門秋雷
你是否曾停下腳步,觀察穿梭于石縫間或草叢間的那些行色匆匆的螞蟻?作為一類具有高度社會性的昆蟲,螞蟻分工協作,各司其職,高效地完成筑巢、覓食、清潔和飼喂后代的工作。全世界已經記載的螞蟻有1萬多種,在我國分布著600多種螞蟻,其中比較常見的有掘穴蟻、黃猄蟻和黑褐舉腹蟻等。
在世界各地的雨林中,有一類非常奇特的螞蟻把團結協作的能力發揮到了極致:它們往往傾巢出動,圍獵比自身大許多倍的獵物;它們利用自己的身體建造形態各異的“建筑”……這種奇特的螞蟻就是行軍蟻。
行軍蟻是一類螞蟻的統稱,大約有400種,主要包括生活于南美洲的行軍蟻亞科、生活于非洲的矛蟻亞科以及生活于東南亞的雙節行軍蟻亞科。
在過去的17年里,美國昆蟲學家丹尼爾一直致力于對行軍蟻的研究。行軍蟻超強的適應能力深深地吸引著他。盡管每次他的研究小組會花上數周的時間跟蹤蟻群,時常忍受行軍蟻的叮咬,但他們仍然樂此不疲。行軍蟻的集體狩獵可能是自然界最壯觀的景象之一。丹尼爾的團隊在哥斯達黎加、肯尼亞和委內瑞拉的雨林中考察時,多次看到地面突然像被施了魔法一般活動起來。這些“活動的地面”有近20米寬,那是如洪流般涌動的行軍蟻大軍。它們前赴后繼地穿過落葉層,爬上植被,尋找一切適口的獵物。在這些“小戰士”中,只要有一個遇到了合適的獵物(也許是一只螽斯或一條蚯蚓),它馬上會發出一種化學信號來召集其他的同伴。之后,它們便以超乎尋常的速度迅速集結,將獵物控制住,并分割成適合搬運的小塊。據統計,在一天中,一股行軍蟻大軍能夠捕食數以萬計的節肢動物和其他無脊椎動物。
行軍蟻蟻群在進攻的時候會分成幾小股部隊,在戰斗結束后它們會帶著滿滿的戰利品重新匯聚成一股。在行軍蟻大軍的另一頭,會不斷有新的戰士加入戰斗。這些行軍蟻行動的軌跡如高速公路般在雨林中蜿蜒,軌跡寬度甚至超過100米,根據這些軌跡你就可以想象行軍蟻襲擊獵物的盛況。
蜿蜒的“公路”,那是如洪流般涌動的行軍蟻大軍
一只螽斯不幸成了這些“小戰士”的獵物
在行軍蟻的食譜上,也有其他種類的螞蟻,尤其是體形較大的木匠蟻
聚集在蟻群周圍的蟻鳥。對于這些蟻鳥而言,行軍蟻成了不折不扣的“外賣小哥”
行軍蟻是地球上個體數量最多的動物類群,一些生活在非洲的蟻群可以達到2000萬只個體。生活于南美洲的一種行軍蟻的個體數量有50萬只。從墨西哥的亞熱帶地區到巴西的熱帶地區,都能看到它們的身影。這種行軍蟻的食譜特別豐富,包括昆蟲綱的螽斯、蟑螂,唇足綱的蜈蚣,以及蛛形綱的蜘蛛、蝎子等。它們也會捕食一些體形較大的節肢動物。然而,在行軍蟻的食譜上,最顯眼的是其他種類的螞蟻,尤其是體形較大的木匠蟻。顧名思義,木匠蟻會在樹木的枝干上啃咬出長廊作為居所。當行軍蟻對木匠蟻發起攻擊時,戰斗往往會持續數小時。開始的時候,木匠蟻還能封鎖巢穴入口,將行軍蟻拒之門外。但在行軍蟻凌厲的攻勢下,所有屏障都會土崩瓦解,隨之而來的是行軍蟻殘酷的劫掠。行軍蟻會將木匠蟻的成蟻和后代全部帶走,木匠蟻的王國就此消亡。
