蚂蚁的故事
我坐在南京的秦淮河边,静静地凝望着河对岸。虽然已是秋天,但河边的垂柳依旧青翠欲滴,看不出一点秋的色彩。河对岸泊着两三艘铁船,那是水事用船。河面平整如镜,偶尔伴随着微风泛起些许涟漪。
凝望了好一阵,我将视线收回到眼前。几只小蚂蚁在脚下的空地上爬过,它们盲目地爬着,偶尔会两两碰触一下对方的触角,像是在交谈着什么。河对岸的美景,对于它们来说也许太过遥远,甚至好比太平洋之于人类那般浩瀚。它们无暇欣赏这秋日的美景,就那么匆匆地爬在脚下这片土地上。我很好事地拿起旁边的一根木棍,挡住了其中的一只小蚂蚁,它没有往木棍上爬,而是沿着木棍边缘爬着,我又把木棍顺着它爬的方向继续移动,始终挡在它的去路上。小蚂蚁继续爬着,然后又折回,反复几次之后,小蚂蚁放弃了前进,折回了,返回了巢穴,也许回去报告什么了。
巢穴里的世界,我不得而知。我只能看到洞口的一些细碎泥土,似乎在宣示着它们对这个洞穴的主权。注视了一阵洞穴,我不禁对里面的世界好奇起来,那是一个什么样的世界呢?就是一条通道,还是里面别有洞天?我拿起手机搜索起来,看到2017年的一则新闻,标题是《世界上最大的蚁穴,犹如一个地下王国》,报道内容大致如下:
据悉,科学家在巴西境内挖掘出了一个巨大的蚂蚁巢穴。巢穴包含一系列彼此连通的地下小室。地下小室里包含育儿室、食物贮藏室、交配室等,一应俱全。这些分室各有用处。分室之间是大量彼此连通的大道和小径,四通八达,错综复杂,可提供最短运输路径,还可实现最佳的通风效果。巢穴冬暖夏凉,就像一个空调制动的恒温室。在这里,食物不易坏掉。为了建造这个庞大的地下蚂蚁之城,一代又一代蚂蚁耗时10年,共计挖掘搬运了40吨泥土,才形成了如此迷宫般的地下巢穴。
如此叹为观止的工程,蚂蚁是怎么做到的呢?是蚂蚁很有智慧吗?事实上,单个蚂蚁只有25万个脑细胞容量。与之相对,人类拥有100亿个脑细胞,是蚂蚁的4万倍。和人比起来,单个蚂蚁是如此愚蠢,那么,是什么力量让蚁群建造出了如此智慧的结构?是依靠蚁后的高超指挥吗?遗憾的是,蚁后的主要职能是产卵和繁殖后代,它根本无暇顾及小蚂蚁们,它还要等着小蚂蚁们来喂养和保护它,更不用说给它们提供什么指导了。
秋日的些许凉意,让我不禁打了个寒战。我披上一件薄外套,继续注视着眼前的小蚂蚁,它们依旧忙碌地爬着、搜索着、交谈着……凉意显然没有阻止它们的活动。
常听俗语说“贱如蝼蚁”“捏死你就像捏死一只蚂蚁一样”,我们总觉得这单薄的生命不值一提,但这微小的生命也许正如河岸的青翠柳树般,在恣意地舞动着生命的节奏。
斯科特·卡马津(Scott Camazine)在Self-Organization in Biological System(《生命系统中的自组织》)一书中,系统研究了蚂蚁的觅食行为。
小蚂蚁从蚁穴中出来,四处去觅食。在觅食阶段,它们很少成群结队,而是各自为战,朝四面八方分散开去寻找食物(见图4-2)。没有哪个方向是优先方向,也没有哪只蚂蚁更胜一筹。
图4-2 蚂蚁觅食图
当某只蚂蚁发现食物源后,它会尽可能地搬运一些食物返回蚁穴。在返回过程中,它会一路释放化学信号,相当于沿路打上路标。这样,其他蚂蚁就可以沿着这条路去搜寻食物。当其他蚂蚁也找到食物后,会同样搬运回蚁穴,并在返回途中释放化学信号。随着越来越多的蚂蚁加入,这条路上的化学信号也会越来越强,从而不断加宽了这条觅食之路(见图4-3)。
图4-3 蚂蚁觅食轨迹图
从蚂蚁觅食的过程中,我们可以看到有两个阶段。
阶段1:探索阶段
在探索阶段,蚂蚁有明确的目标,但没有明确的路径。它们的目标是找到食物源,但食物源在哪儿?通向食物源的路径是什么样的?没有哪只蚂蚁比其他蚂蚁更清楚,所以所有蚂蚁都在尝试,能否发现食物需要靠运气。从宏观上看,这个时候蚂蚁的行为更像是混沌和随机的。
阶段2:搬运阶段
在搬运阶段,已经有蚂蚁成功地找到了食物源,所以这个时候就不需要所有蚂蚁再随机地去找食物了。它们只需要跟随其他蚂蚁的脚步,就能成功地找到食物并把它搬回巢穴。从宏观上看,这个时候蚂蚁的行为是有序的,它们沿着固定的轨道在食物源和蚁穴之间来来回回地搬运食物。
上面描述的是一个有固定巢穴的蚁群的觅食过程。那么,对没有固定巢穴的蚁群,它们的捕食行为又是怎么样的呢?
在亚马孙河流域有种蚂蚁叫行军蚁,它们的视力非常差,相当于盲人。它们主要通过不断释放化学信息素来感知彼此和采取行动。仔细观察其外形,可将它们分为四种类型。
(1)蚁后。蚁后是行军蚁中体型最大的个体。它们没有翅膀,腹腔很大,具有一个巨大外延的圆柱形腹部。蚁后能够与多只雄蚁交配,凭借其巨大的腹腔,它在一次休息期(两三周)内可产25万粒卵。
(2)工蚁。工蚁是行军蚁蚁群中数量最多的一种蚂蚁,它们由蚁后的受精卵发育而来,是没有生育能力的雌性蚂蚁。工蚁主要负责蚁群的日常工作,比如收集信息、搬运食物等。
(3)兵蚁。兵蚁与工蚁相同,均是由蚁后的受精卵发育而来的,其体型较大,下颚骨非常发达,具有强大的咬合力。兵蚁还能够通过产生毒液麻痹生物。
(4)雄蚁。雄蚁的体型比兵蚁大,它们生有翅膀,具有雄性生殖器。雄蚁为了避免近亲繁育,会尽快飞走,飞到别的蚁群,与其他蚁群的蚁后进行交配。
行军蚁蚁群规模非常大,一个蚁群通常由几十万只甚至上百万只行军蚁组成,它们没有固定的巢穴,常年四处迁移。它们在迁移的过程中捕食,在迁移的过程中繁衍生息。在行军蚁常年的迁移过程中,没有谁在领导它们的迁移行动,它们完全依靠个体之间的互动,形成宏观上的有序行动。工蚁簇拥着蚁后不断朝着食物源行进,兵蚁保护着蚁群不受侵犯,蚁后则不断繁殖,所有行军蚁各司其职,确保整个蚁群得以长期生存。一个非洲行军蚁蚁群可以维持长达7年的寿命。这么庞大的群体,在不断行进过程中维持着7年不散伙的群体迁移模式,确实是一个奇迹。