蚂蚁:1亿年物种进化之旅

时间:2012-05-27 11:55:31  来源:北京日报  作者:  点击:

 

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    今年,广东遭受红火蚁侵袭,疫情已蔓延到广州、深圳等多个地区,其中仅惠州就已确认红火蚁疫情发生总面积18万亩。 字串3

    源自南美洲的红火蚁,是世界上最具入侵性的有害生物之一。车辆、流水都可能成为红火蚁的传播渠道。红火蚁环境适应性强,繁殖能力惊人,因此,一旦红火蚁进入某地,如果没有得到及时控制,将会以惊人的速度发展。 字串3

    世界上至少有1.5万种蚂蚁,除了南极洲,蚂蚁几乎遍布所有的大陆,所有蚂蚁的重量差不多相当于全球人口的总体重。有人戏称,假使外星人来到地球,他们一定认为蚂蚁才是地球的主宰。

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    当然,在地球上,人类占据了主宰地位。不过,要是将成功定义为数量和领土占据上的优势,蚂蚁可能要更加成功。

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与百种植物数千种动物共生 字串5

蚂蚁曾与恐龙同时代 字串8

    在非洲热带草原上,蚂蚁与金合欢树组成了生物共生组合。金合欢树树枝上的空心刺,适合含羞草工蚁作巢,并可供其享用金合欢树叶尖分泌出的甜汁。当树木的天敌如天牛在金合欢树上钻孔时,含羞草工蚁就会通过吞食天牛的幼虫将它们消灭殆尽;当大象或长颈鹿来啃食树叶时,小蚂蚁又会猛蜇它们,令其灼痛难耐逃跑。 字串6

    在南美洲,蚁栖树和阿兹特克蚁组成了生物共生组合。蚁栖树茎像竹子一样有空腔,阿兹特克蚁用它做自己的巢穴。蚁栖树叶柄基部丛毛处可以不断生出富含蛋白质和脂肪的“小蛋”,为阿兹特克蚁提供美食。当专门侵害树叶的树叶杀手切叶蚁攻击蚁栖树时,阿兹特克蚁就会勇敢地冲出去击退入侵者,保护蚁栖树安然无恙正常生存。 字串4

    与其他生物创建和谐的共生关系,是蚂蚁生存的本能。科学研究表明,与蚂蚁共生的生物、植物超过了52科465种,动物则达到了数千种,还有大量未知的真菌和微生物。

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    这或许是蚂蚁强大生存能力的一种铁证。从波罗的海沿岸捡到的嵌着蚂蚁遗骸的琥珀化石来看,蚂蚁至少有5000万年的历史,事实上它们的祖先可以追溯到1亿多年前的中生代。这是一个恐龙占据地球的时代,但恐龙并没有存活下来。

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    蚂蚁在适应环境时,还特别善于改造环境。亚马逊热带雨林地区“魔鬼花园”就是典型的例证。在这片原始森林中,四周的各种树林郁郁葱葱,有一些特殊的区域只稀稀落落生长着一种树木——柠檬蚂蚁树。美国斯坦福大学生物系研究生伊丽莎白·弗雷德里克森发现,“魔鬼花园”的缔造者不是别人,正是亚马逊雨林中的蚂蚁。蚂蚁为了建立自己的专属领地,将侵入领地内的其他植物全都杀死,只保留一个它们最喜欢寄生的树种。 字串3

    弗雷德里克森发现,蚂蚁所使用的是自身产生的“除草剂”——蚁酸。在蚂蚁占领第一棵柠檬蚂蚁树之后,“魔鬼花园”开始出现。随着时间的推移,蚁酸使花园内越来越多的物种死掉了,通过这种方式,蚂蚁帮助它们的寄生树不断扩大生长的地盘,与此同时它们的“殖民地”面积也就越来越大。 字串3