行軍蟻大軍集體行動,其所到之處可以說是“雞飛狗跳”,其他小動物都會四處逃竄,所以行軍蟻也被稱為“驅趕蟻”。有些落荒而逃的獵物即使躲過了行軍蟻的捕殺,也仍然沒有逃離危險的境地,因為有一類我們稱之為“蟻鳥”的鳥類聚集在蟻群周圍,它們會躲在一邊伺機捕食逃脫的昆蟲。對這些悲催的昆蟲來說,可真是“逃出狼窩又入虎口”。有些蟻鳥高度特化,它們只跟蹤雨林里某些特定區域的蟻群,甚至只在蟻群突襲獵物時才會進食。對于這些蟻鳥而言,行軍蟻成了不折不扣的“外賣小哥”。
除了蟻鳥之外,有些寄生蠅科的蠅類也會趁火打劫。它們有的在行軍蟻大軍的上空盤旋,就像一個個小小的直升機,有的停落在樹枝或樹葉上伺機而動。當時機到來時,它們會俯沖而下,撲向正在逃跑的節肢動物,在這些可憐的動物身上產卵。之后,蠅卵孵化為蠅蛆,蠅蛆會從獵物的體內開始,一點點地把它們啃成一個空殼。
除了蟻鳥和寄生蠅,還有很多依靠行軍蟻謀生的動物,比如行軍蟻中的布氏游蟻。也就是說,行軍蟻養活著數百種“食客”。由于行軍蟻的食物較為充足,這些“食客”僅僅吃它們的殘羹剩飯就足夠了。
當你觀察行軍蟻的時候,會發現它們的大小、形狀和顏色并不一樣,分成了不同的品級,這在社會性昆蟲中是一個非常普遍的現象。不同的品級不僅外形長得不一樣,而且社會分工也不一樣。
行軍蟻中的兵蟻體形較大,有著象牙色的頭部和一對頗具威脅性的刀狀上顎,它們會時不時張牙舞爪地炫耀武力。遇到天敵入侵時,它們會將上顎狠狠刺入天敵的表皮,有時也會利用蜇刺將毒液注入天敵體內。兵蟻的上顎具有極強的咬合力。在一些國家的傳統醫學中,醫生有時會將兵蟻在傷者的傷口上排列一排,一旦兵蟻的上顎將傷口兩邊固定住,醫生就“咔嚓”一聲將兵蟻的身體剪下來。即使沒了身體,兵蟻也不會松開上顎,從而起到了很好的縫合傷口的作用。兵蟻是蟻群中的衛兵,它們不參與捕獵,也不負責蟻巢內的其他日常事務,它們只負責保衛領地和蟻群的安全。
兵蟻體形較大,有著象牙色的頭部和一對頗具威脅性的刀狀上顎
工雌蟻具有與身體不成比例的超長而有力的后足,這使得它們能夠搬運巨大的物體
排在第二位的是工雌蟻,它們具有統一的棕色體色,它們屬于行軍蟻王朝里的搬運工階層。工雌蟻具有與身體不成比例的超長而有力的后足,這使得它們能夠搬運巨大的物體。當獵物大到單只行軍蟻無法搬動的時候,它們會采取群體合作的方式搬運獵物。研究表明,行軍蟻的團隊合作效率極高,它們合作搬運的物體重量遠遠大于同等數量的個體單獨搬運物體的重量之和。
兵蟻和工雌蟻雖然特征明顯,引人注目,但它們在蟻群中的數量較少。行軍蟻群中數量最多的是工蟻。工蟻什么都干,尋找食物、飼喂后代和蟻后、搭建巢穴等都是由工蟻完成。工蟻的頭、胸都是黑色的,體形大小不一。工蟻雖然不會像兵蟻那樣具有威脅性,但它們也會蟄咬人類。一位昆蟲學家在研究委內瑞拉的行軍蟻時,感覺到有幾個雨點從高高的樹上落到他身上。當他發現那實際上是行軍蟻并迅速將它們拂去后,他還是被漏網的行軍蟻蜇到了。大約一小時后,異常劇烈的疼痛感竟使他抽搐不已。
