蚂蚁:微小世界中的惊人多样性

「麻雀虽小、五脏俱全」常用来描述事物规模虽小,但其中所包含的内容却很齐全。但与麻雀比较起来,蚂蚁不仅「五脏俱全」,当你进一步深入挖掘蚂蚁行为与演化的生物多样性,并了解牠们所能胜任的工作后,这句成语也许可以改为「蚂蚁虽小、一应俱全」!

蚂蚁约在白垩纪 (Cretaceous) 晚期随着被子植物的分化开始出现大量且形态多元的高度多样性;也因其高度的环境适应能力及特殊的社会结构,使蚂蚁成为地球上生物量 (biomass) 最高之昆虫种类;不仅在陆域生态系中扮演重要之生态角色,同时也是研究物种多样性、行为及演化的明星物种。

蚂蚁:微小世界中的惊人多样性

图一 切叶蚁之工蚁正将剪下的叶片运回蚁巢。(图片来源:维基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/Leafcutter_ant#/media/File:Leafcutterant-osa.jpg)

蚂蚁是物种数目庞大的类群,他们的生活史特徵大致可以由其型态(头部或大颚形状)一窥究竟,体型的大小也能用来判断其分工的现象。例如,中南美洲的切叶蚁 (leaf cutting ant),工蚁大颚成锐利剪刀状,有利于剪裁树叶;其工蚁体型可相差数十倍之多,其中小型工蚁专司「树叶修剪」工程,大型工蚁则主要负责运输叶片或防御天敌(图一)。他们将树叶携回巢内,作为种植真菌之基质(图二),而巢中成员则以此真菌为食;为避免真菌减产导致蚁巢饥饿,切叶蚁发展出高度卫生系统 (hygiene system),将蚁巢废弃物区与真菌种植区置于巢中不同传输网络中,减少真菌受污染的机会,以确保产量。如此有效率的分工系统,有效撑起由数百万只个体所组成之蚁巢。更令人惊讶的是,工蚁甚至会利用腺体畜养细菌于自身体壁上,这些特殊细菌能产生抗生素,工蚁可据以防治真菌上的有害生物(主要为寄生性真菌),如此完美的虫害防治设计,人类也要自叹弗如!

蚂蚁:微小世界中的惊人多样性

图二 切叶蚁之工蚁(体色较浅且体型较小之个体)于种植真菌(图中白色物体)的巢室中协助蚁后(右上角大型且深褐色之个体)育幼。(图片来源:维基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/Leafcutter_ant#/media/File:Atta_colombica_queen.jpg)

令所有地栖动物闻之色变的行军蚁 (army ant) 是另一群受到瞩目的蚂蚁物种。行军蚁具有修长且强壮的镰刀型大颚(图三),善于以群体行军方式大量捕食地面上的节肢动物。根据报导指出,蚁群行军过程中可捕猎高达50万只猎物(图四)能让当地动物相组成产生鉅大变化。在南美洲,行军蚁的捕食过程中,有数种鸟类(主要为蚁鵙科,又称 antbird)会跟随其后,趁机捕食因行军蚁大军压境而逃窜的猎物。这背后隐藏着巧妙的生态作用。其一,蚁鵙的出现导致行军蚁猎物捕获量减少(可达30%),行军蚁蚁群成长因而减缓,而让常受到行军蚁捕食之地栖生物得以喘息。类似上例的,与蚂蚁相关的直接与间接生态作用 (direct effects and indirect effects) 可说不胜枚举,在在显示蚂蚁在生态系中佔有关键的地位。

蚂蚁:微小世界中的惊人多样性

图三 数只行军蚁一同觅食,右下角为大型兵蚁(具修长且强壮的镰刀型大颚),其他皆为工蚁阶级。(图片来源:维基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/Army_ant#/media/File:Eciton_burchellii_army_ants.jpg)

蚂蚁:微小世界中的惊人多样性

图四 行军蚁捕食蝗虫。(图片来源:维基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/Army_ant#/media/File:Dorylus.JPG)

除了上述两种蚂蚁外,还有许多有趣且令人着迷的蚂蚁多样性等着科学家们继续发掘,例如善于游泳的颚针蚁 (trap-jaw ant)、筑起蚁筏躲避淹水的火蚁 (fire ant)、天生神力同时又是吐丝专家的编织蚁 (weaver ant),滑翔界鼻祖的截首蚁 (gliding ants)、储蜜专家的蜜瓶蚁 (honey pot ant) 或性喜收藏种子的收割蚁 (harvester ant),都是值得我们仔细观察、细细品味的物种。这些行为、型态以及生态上的多样性,不仅是科学观察的好材料,更是极其珍贵的自然宝藏及生物资源!


参考文献

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