    “魔鬼花园”的历史可达几百年。最大的一块“殖民地”的面积为1300平方米,“驻扎”了大约1.5万只蚁后和300万只工蚁,它的历史估计有807年。 字串6

用“抗生素”种植真菌

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蚂蚁从事农业比人类还要早 字串2

    拥有特殊的生产技能,是蚂蚁的生存绝活。 字串8

    包括人类,世界上有4种动物有着“农业种植”的本领,蚂蚁也在其列。 字串4

    切叶蚁是蚂蚁中的农业高手。切叶蚁从树木和其它植物上切下叶子,但并非为了吃,而是将其带回蚁穴,制作培养真菌的菌床。切叶蚁首先把叶子切成1-2毫米的碎片,再 咀嚼切磨成糊糊状,然后把液浆粘贴在一层干燥的叶子上,再从“菌圃”的其它部位拔下一束束菌丝,“种植”到新制的“菌床”上,移栽的真菌在上面像雾一样扩 散,生长极为迅速,24小时内即可布满菌床表面……

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    现阶段,科学家们一共发现了550多种蚂蚁种植的真菌。 字串8

    美国等国家和地区的科学家,曾花了不止15年的时间组合了一个复杂的标本阵列,包括91个蚂蚁标本,其中的65个来自于代表不同的培育菌类的蚂蚁群落。 接着,研究人员们使用了DNA排序以及多种世界一流的计算机算法,构建出了这些蚂蚁的进化树,并且还用到了多米尼加琥珀中的蚂蚁化石,用它来校准进化树中 的时间间隔。据此,科学家们可以确定,所有培育菌类的蚂蚁都源自一个共同的祖先,这个祖先在5000万年前全球气候变暖期间首创了这一农业方式,并且在 2500万年前出现了4种不同的特殊农业体系,这4个体系各有自己的一套培育菌类的特殊方法。

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而人类的农业文明也不过才仅仅1万年!

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    更加令人惊奇的是,蚂蚁在种植过程中,还会使用“抗生素”。多伦多大学的居里博士花费了三年时间,对包括切叶蚁在内的22种蚂蚁进行了仔细观 察。他发现蚂蚁的“蘑菇农场”偶尔也会受到霉菌感染,使蘑菇在几天内全部死光,结果是整穴蚂蚁全部饿死。但尽管如此,切叶蚁还是有办法控制这种灾难,其奥 秘在于,雌蚁会分泌一种含有链霉素的活细菌。切叶蚁蘑菇园中那些忠于职守的小蚂蚁勤于察看,一发现霉菌就用随身携带的链霉素就地将之消灭,以防止其蔓延。

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    蚂蚁的这一本领是历代传习的。每当切叶蚁分群时,蚁后将蘑菇菌种含在口中,连同随身的会分泌链霉素的细菌带到新穴传种,所以切叶蚁的单一品种的蘑菇农场能延续至今,历经千万年而不衰。这使得药物学家既羡又妒。人类使用抗生素的历史还不到70年,却由于长期遭滥用产生了抗药性。目前,一些国家的科学家试图从蚂蚁身上寻找突破口,研发出新一代的抗生素,更有效地治愈人类的疾病。 字串6

从独立王国走向合众共赢

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蚂蚁“联合国”已绵延5000公里

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    一只蚂蚁不会产生奇迹,而群体的工作成果往往让人目瞪口呆。 字串4

    1亿多年来,蚂蚁一直在按自己的“世界观”改造着世界。它们有组织、有分工,有种族、有军队,甚至有国家。美国蚂蚁学者爱德华·威尔逊认为,他 心目中“生物学最大的未解之谜”——为什么生命历史上会有那么二三十种生物达成了伟大突破,建立起高度复杂的社会形态。在他看来,真社会性物种“绝对是生 命历史上最为成功的物种”。 字串5

    与人类社会的联合国类似,蚂蚁也在地球上建立了自己的联合国。洛桑大学的生物学家阿诺德·梅德,利用全球卫星定位系统记录各蚁穴之间的关系,绘制出全世界最有组织的超级群落社会。 字串3

    在瑞士的侏罗纪森林里,分布着1200个红褐林蚁蚁穴,用100公里的通道连接,每一个蚁穴在大小和功能上都有所差异。母穴是当然要有的,还有 囤积粮食的季节性临时穴,以及分区转继站的附属蚁穴。研究表明,这个群落约有1.5亿只蚂蚁,数量相当可观。但更惊人的是,这里有成百上千只蚁后和平共 处、相安无事。这个体制内没有战争,就像没有领袖的联邦一样,完全是自行组织的。它们以互助式政体为基础,从来不会陷入无政府状态。

