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真的被大自然狠狠震撼到!福建一位网友出门路过积水路段,发现水中草垛连接到岸边的位

真的被大自然狠狠震撼到!福建一位网友出门路过积水路段,发现水中草垛连接到岸边的位置有一条细长的黑线。原以为是枯枝之类的杂物。

走近之后整个人愣住了,那哪里是枝条,密密麻麻全是蚂蚁,成千上万只,首尾相扣,用活生生的身体连成了一条横跨积水的通道。

当地已经连续下了好几天雨,水库水位持续上涨,附近低洼地带的蚂蚁巢穴全被淹没,没有时间犹豫,整窝蚂蚁选择了同一件事:把蚁后、幼虫、还有辛苦囤下的口粮,一点一点往岸边转移。

这一幕很难用语言描述,但对研究蚂蚁行为的科学家来说,蚂蚁结筏、搭桥这两种行为,是一个花了十多年时间系统拆解的课题,不少结论都颠覆了普通人对这件事地理解。

美国佐治亚理工学院机械工程学院的大卫·胡教授,专门花了大量时间测量和记录火蚁在洪水中的集体行为。研究人员发现,单只蚂蚁通过上颚和足部相互抓握,产生的连接力可以达到自身体重的400倍。

一只蚂蚁看起来轻得随手一碰就散,可蚂蚁在群体结构中承受的实际拉力,是自身体重的几百倍,这也是蚁桥在水流反复冲击下依然能保持完整的原因。

2014年6月,大卫·胡团队做了一件更直接的事,把整团冷冻蚁筏送进微型CT扫描仪,想搞清楚内部的排列方式。扫描图像显示,体型较小的蚂蚁会主动填进体型较大的蚂蚁之间的空隙,封堵渗水的路径。

蚂蚁与蚂蚁之间的排列方式偏向垂直而非平行,这种结构让整个筏体具有弹性,能随水流自行调整形态。这篇论文发表在实验生物学杂志,作者包括Foster、Mlot、Lin和胡教授本人,获得了美国国家科学基金会和陆军研究办公室的资助。

即便把结构看得这么清楚,研究团队还是坦诚一个问题解决不了:蚂蚁怎么知道该去哪、该做什么。这种不需要指挥却高度有序的群体协作,在科学界至今没有公认的解释。

到2022年,佐治亚理工团队的新研究又推翻了人们的一个直觉判断。很多人会以为蚂蚁在水中会主动向彼此靠拢,但实验观测显示,单只蚂蚁落水后倾向于各自探索,甚至会排斥同伴。

让蚂蚁聚拢成筏的,其实是水的表面张力加上蚂蚁体表疏水结构的共同作用,研究团队将其命名为"奇里奥效应"。

第一作者柯弘堂指出,形成稳定筏体恰好需要10只蚂蚁,成型后每只蚂蚁平均与周围14只蚂蚁建立连接,整个结构能在水面维持数周。2017年飓风哈维横扫休斯顿,当地出现的大面积漂浮蚁群,验证了这套机制在极端气候下同样有效。

军蚁的搭桥行为揭示了另一个层面的逻辑。新泽西理工学院昆虫学家伊莎贝拉·穆拉托雷在2023年11月的美国昆虫学会年会上公布,军蚁搭桥的位置不是随意选的。

蚁群会倾向于在投入蚂蚁数量最少而通行收益最高的缺口处建桥,穆拉托雷把这个最优位置称为"甜蜜点"。充当桥梁的蚂蚁无法外出觅食,这是实实在在的代价,但蚁群集体做出的选择,总是在尽可能压低这种代价。

大卫·胡教授在接受采访时表示,从运作方式来看,蚂蚁个体在整个群体中的角色和神经元在大脑中的角色有相似之处,没有哪只蚂蚁在单独发号施令,但整体却运转得极度精准。

这套逻辑已经被工程师引入机器人算法设计,目标是解决一个长期难题:怎样让分散的机器零件在没有人介入的情况下自行组合,协同处理复杂任务。胡教授认为,蚂蚁在这件事上给工程学提供了一个现成的参照。

福建那条积水路上的黑线还在往岸边延伸。几万只蚂蚁,没有分工表,没有任何一只在扮演领队,搭出来的结构却能精确到让科学家用扫描仪和力学公式研究了十多年。研究到最后,最想弄明白的那个问题,到现在还没有答案。

信源:科普中国《暴雨洪水:红火蚁搭建活体蚁筏逃生机制解析》