小時候你可能玩過這個游戲:拿一支馬克筆在地上畫個圈,把螞蟻圈在里面,它就像撞上了隱形墻一樣,在圈里急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。這到底是魔法,還是螞蟻真的"怕"那條線?
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一條線為什么能困住一只螞蟻?
要理解這個現(xiàn)象,得先明白一件事:螞蟻幾乎是"瞎子"。
大多數(shù)螞蟻的復(fù)眼只能感知明暗和大致輪廓,視力范圍不超過幾厘米。它們真正依賴的,是頭頂那對觸角,那是它們的"鼻子",也是導(dǎo)航系統(tǒng)。
螞蟻觸角上分布著400多種嗅覺受體,是人類的4倍以上。它們用氣味識別同伴、標(biāo)記路徑、尋找食物,整個生存邏輯都建立在化學(xué)信號之上。
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所以,當(dāng)你用馬克筆畫一個圈,真正起作用的不是那條"線",而是那條線釋放的化學(xué)物質(zhì)。
普通油性馬克筆含有二甲苯、甲苯、乙醇等揮發(fā)性有機(jī)溶劑,這些氣味對人類來說只是"有點(diǎn)刺鼻",但對螞蟻而言,就像有人在你面前點(diǎn)燃了一堵火墻。觸角接收到這種強(qiáng)烈的化學(xué)信號后,螞蟻的神經(jīng)系統(tǒng)會立刻發(fā)出"危險,回避"的指令。
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1983年,美國昆蟲學(xué)家威廉·班克斯在《化學(xué)生態(tài)學(xué)雜志》上發(fā)表過一項(xiàng)實(shí)驗(yàn):他用不同濃度的甲苯溶液在螞蟻行進(jìn)路線上畫線,發(fā)現(xiàn)當(dāng)濃度超過0.5%時,超過87%的火蟻會選擇掉頭或繞行。而馬克筆墨水中甲苯含量通常在15%-30%,相當(dāng)于幾十倍的"驅(qū)避閾值"。
所以,螞蟻不是"走不出去",而是"不敢走出去"。那條線對它來說,不是障礙物,而是一道刺鼻的化學(xué)警戒線。
為什么有些螞蟻過一會兒就能沖出去?
如果你真做過這個實(shí)驗(yàn),大概會發(fā)現(xiàn)一個尷尬的事實(shí):這個"圈"困不住螞蟻太久。
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少則一兩分鐘,多則十幾分鐘,總有螞蟻會突破防線。有時候它們會反復(fù)試探,像在測試水溫一樣,最終突然加速沖過去。這又是怎么回事?
這就涉及到兩個機(jī)制:溶劑揮發(fā)和適應(yīng)性閾值調(diào)整。
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馬克筆墨水中的溶劑是高度揮發(fā)性的。在常溫下,甲苯的蒸發(fā)速率大約是水的5-6倍。室內(nèi)溫度25℃時,一條普通馬克筆線的強(qiáng)刺激氣味,大約在3-5分鐘后就會下降一半以上。10分鐘后,對螞蟻的驅(qū)避效力已經(jīng)大打折扣。
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更有趣的是螞蟻?zhàn)陨淼倪m應(yīng)機(jī)制。2017年,德國維爾茨堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《昆蟲科學(xué)前沿》期刊上發(fā)表過一項(xiàng)實(shí)驗(yàn):他們讓沙漠蟻持續(xù)暴露在低濃度驅(qū)避劑環(huán)境中,發(fā)現(xiàn)螞蟻的觸角嗅覺神經(jīng)元會在90秒內(nèi)將敏感度降低約40%。這是一種典型的"感覺適應(yīng)",就像你走進(jìn)一個有異味的房間,待一會兒就聞不到了。
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還有一種情況是"恐懼被饑餓擊敗"。如果螞蟻已經(jīng)在圈里轉(zhuǎn)了很久,體力消耗加大,大腦中的某些回路會重新評估風(fēng)險收益。2019年日本北海道大學(xué)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),禁食超過2小時的弓背蟻,穿越同等濃度驅(qū)避劑屏障的概率比剛進(jìn)食的螞蟻高出2.3倍。
所以,這不是螞蟻"變勇敢"了,而是它們權(quán)衡之后,覺得"餓死比冒險更可怕"。
螞蟻的化學(xué)世界有多脆弱?
這個畫圈困螞蟻的小游戲,看起來是人類在捉弄昆蟲,但如果把視角拉遠(yuǎn)一點(diǎn),你會發(fā)現(xiàn)事情沒那么簡單。
螞蟻依賴化學(xué)信號生存,這既是它們的超能力,也是致命弱點(diǎn)。
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在自然界,螞蟻用一種叫"信息素"的化學(xué)物質(zhì)來鋪路、分工、組織戰(zhàn)爭。一只工蟻找到食物后,會沿途釋放痕跡信息素,濃度可低至每平方厘米0.1納克,這相當(dāng)于把一滴墨水稀釋進(jìn)1000噸水里,螞蟻照樣能聞出來。它們的觸角對特定分子的敏感度,是最先進(jìn)電子傳感器的100-1000倍。
但這種精密系統(tǒng),特別容易被"劫持"。
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2016年,澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)發(fā)表過一項(xiàng)田野實(shí)驗(yàn):他們用人工合成的火蟻告警信息素在蟻群周圍劃定邊界,成功阻止了92%的入侵火蟻擴(kuò)散,持續(xù)效果長達(dá)6周。這個方法后來被推廣到昆士蘭州的火蟻防控項(xiàng)目中,每年節(jié)省的農(nóng)業(yè)損失估計超過500萬澳元。
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反過來說,我們?nèi)粘J褂玫暮芏嗷瘜W(xué)品,驅(qū)蚊水、香水、清潔劑等對螞蟻的信息素系統(tǒng)都是干擾源。2020年中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的一項(xiàng)研究顯示,城市公園螞蟻的覓食效率比郊區(qū)自然保護(hù)區(qū)低23%-35%,原因之一就是環(huán)境中復(fù)雜的化學(xué)背景噪音影響了它們的導(dǎo)航精度。
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有時候你在家里用殺蟲劑滅了一窩螞蟻,過幾天另一窩又來了,甚至更多。這是因?yàn)闅⑾x劑破壞了某群螞蟻的領(lǐng)地信息素,相當(dāng)于拆掉了"此地已被占領(lǐng)"的告示牌,反而引來更多鄰居蟻群探索"無主之地"。
我們覺得是在"困住"它們,其實(shí)只是短暫地攪亂了它們的世界。僅此而已。
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