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    蚂蚁已不满足它们往昔的小王国式的社会构架,它们正在走向合众! 字串3

    研究发现,地球上至少有4种蚂蚁,已开始组成类似合众国式的超大型群体,群体内包括几百个连成网络的蚁穴,连结这些蚁穴的“通道”竟长达数百公 里。在日本北海道,一个由红蚁建立的“合众国”,小团体多达45000个,占地270公顷,其中有100万个蚁后,3000亿个工蚁;在法国的汝拉山,有 一个由1200个蚁穴组成的蚂蚁联合群体;在欧洲南部,一个难以置信的超级大蚁群绵延5000公里,从意大利的西部海岸沿海岸线一直延伸至西班牙的西北 部。据称,这是世界上已知最大的蚂蚁合作群体。组成这个超级蚁群的是阿根廷蚂蚁,足有数十亿之众,它们居住在几百万个蚁穴中,互相之间紧密合作。

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    蚂蚁“合众国”的出现,已然向人类宣示,蚂蚁凭借着它们优秀的社会组织和令人叹为观止的集体主义精神,正在悄悄地扩张着自己的地盘。难道,未来世界的主宰真的会是它们?

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广东一小镇蚁巢八万个 字串8

红火蚁使耕牛不下田

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    今年春耕刚一开始,广东惠州市惠城区芦洲镇三洲村田埂上,随处可见的一个个小土堆,土堆里面,是“不速之客”红火蚁。

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    这种“爬得很快、粘上人就咬、有毒”的蚂蚁是近两三年才出现的。截至2012年3月,芦洲镇19个村都发现了红火蚁,保守估计约有蚁巢 79357个,遍布全镇11007亩农地。在惠州,疫情发生呈现从南部乡镇向北部乡镇、从城市的园林绿化区向工业园区、校园、社区及农区蔓延的趋势。 字串5

    为了对付红火蚁,村民想了许多办法。村民在春耕时,要穿长筒套鞋和长袜子下地,有的村民则随身携带杀虫剂,在种地前先对蚁巢进行喷洒,以灭杀红 火蚁。灭杀红火蚁有两种方法,一种是用普通的农药淋灌,一种是用专门的红火蚁灭杀剂。用淋灌的方法需要灌满整个蚁巢,但由于红火蚁巢穴深度一般可达 60-80厘米,因此不仅需要大量农药,杀灭效果也十分有限。 字串1

延伸阅读 字串6

蚂蚁思维能解决交通拥堵吗? 字串7

    交通拥堵是现代化城市面对的一大难题。德国德累斯顿理工大学教授、群体智能专家迪尔克·赫尔冰说,如何依照分散个体意识合理分配有限资源,这对公路交通是一个富于挑战性的难题,人类或许可以从蚂蚁身上学习疏导交通的策略。 字串7

    在觅食过程中,成百上千只蚂蚁在蚁穴和食物所在处之间来来往往,最终总能在最短时间内得到食物,不会出现拥堵现象。赫尔冰介绍说,蚂蚁有25万个脑细胞,在所有昆虫中最多,因而最“聪明”。它们的“交通”机制使整个蚁穴体系有序、高效运转。 字串3

    为研究蚂蚁解决交通拥堵的秘诀,赫尔冰和同事造出“蚂蚁高速路”,即蚁穴和糖浆之间两条宽度不同的路径。实验开始后,较窄那条路很快显现出拥堵 迹象。这时,一只从糖浆处取食返回的蚂蚁在蚁穴洞口遇到另一只正要出发的蚂蚁,返回的蚂蚁便把正要出发的蚂蚁“推”上另一条路。由于这一蚂蚁的“好心”, 部分后来的蚂蚁取道另一条路,那条较窄的路没有发生拥堵,蚁群整体效率因而没有受到影响。此后,研究人员设计了更为复杂的模拟实验,其中包含多条长度不同 的路径。但蚂蚁仍然能够快速、高效到达食物所在处。研究人员发现,避免道路拥堵以蚂蚁之间的交流为依据。