行軍蟻的團隊合作遠遠不止狩獵和集體搬運。“逢山開路,遇水搭橋”,在這個方面,行軍蟻可以被稱為“大師”。當一只行軍蟻跌跌撞撞地進入行軍蟻必經之路上的一個小缺口時,只要行軍蟻大軍一直穿梭而過,保持一定的流通量,它就會一直待在小缺口處,把自己的身體當作墊腳石,確保同伴能夠安全、快速地通過。當缺口過大或遇到其他障礙時,行軍蟻就會互相咬住身體,搭建一座“蟻橋”,以節省爬行距離。這種“橋”的搭建和拆解速度極快,往往在幾十秒內即可完成。“蟻橋”并非靜止不動,“蟻橋”的長度隨著行軍蟻數量增加而延長,不斷縮短蟻群距目標地的距離。研究人員發現,動態蟻橋并不總是能夠實現最短路程,往往在蟻橋延長到一定程度后,參與搭建蟻橋的螞蟻數量就不會繼續增加,橋的長度也停止增長。研究人員認為,行軍蟻在建橋過程中似乎運用了運籌學。由于參與建橋的螞蟻無法參與其他工作,當蟻群一旦發現延長橋梁所投入的螞蟻數量與其他工作所需的螞蟻數量失去平衡,它們就會停止投入更多的螞蟻建橋。當行軍蟻在狹窄的路徑(比如一根細細的樹枝)上通過時,它們會在樹枝的兩側匯聚成側翼,通過這種方式拓寬路徑,使得蟻群能夠快速通過。
早期的自然科學家將這種集體協作的現象歸結為行軍蟻的推理能力。但最近的研究表明,這種復雜的協調是通過把一些簡單的規則轉化為大規模的行為關聯來實現的。這條規則就是:當你的同伴從你身上走過時,不要動。彼此的約定,看似簡單,卻能夠實現極為復雜的協作行為。
數以萬計的行軍蟻通力合作,用身體搭建各種“橋梁”
數以萬計的行軍蟻通力合作,用身體搭建各種“建筑”,如同昆蟲積木一般。只要你有足夠的毅力,再加上一點運氣,你也許能沿著行軍蟻大軍走過的足跡找到它們的老巢——行軍蟻用身體搭建的“高樓大廈”。可以說這是行軍蟻作為建筑奇才的杰作。與大多數螞蟻不同,行軍蟻不會在土壤中建造永久性的巢穴。相反,它們會憑借自己的身體筑巢,這種巢穴被稱為露營巢穴。有些行軍蟻的巢穴完全建在地面上,而一般的則會懸掛在樹干上或大樹的基部,其巢穴有時直徑可達1米。
行軍蟻不像大多數螞蟻那樣筑巢,它們是用自己的身體建造了一個活巢,也就是露營地。它們傾向于在樹干或小洞穴中棲息。露營的成員們抓住彼此的腿,建立起一個有組織的球狀結構。最老的工蟻在外面,而蟻后在最里面。當外面的螞蟻感覺到有動靜時,兵蟻們就會迅速聚集起來,準備保衛巢穴
近距離觀察你會發現,這種設計堪稱完美!行軍蟻通過足上的鉤狀突起彼此連接,形成鏈條,并進一步形成網狀,這非常像建筑工地上圍在大樓外層的腳手架。內部的通道和育嬰室同樣由行軍蟻的身體相互連接構成。體形最小的工蟻待在育嬰室內照顧幼蟻。這種巢穴還能自動調節溫度。在悶熱的中午,外圍的行軍蟻會彼此稍稍放松連接,使巢穴整體上變得蓬松一些,這樣空氣就能夠更好地流通,以實現降溫;在寒冷的夜晚,外圍的行軍蟻會收緊彼此的鏈接,保存熱量,為正在發育中的幼蟻提供一個溫暖舒適的生長環境。
