蚂蚁越冬日记:沉迷“囤货”的蚂蚁家族,有吃有喝过冬天

在童话故事里,蚂蚁把秋季收集来的食物储存在巢穴里,而懒惰的蝗虫却没有这样做,结果在冬季来临的时候,蚂蚁们在温暖的家中觥筹交错,而蝗虫却冻饿而死。蚂蚁确实是冬眠的动物,但是,大多数的蚂蚁并不像童话中那样将食物储存在洞穴里,因为在潮湿的洞穴里食物非常容易发霉和腐烂,尽管蚂蚁们确实能够使用一些抗菌物质和手段防腐。

蚂蚁越冬日记:沉迷“囤货”的蚂蚁家族,有吃有喝过冬天


那些被拖进洞穴的食物,将在洞穴中很快被分解、咀嚼,最终变成汁液储存在它们的社会胃中—蚂蚁将自己变成了储存食物的“罐子”。现在我们认为,它们不能直接从自己的这个社会“罐子”里取食,只能将这些汁液反哺给同伴,或者接受同伴的反哺。

但有些蚂蚁却是例外,它们以收集植物的种子为生(seedharvestingants),其中一些甚至能够将种子分门别类地存放在相应的巢室里。这种收获种子的行为在不同的蚂蚁家系中均有发生,在起源上并不唯一,全球至少有100个蚂蚁物种以此为生。这些蚂蚁主要集中在切叶蚁大家族(Myrmicinae,切叶蚁亚科),包括收获蚁家族(Messor)、小家蚁家族(Monomorium)、大头蚁家族(Pheidole)和美收获蚁家族(Pogonomyrmex,或者叫红收获蚁)中的部分或全部物种。这些蚂蚁在各种生态系统中收集各种各样的种子,但总的来说在温带和热带的干燥地区,如沙漠和草地,这种行为尤为突出。由于种子中富含淀粉、油脂和蛋白质,营养丰富,蚂蚁们进化出收集种子的行为并不意外。

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但是,可能因为种子中存在的一些物理防御和化学防御“装备”,收获种子的蚂蚁和杂食性蚂蚁,甚至是其他收获种子的蚂蚁的种子食谱却不大相同。种子和蚂蚁之间存在相互选择,其中决定是否被收走的因素有种子的大小、形态以及出现的概率。

事实上,确实有很多植物也反过来利用蚂蚁这种取食行为,并为此专门设计一番。有超过3000种植物借助蚂蚁传播种子,这些植物的种子通常为蚂蚁准备了富含营养的小颗粒—营养体,以此来吸引蚂蚁捕食,而真正的种子部分则较为坚硬,以防蚂蚁将其咬破。营养体本身的气味和成分都很接近于蚂蚁的昆虫猎物,如在营养体上含有的脂肪酸非常类似昆虫脂肪,而非植物脂肪,它也是绝大多数营养体的主要成分,除此以外,不同植物的营养体还有氨基酸成分的差异。而植物所图的,则是蚂蚁将种子能够带到远方,并在那里生根发芽。

如在云南,报道了伊大头蚁(Pheidole yeensis)和舞草(Codariocaly motorius)之间互惠共生的关系。舞草是我国亚热带地区常见的一种植物,也是生态恢复的先锋物种,它们生存能力强,可以保持水土,为其他植被的生长创造条件,随着时间的流逝,舞草数量逐渐减少,当森林出现后,舞草则功成身退,只生活在林地的边缘或者林木较稀疏的地方。舞草的种子上面有一个小小的营养体(elaiosome),这是给蚂蚁的报酬,蚂蚁将种子搬回巢穴后取食它的营养体,然后将种子完好无损地丢弃在巢口或巢穴内,这些种子就这样被带离了母体,它们将在这个新的地方萌发,形成新生命。

在这些蚂蚁中,广布于世界各地的收获蚁家族和主要分布于美洲大陆的美收获蚁家族最为典型,它们既是种子的捕食者,也是植物传播后代的协助者。在中国,共已知10种(含亚种)收获蚁家族的成员,虽然主要集中在新疆地区,但仍有一种针毛收获蚁(Messor aciculatus)分布在从东北到湖南的广大地区,而且还有一种“上海收获蚁”被看成是针毛收获蚁的亚种,不过上海收获蚁的分类地位还有待于认真评估。

