育幼蟲,維持整個群體的運轉,就需要儲存食物。


▲針毛收 獲蟻 Messor aciculatus 冉浩 攝

在秋天,我們經常會看到這樣的螞蟻小隊,它們在草叢中穿梭,叼著一粒粒的種子。尤其是這種黑色名為針毛收獲蟻的螞蟻。


▲ 冉浩 攝

我 們離他們更近一些可以看到,這是大約6毫米左右的黑色螞蟻,在北京地區比較常見。


▲收獲蟻屬Messor 來源:Antweb.org

它之所以叫“收獲蟻”是因為它具有收集植物的種子,然后把它搬到巢穴當中儲存起來的行為。實際上,收獲蟻本身是一大類螞蟻的統稱,大概包含幾百種螞蟻。


▲聶鑫 攝

在實驗室的人 工環境下,我們可以看到收獲蟻真的會把這些種子堆起來,堆成一堆,放在巢穴里。

在野外的時候,種子被螞蟻收集起來,其中一部分種子被螞蟻吃掉,一部分種子可能會被放在巢穴當中,但可能因受潮發霉或自然萌發而被螞蟻移至巢外。但還有一些種子,它也萌發了,但沒有被丟棄,而是在巢穴當中生根發芽。這取決于它被 螞蟻儲存的位置,如果它被螞蟻儲存的位置在巢穴比較淺的地方,就能夠萌發,長出一棵新的植株,并在第二年再次結出種子。

你看,這些植物是在蟻巢的周圍萌發的,其種子成熟后又成為螞蟻的收獲對象。這時螞蟻和植物之間的關系就不單純是捕食了,它們之間還有點兒相互依存的意思。

藏在肚子里的美味?

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螞蟻并非只吃固體種子,它們還有別的食物來源。比如我們在自然界經常會看到蚜蟲和螞蟻成對出現。蚜蟲的排泄物對螞蟻來講非常美味,里邊含有糖、氨基酸和各種營養物質。蚜蟲給螞蟻提供排泄物,螞蟻把它收集起來后,反過來為蚜蟲提供保護。


▲大毛蟻Lasius spathepus 高瓊華 攝

這張圖是大毛蟻和蚜蟲之間的共生場景,它們之間的關系更加緊密。在云南,把土挖開后,我們在樹根下就看到這樣的景象。螞蟻為了讓蚜蟲安全地生存,把它安置到了地下,這樣的話,蚜蟲就更不容易被捕食者發現了。而且蚜蟲的喙特別長,它自己沒有能力把嘴巴從樹上拔下來,需要螞蟻幫助才能完成吸食的活動。所以它們之間的關系已經就變得非常非常地緊密了。

那對于這些液體食物,螞蟻要怎么儲藏呢?


▲重頭蟻Carebara sp. 冉浩 攝

我們看到的這個螞蟻叫做重頭蟻。圖上大的螞蟻是兵蟻,兵蟻的主要作用是保衛巢穴,破碎較大的食物。


▲以Wheeler的樣本手稿(1910)為基礎標注

我們再看兵蟻的肚子,它的肚子特別大,還有點亮晶晶的光澤。這些兵蟻的肚子里裝的是什么呢?這就得從它的結構看起。


▲來源Meurville & LeBoeuf, 2021/Myrmecological News

我們只看它的消化系統。注意藍色的部分,從嘴巴開始經過頭,再經過胸,這一段叫并腹胸,消化道比較細。它真正比較膨大的是從嗉囊開始。


▲來源Meurville & LeBoeuf, 2021/Myrmecological News

嗉囊里儲存的營養是屬于群體的,不是它自己的。當這個營養有其他螞蟻需要時,它會吐出來喂給同伴,這叫反哺或交哺,是螞蟻社會當中非常普遍的行為,它能夠增加各個個體之間的關系,增加群體的凝聚力。

這種行為不僅發生在成年的個體之間,還發生在成蟲和幼蟲之間。有的螞蟻會去哺育幼蟲,甚至有些螞蟻的成蟲消化能力不強,需要把食物喂給幼蟲,讓幼蟲預處理后,再喂給成蟲。


▲ 墨西哥蜜罐 蟻 Myrmecocystus mexicanus 宋騫 攝

在群體中還有些特殊情況,這個是墨西哥蜜罐蟻。有些較大型的工蟻會將食物收集、儲存在嗉囊里,嗉囊極度膨大像葡萄一樣把肚子撐開,它就成了群體的“存錢罐”,其他螞蟻餓了就向它要食物,它自己的嗉囊具有保鮮的功能。


▲ 吉蟻 莊宇輝 攝

螞蟻可能還有一些儲存方式。我們在一塊琥珀當中,找到一個很特殊的標本。這個是距今1億年前的一只螞蟻。它有翅膀,我們管它叫“飛螞蟻”,是在特定季節從巢穴里邊飛出來的生殖蟻。生殖蟻會在空中交配,結束了以后折斷翅膀,去建立它的巢穴。