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    赫尔冰认为,人类可以用相同方法减少车辆拥塞现象,方法之一是让司机之间展开交流。他打算让同向驾驶的司机向另一方向上的司机提供信息,告诉对方自己刚刚路过而对方正要去往的前方路况如何,是否有拥堵迹象。如果有必要,对方可以及时绕道,避免拥堵。 字串4

蚂蚁特种兵

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    蚂蚁社会分工很明确,蚁群中往往有雄蚁、兵蚁、工蚁、工雌蚁、有性工蚁等。其实,面对不同生存环境,蚂蚁中还有 “狩猎蚁”、“奴役蚁”、“畜牧蚁”、“农耕蚁”、“筑巢蚁”、“蜜桶蚁”等特种兵。 字串5

奴役蚁:奴役它蚁为己服务 字串2

   欧洲的红色悍蚁,它们具有大而尖的颚,能攻善战。但这种颚对于喂食、育雏、筑巢却无用武之地。红色悍蚁从不筑巢,甚至没有能力觅食。它们的生存秘诀是,奴役异族蚁群的蚂蚁,让“奴隶”为自己服务。

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    红色悍蚁袭击其它蚁时,从不“杀生”,而是散布一种使抵抗者晕头转向、慌乱异常的激素。在这种激素的刺激下,大量幼虫被它们盗走,被盗幼虫在 “奴役蚁”巢中被“涂抹”上“奴役蚁”的特殊气味,当它们化蛹并羽化为工蚁后,就像对待自己的蚁伴一样,服服帖帖地为“统治者”服役,成为永远的“奴 隶”。

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畜牧蚁:放牧蚜虫取食共生 字串2

    有一种以蚜虫产的蜜露为食的蜜蚁,它们具有放牧的本领,能帮助蚜虫越冬,从一株植物迁移到另一株植物以及抵御其它天敌的袭击,蚜虫就像是它们的“奶牛”一般。

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    在蚜虫聚居的嫩叶上,常可以看到一只畜牧蚁用触角或前足轻拍蚜虫,蚜虫从肛门排出一滴甜甜的液体,畜牧蚁迅速过去舔食,直到肚饱肠肥。畜牧蚁还 会将一些蜜露回吐给巢友分享。当然,蚂蚁是知恩图报的,既然是取食共生关系,那么蚂蚁自然也会对蚜虫提供服务。首先是提供强大的防务兵力,蚂蚁赶跑寄生的 黄蜂和寄生蝇,否则它们会把卵注入蚜虫体内;蚂蚁还赶跑草蛉幼虫、甲虫以及蚜虫的其他天敌,把蚜虫们罩在自己的保护伞下。 字串7

筑巢蚁:建材多样功能奇特

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    不少蚁种在地下筑巢而居。在巴西,人称“筑巢蚁”的塞氏美切叶蚁,其地下巢由1000个小室组成,小室的大小从拳头到足球不等。量一量它们衔出来并堆在地上的土堆,竟然有22.7立方米,重量为40吨。 字串4

    按人类的工程标准,它们建造这样一个巢,就等于我们修筑一座万里长城。它需要蚂蚁运土约10亿次,每一次所负的重量为工蚁体重的4-5倍。每运一次土,蚂蚁都要从巢的深处费力地往上搬,其距离的比例,相当于我们的1000米。 字串1

蜜桶蚁:嗉囊藏食无私喂友 字串5

    蚂蚁有贮藏食物的习性,其中最典型的要数蜜桶蚁。蜜桶蚁的每个工蚁觅食时都带着一个小型仓库出门,那就是它们的嗉囊。嗉囊位于食道之后,胃之前,能异常膨大,可贮藏大量液体食物。

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   蜜桶蚁采集许多食物,并不只供自己享用,有时只让极少的食物进入胃里,而将大部分食物贮存在嗉囊里。返巢后,它们就会反刍给执行内勤的巢友享 用。一些工蚁的嗉囊特别发达,取食后,腹部膨胀成琥珀色的球状,像浆果一样,趴在巢室的顶部,成为一个个活的小仓库。这时,饥饿的巢友们会用触角和前足拍 打“蜜桶蚁”,然后嘴对嘴地吮食“蜜桶蚁”贮存的食物。 字串3


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