新知问答|一群蚂蚁搬食物,谁在指引回巢方向?

新知问答|一群蚂蚁搬食物,谁在指引回巢方向?

首页休闲益智昆虫模拟器蚂蚁向前冲更新时间:2024-05-11

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能够高度协调地进行物体搬运的物种,人类算是一种,而蚂蚁同样也是另一种不可忽视的存在。

那么一群蚂蚁搬运一个大型物体,是如何处理好集体方向与个人方向的关系的?

《Nature Communications》杂志的一篇《Ant groups optimally amplify the effect of transiently informed individual》研究的就是这个。这些来自以色列的研究人员,以一种叫长角立毛蚁(Paratrechina longicornis,P. longicornis)的蚂蚁(工蚁体长约2.5-3.0毫米)来进行研究。

长角立毛蚁呈全球性分布,而且无论是城市中还是雨林里都能见到它的踪迹。它们比较杂食,但是在夏季的时候,昆虫是它们最主要的食物来源,因此它们常常需要搬运比自己体积大上好多倍的昆虫尸体回巢。

我们知道,蚂蚁回巢是依靠其信息素作为指引的。因此,其实一群蚂蚁搬运东西回巢,大致方向其实总是错不了的,但是随着中途不断地更换伙伴、每个成员之间的角力以及搬运物体对自身触角的阻挡等,最终的路迹方向上总会有不同程度的偏差。

回巢的方向为向左,图中是多次实验中蚂蚁搬运团队的回巢路线

在这个搬运的整体中,有负责拉动的个体,也会有负责推动的个体。然而事实上,这些蚂蚁选择推动和拉动的分工情况,其实并不影响最终的物体搬运总速度。

真正影响速度的,其实是蚂蚁的总数量。搬运的蚂蚁越多,速度自然也越快。

搬运的蚂蚁越多,速度也越快(橙色线);物体搬运前后方向的蚂蚁数量差变化,对整体速度并没有什么影响(粉红色线)

另一方面,虽然在共同搬运一个物体的过程中,每个蚂蚁都可以使出自己的力,但是实际上它们的整体运动还是要受到队伍中一只“引路蚂蚁”的指挥,由它来控制这次搬运的整体方向。不过有趣的是,这个领导者的角色并不是一成不变的,而是一直在变动和轮流的。

每一只新加进搬运队伍里来的蚂蚁,作为对回巢方向有着最新信息的个体,都会对这个搬运系统产生轻微地方向上的修正影响,不过这影响只能持续一段时间,因为很快它就会被整体方向给带偏。然而不久,又会有新的蚂蚁补充进来,重复这一过程。

对于小物体搬运而言,这一方法还是可行的。然而对于大物体的搬运,整个搬运团队就很庞大了,个体的影响就被相对削弱了,整个团体的运动就会显得相当保守。

比如说,同样大小的一个U型阻挡物(绕过它需要后退5cm),搬运小物体(直径2cm)的蚂蚁团队很快就找到了穿过障碍物的后退路线。然而搬运大物体(直径8cm)的蚂蚁团队(超过100只),却始终没办法整体后退5cm以绕过这个障碍物。

长角立毛蚁搬运小物体(上左)和搬运大物体(上右)穿越U型障碍物的情况

这确实是一个很有意思的动物社会学研究,有兴趣的朋友可以自行深入探究。

作者:Mr-HH(知乎用户、生物学话题的优秀回答者))

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