针毛收获蚁的工蚁是6~7毫米长的黑色蚂蚁,外观普通,颇像放大版的草地铺道蚁,也是一种我比较熟悉的蚂蚁。它们在四月份就开始在河北婚飞,是我所常观察的蚂蚁中婚飞时间最早的,可能是因为此时昆虫活动还较少,天敌也比较少吧。而在荒漠地区,此时的气候也相对温和。不过这些蚂蚁是如此低调,即使是蚂蚁王国最为隆重的起飞仪式中,露面的蚂蚁护卫的数量也不超过百只,而且警觉异常,我只能在下风口观察,否则身上的气味就会惊扰了它们。

针毛收获蚁的巢穴一般只有一个出口,但是偶尔也能发现有两个出口的巢穴,巢穴中一般有几百到数千只蚂蚁,数量不多,但是巢穴却很深。山东烟台的王志刚曾经试图探索针毛收获蚁的巢穴结构,结果制造了一个深达近2米的大坑……他还摇头叹息说,他挖的这窝针毛收获蚁的巢室还多少有些微微上扬,很难发现。

针毛收获蚁平时是非常低调的蚂蚁,但是当秋季到来,其他蚂蚁的活动都在逐渐减少的时候,它们却开始活跃起来,因为这是收获植物种子的季节。收获蚁对种子也是有选择性的,据说如果是它们喜爱的种子,收获的程度可以达到100%。收获的种子被搬运到巢穴里特定的小室储存起来,作为群体的粮食。但是这些粮食往往不能为蚂蚁完全享用,有些会幸运地留下来。来年如果遇到潮湿的天气,这些种子就会发芽,从土里长出来。这样,蚂蚁就充当了一回播种者的角色。有时候,蚂蚁还不得不把种子送回地面。因为如果巢穴的环境过分湿润,大批的种子就会发芽,种子发芽就要消耗大量的氧气,如果放任不管,蚂蚁的地下王国就会面临全面缺氧。这时候,蚂蚁就要把发芽的种子送回地面,丢弃在巢口附近。但这未必是件坏事,这些被丢弃的种子会生根、长大,新结出的种子就能成为收获蚁下一年生活的保障。

我所观察到的针毛收获蚁,还有另一个现象:随着深秋的逐渐落幕,那些老残的蚂蚁,大批聚集在巢口附近,似乎放弃了回归群体的权利,抑或是被群体驱赶出来了。但我更倾向于前者,因为它们偶尔还会收集几颗种子送到巢里,没有别的蚂蚁阻止它们进巢。更多的时候,那些蚂蚁们就闲呆在巢穴附近,静静地等待着死亡的降临。它们似乎已经知道了自己来日无多,主动脱离了群体,把宝贵的食物资源留给了家族的年轻生命,而自己游荡在巢穴附近,主动为大部队向地下转移越冬而殿后,大有遇到入侵者还要拼命一战的气势。这些无私的生命,把自己最后的能量也为群体燃尽了。

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针毛收获蚁的巢穴入口,这种蚂蚁较为低调,一般只有1~2个巢口,而另一些蚂蚁种类的巢穴有时会有多达数十个入口。(冉浩摄)

这并非唯一有这样行为的蚂蚁。更极端的例子是生活在巴西的一种黄色小蚂蚁(Forelius pusillus),它们的巢穴中几乎每天都发生着这样的事情。日落时,总有几只老残工蚁留下来,用沙土将巢穴的洞口掩埋,遮蔽好,而它们则在夜晚暴露在了捕食者危险的目光下,往往无法活到天亮。

对于针毛收获蚁,有一个人可能比我更加了解它们。聂鑫曾经生活的中国地质大学长城学院,校园里有一块空地,那里布满了大大小小的针毛收获蚁巢穴,几乎不存在同等体型的其他蚂蚁物种。在那里,他和这些蚂蚁有过数年的接触,并且目睹了它们大规模的婚飞。遗憾的是,这块良好的观察之地已经在校园未来的建设规划之中了。通过观察,我们发现针毛收获蚁虽然和大头蚁亲缘关系很近,但却是一种较为隐忍和克制的蚂蚁,它们之间的行为也较为复杂。聂鑫认真观察了针毛收获蚁同族之间的战争,这些战争很多时候并非致命的,而是仪式化的,战场上的个体之间相互游走比试,那种在蚂蚁中常见的拳击现象也被他发现了。而且聂鑫为针毛收获蚁拍摄了一些视频,在一段视频中,一只误入同类领地的针毛收获蚁,在对方的压力下,躺倒,做出了任由处分的臣服姿态,尽管看起来它的姿势就如同装死一样,但是,蚂蚁们不会这么理解,这些嗅觉灵敏的小家伙除非嗅到了死亡的味道,否则它们是不会相信的。于是,它一动不动地被对方拖曳,直到较远的地方,对方松开口,走开了。而这只蚂蚁从地上爬起来,也若无其事地走开了。这种同类之间只进行驱逐的宽容行为,在蚂蚁世界中虽不罕见,但也相当有趣。