▲ 劉野 繪

在1億年前的恐龍時代,這樣的故事就已經在發生了。我們推測,這只繁殖蟻在飛的過程當中被滴落的樹脂覆蓋了,然后就被封在“時間膠囊”里邊,經過了1億年的歷史,來到了我們面前。


非常幸運的是,它不僅保存了螞蟻的外形,而且還保存了內部的細致結構。我們對這個樣本進行了掃描,發現在這個螞蟻的胸部,就是我們之前說的并腹胸的位置,有一個區域是比較膨大的,我們把它染上特殊的顏色。

這個區域實際上是消化道的擴展。絕大多數的螞蟻,它的消化道在頭、胸這部分是比較細的,但是這個螞蟻不一樣,它的胸部膨大了。然后這個位置會干什么呢?我們推測,它可能起到的是一個和嗉囊類似的作用。


▲許雯婧等 繪

我們知道,螞蟻的嗉囊是在它的肚子里邊。那它從腹部把食物反上來,再到口部去喂給同伴,中間經過的路程是比較長的。如果它的類似嗉囊的結構在胸部的話,那再往外吐,那是不是吐得更快?頻率可以更高?

但是,這只螞蟻的肚子上還有沒有嗉囊呢?這個我們不清楚。為什么呢?因為盡管它的頭部、腦組織神經都保存下來了很多,腹部也有很多的結構保存,包括毒腺就是圖中的VS,這個毒腺還挺大,都保存了。但很遺憾的是,它胸部往后的消化道沒有保存。因此我們就不清楚這個螞蟻在1億年前的時候有沒有嗉囊,這需要有更多的化石的證據來解答。

獵物也能儲存???????????

已完成:70%//////////

對一些螞蟻來講,它位于螞蟻演化過程中比較基礎的階段。它的嗉囊不是特別發達,尤其是一些猛蟻類。在它們捕獵食肉的時候,又要如何儲存獵物呢?


▲ 獵鐮 猛蟻 Harpegnathos venator 李俊龍 攝

猛蟻這個名字就說明它很厲害。圖片中這個叫獵鐮猛蟻,它的上顎就像一個鑷子一樣,可以把獵物夾??;它的尾巴上面有個像針一樣的結構,這就是一根螯針,可以蜇刺獵物。它幾乎是完全食肉的螞蟻,如果它突然間捕到了很多的獵物,那會怎么儲存獵物呢?會不會這個獵物就放著腐爛了,浪費掉了?

一個機緣巧合的機會,我的一個朋友說這個螞蟻有可能會麻醉獵物。這個說法有點新,但是也算合理。為什么呢?因為和螞蟻的親緣關系比較近的類群是蜂類,蜂類當中很多蜂都有麻醉獵物的一個行為。比如一些寄生蜂捕到了獵物以后,給它麻醉了,然后在獵物上面產卵。麻醉的獵物可以長時間的保鮮,等卵孵化成幼蟲,幼蟲就會把獵物一點一點活活地吃掉。

那螞蟻有沒有這個可能性呢?通過查文獻,發現過去有位科學家的文獻中還真的提到了這么個事。但非常遺憾的是什么呢?他提到了兩種猛蟻,然后只有一句話說猛蟻能麻醉獵物。既沒有說明是怎么麻醉的,也沒有研究的過程。所以我們決定重復這個試驗,看看獵鐮猛蟻能不能做到麻醉獵物這件事。


▲劉彥鳴 攝

獵鐮猛蟻在遇到獵物以后,就會攻擊獵物,蜇刺獵物,然后把獵物抬到巢穴里面去。如果獵物足夠多,它們就會把這些獵物堆到巢穴里邊。然后過一段時間,幾天或者是更長時間,有些獵物就會蘇醒。蘇醒了怎么辦呢?再來麻醉一下。

那這樣我們基本就確定了,有些螞蟻確實是能夠麻醉獵物的。


▲劉彥鳴 攝

細想這個問題,麻醉獵物要考慮注射毒液的量。因為注射的毒液量過大的話,這個獵物可能就會死了,那死了就失敗了。那獵鐮猛蟻能不能控制它注射毒液的量呢?我們沒法直接測量,那我們就想了一個辦法,去測量什么呢?它蜇刺的時間。

我們發現,獵物越大或者是獵物越活躍、越掙扎,它蜇刺的時間就越長,這是一個非常有意思的行為。

目前我們僅僅知道幾種猛蟻有這樣的行為,但是我們有理由相信,還有更多的物種可能也具有這個行為,這就要進一步地研究了。

食物對于群體非常非常重要。不同的螞蟻在演化過程當中,根據它們自身的特點,獲得了相應的食物儲存方式。但不管采取哪一種儲存方式,都是為了讓群體能夠更好地生存下去。

來源:格致論道講壇

編輯:小鹿

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