研究人員在野外調查的幾個月里,曾目睹過100多個這樣的營地,其中有一個營地給他們留下了非常深刻的印象。研究人員花了幾天時間追蹤一種行軍蟻。終于在一天晚上,他們找到了這種行軍蟻的蟻巢。只見蟻群利用一根掉落的樹枝和兩片大葉子,在開闊的地面上搭建出一個造型奇特的巢穴。巢穴看上去像有三個大殿的大教堂,而那些進進出出的行軍蟻就像參觀圣保羅大教堂的游客。這真是一種精致的建筑,值得我們去研究和學習。
可能有人會好奇,行軍蟻有如此高效的團隊協作的能力,完全可以像其他螞蟻那樣構建精巧復雜的永久巢穴。那么,它們為什么喜歡一路奔波,喜歡建造臨時性的巢穴呢?研究人員給出答案是:行軍蟻成功的掠食性生活方式迫使它們演化成了游牧動物,如同侵擾農耕民族的古代游牧部落。搶劫一個剛剛被洗劫一空的村莊是撈不到什么油水的。相反,迅速尋找新的獵場才是明智之舉。通俗一點兒講,就是“打一槍換一個地方”。因此,對于一個游牧部落來說,還有什么比不需要建筑材料的營地更方便的呢?
營地的搬遷一般在傍晚時開始。當一出大戲即將上演時,營地里的行軍蟻會顯得躁動不安,越來越興奮。那些剛剛狩獵而歸的行軍蟻也被工蟻們從巢穴中趕了出來。接踵而來的是向外涌出的行軍蟻的洪流,營地很快就隨之消失。在雨林中某個黑暗的夜晚,沿著前一次突襲的路線,行軍蟻帶著它們的食物和幼蟻再次聚集在一起,一個嶄新的營地很快形成了。當然,后面還跟著一群奇形怪狀的等著吃白飯的客人。最后,蟻后以及它的隨從們也出現了。蟻后的出行顯得很有排場,而且受到嚴格的保護。蟻后負責產卵,它是蟻群中體形最大且最重要的成員。沒有它的存在,整個蟻群就會土崩瓦解。因此,在夜間的搬遷過程中,蟻后一直被兵蟻圍在當中,嚴密保護。
行軍蟻的蟻后和其他螞蟻的蟻后有很大不同。行軍蟻的蟻后不僅體形更大,而且沒有翅。大多數種類的螞蟻會派出許多年輕的蟻后進行交配飛行。這就是我們偶爾會在春天看到的那些體形更大且有翅的螞蟻個體。一旦受精,年輕的蟻后會脫落雙翅,在地上挖洞筑巢,不斷地產卵,隨著后代個體數量的不斷增加,慢慢地建立起自己的王朝。幾年之后,它的王朝中又會有新的蟻后誕生,從而實現種系的傳承。但這種策略對行軍蟻并不起作用。因為從無到有、從少到多的方式對行軍蟻而言肯定會以失敗告終。所以它們采取的策略是,將原來的蟻群一分為二,這與蜜蜂的分巢現象非常相似。每個蟻群選擇一個蟻后,各自獨立發展,從而形成新的行軍蟻王朝。因此,行軍蟻的蟻后對于蟻群的其他成員而言是最稀有和最珍貴的。蟻后從不離開安全的蟻群,并不會讓自己落入危險境地。
行軍蟻的蟻后不僅體形更大,而且沒有翅
行軍蟻不能飛行,這給它們帶來了麻煩——只靠爬行很難進行快速而高效的遠距離遷移,而只有通過高效的遷徙才能避開不合適的地形和生境,找到更適合生存的地方。基因研究表明,河流是行軍蟻不可逾越的屏障。這就意味著棲息地的碎片化對行軍蟻的生存構成了嚴重威脅。這種情況反過來又影響行軍蟻獵食物種的多樣性,影響依賴行軍蟻生存的許多物種的生存境況。如果人類想要保護這些不可思議的小生靈以及它們的同伴,就必須確保它們能夠在它們賴以為生的熱帶雨林中暢通無阻地前進。