但是,即使是收获种子的“素食者”,生活比较低调,它们依然是蚂蚁,骨子里深藏着战斗的热情。在面对异种蚂蚁时,它们也不时会表现出很强的进攻性。我曾见到在宽结大头蚁迁徙的队伍中,游离出来了一只工蚁,正巧此时有一只针毛收获蚁工蚁路过。大头蚁工蚁毫不犹豫地上前挑衅,结果被一口咬下头来。不过针毛收获蚁似乎很不喜欢这个感觉,它停在那里,长时间对自己的上颚进行了梳洗。

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另一类著名的收获蚁家族—美收获蚁,也是著名的种子收集者,它们大多都是红色的中型蚂蚁。它们的巢穴往往会形成火山状的小蚁丘,里面掺杂着一些碎石或者残骸,其中一些种类还会清理掉巢边的植物,使巢穴非常显眼。和旧大陆的收获蚁一样,它们会爬上植物,将种子用上颚采集下来,也捡掉落在地面上的种子,偶尔也会捕捉一些小型节肢动物作为食物补充,但是它们的捕食能力更强,而且有令人生畏的尾刺,里面拥有强力的毒液。尽管如此,它们依然是美洲角蜥眼中的美味。

髭美收获蚁(Pogonomyrmex badius),也称为“佛罗里达收获蚁”,是比较吸引人的。和大多数的美收获蚁物种不同,髭美收获蚁拥有至少2种不同类型的工蚁品级分化,其中,大型工蚁强力的上颚非常适合破碎种子,但是它们并不经常外出活动,在外面巡逻和收集种子的多半是小型工蚁。

为何这种蚂蚁独有这样的分化?这引起了蚁学家的兴趣,克里斯·史密斯(chris r. smith)等人对此进行了研究和探讨。首先,遗传分析表明,不同品级间的遗传物质存在差异,也就是说与遗传有关。但是,研究也发现,幼虫期食物的供应对髭美收获蚁品级的分化也有很重要的影响。当幼虫食物中昆虫营养或者来自种子的蛋白质营养增加时,巢群中会出现更多的有翅生殖雌蚁,大工蚁的比例也会上升,进一步研究表明,食物中的碳元素和氮元素(主要由蛋白质提供)的比例能够对幼虫将来的品级分化产生影响。但有趣的是,这一情况在雄蚁体型上的效果却正好相反,这也暗示了雄蚁在发育机理上和雌蚁存在着某种区别。

由于仅仅是收集种子,很少需要合作猎杀猎物,髭美收获蚁最初被认为是分散行动,各自为战的,而且缺乏协调。但是,进一步的研究则表明,它们能够在觅食过程中与同伴进行气味交流,也从它们身上的毒腺中找到了召集素。不仅如此,诺瓦(noa pinter-Wollman)等人还发现髭美收获蚁的一个特殊的“情报”交换模式,远比我们想的要复杂。

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诺瓦等人将主要的研究位置放在了巢穴内部的入口处。这里存在一个小室(entrance chamber),对蚂蚁来说则是一个大厅—一个可以打探信息的大厅—所有外出归来的蚂蚁和即将外出的蚂蚁都将在这里交换外界的信息。诺瓦等人在人工条件下模拟了“大厅”场景,并用摄像机拍摄录像,之后再分析蚂蚁之间触角接触的次数,每次接触算作一次“情报交流”。

他们发现,在“大厅”,有些蚂蚁非常活跃,似乎是“万事通”的样子,这些少数的蚂蚁参与了大多数的“情报交流”,而大多数蚂蚁则只参与少数交流,看起来,似乎在蚂蚁中存在一些“情报贩子”。而且根据他们计算机模拟的结果,他们认为这样的蚂蚁的存在能够增加信息传播的广度和深度。这将帮助群体加快对食物资源、捕食者或其他突发情况反应的速度,增强群体的生存能力。而且,这种“情报贩子”并非只在蚂蚁中存在,在蜜蜂中也存在,不过,关于何种个体,因为什么原因才会承担起“情报贩子”的任务,却知之甚少。



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