015神农架野外生物学实习小论文 黑色蚂蚁对红色蚂蚁的逃避行为影响因素初探 李刘骏骊杨景焱徐越孙楚杰刘庆秦思睿 (复旦大学生命科学学院,上海200433 武汉大学生命科学学院,武汉430072) 摘要:在神农架驻地附近有三不同种类的蚂蚁,其中两种蚂蚁体型相近的蚂蚁在 相遇的时候其中一方会有明显的逃避行为(突然转身,以明显高于正常移动速度 的速度远离另一只蚂蚁),但这一行为并不是100%出现,且两种蚂蚁都有这种行 为的出现。为了探究影响逃避行为出现的因素,我们从两种蚂蚁的蚂蚁窝边捕捉 少许蚂蚁个体,采用了将个体转移至另一种蚂蚁巢穴附近、将两种蚂蚁分别取- 只个体放在狭小空间内相遇并在多次试验中进行不同的处理(如用酒精擦拭身体 和触角、处死其中一只蚂蚁等)等的试验方法,并得到了以下一些初步的结论ε ,逃避行为与蚂蚁的领域行为无明显关联;二,逃避行为与蚂蚁个体数量比例 没有明显关联;三,触角对触角的即时通讯对蚂蚁对另一个体产生反应不是必要 条件,而身体表面的信息素是蚂蚁区分不同种个体的必要条件 关键词:蚂蚁种间关系信息素触角神农架 a glimpse of the factors involved in the black ants avoidance from the red ants Liujunli Li, Jingyan Young, Yue Xu, Chujie Sun, Qing Liu, Sirui Qin School of life Science, Fudan University Shanghai 200433 School of life Science, Wuhan University; Wuhan 430072 Abstract: Three species of ants were observed around our hostel in Shennongjia Among them, two species with similar body types presented avoidance to each other, i.e. one might change its direction of motion and raise its speed abruptly as soon as it touched the other. This avoidance didn t always occur, and both species could present avoidance from the other. In order to investigate the factors affecting such avoidance, we collected some ants of both species from around their nests, and conducted several experiments, such as putting one species of ants next to the nest of the other species and observe their behavior, and putting one ant from each species with different treatments(such as wiping the body or antennae with alcohol, sacrificing one of the ants, etc. )into a small space and observe their behavior. We drew several preliminary conclusions: first, the avoidance between ants wasnt closely related to their territorial
2015 神农架野外生物学实习小论文 黑色蚂蚁对红色蚂蚁的逃避行为影响因素初探 李刘骏骊 杨景焱 徐越 孙楚杰 刘庆 秦思睿 （复旦大学生命科学学院，上海 200433 武汉大学生命科学学院，武汉 430072） 摘要：在神农架驻地附近有三不同种类的蚂蚁，其中两种蚂蚁体型相近的蚂蚁在 相遇的时候其中一方会有明显的逃避行为（突然转身，以明显高于正常移动速度 的速度远离另一只蚂蚁），但这一行为并不是 100%出现，且两种蚂蚁都有这种行 为的出现。为了探究影响逃避行为出现的因素，我们从两种蚂蚁的蚂蚁窝边捕捉 少许蚂蚁个体，采用了将个体转移至另一种蚂蚁巢穴附近、将两种蚂蚁分别取一 只个体放在狭小空间内相遇并在多次试验中进行不同的处理（如用酒精擦拭身体 和触角、处死其中一只蚂蚁等）等的试验方法，并得到了以下一些初步的结论。 一，逃避行为与蚂蚁的领域行为无明显关联；二，逃避行为与蚂蚁个体数量比例 没有明显关联；三，触角对触角的即时通讯对蚂蚁对另一个体产生反应不是必要 条件，而身体表面的信息素是蚂蚁区分不同种个体的必要条件。 关键词：蚂蚁 种间关系 信息素 触角 神农架 A glimpse of the factors involved in the black ants’ avoidance from the red ants Liujunli Li, Jingyan Young, Yue Xu, Chujie Sun, Qing Liu, Sirui Qin School of Life Science, Fudan University, Shanghai 200433 School of Life Science, Wuhan University, Wuhan 430072 Abstract: Three species of ants were observed around our hostel in Shennongjia. Among them, two species with similar body types presented avoidance to each other, i.e. one might change its direction of motion and raise its speed abruptly as soon as it touched the other. This avoidance didn’t always occur, and both species could present avoidance from the other. In order to investigate the factors affecting such avoidance, we collected some ants of both species from around their nests, and conducted several experiments, such as putting one species of ants next to the nest of the other species and observe their behavior, and putting one ant from each species with different treatments (such as wiping the body or antennae with alcohol, sacrificing one of the ants, etc.) into a small space and observe their behavior. We drew several preliminary conclusions: first, the avoidance between ants wasn’t closely related to their territorial
神农架野外生物学实习小论文 015 behavior; second, the occurrence of avoidance wasn't closely related to the number of each species of ants presented in a certain space; third, the instant messaging based on the mutual touch of antennae is not essential to the occurrence of avoidance. while the pheromone on the bodies are necessary for ants to distinguish their fellows from the other species Key words: ant, antennae, avoidance, interspecific relationship 蚂蚁是一种与人类生活有相当密切的关系的动物类群,它们具有很强的社会 性,形成社会的必不可少的条件之一就是信息的交流,信息传递的方式和结果 直引起人们极大的兴趣。蚂蚁的触角在这一过程中起着重要的作用。蚂蚁的触角 除了有维持身体结构平衡的作用,在前人的研究中还发现,可能具有嗅觉( Solange Marques-Silva et al.,2006)、听觉、触觉( Solange Marques- Silva et al,206)、维持 身体平衡、分泌( Solange Marques- Silva et a.,2006)感受磁场( Eliane Wajnberg et al,2004)等诸多作用。其中涉及到同伴和非同伴的信息素的识别甚至信息素的分 泌( Robin,1988)。本小组从不同种蚂蚁之间的行为入手,探究影响行为差异的原 因并对引起特殊(本文主要指逃避)行为的介导因子进行粗浅的探究。 1材料和研究方法 1.1研究区概况 神农架林区位于湖北省西部边陲,东与湖北省保康县接壤,西与重庆市巫山 县毗邻,南依兴山、巴东而濒三峡,北倚房县、竹山且近武当,地跨东经109° 56′~110°58′,北纬31°15′~31°75′,总面积3253平方公里,辖6镇2 乡和1个国家级森林及野生动物类型自然保护区、1个国有森工企业林业管理局、 1个国家湿地公园(保护区管理局、林业管理局和湿地公园均为正处级单位), 林地占85%以上。神农架是1970年经国务院批准建制,直属湖北省管辖,是中 国唯一以“林区”命名的行政区。 蚂蚁所处的地区为人类聚居区的一棵柳树附近,周围有一些人类丢弃的杂物, 距河流约30m左右,其中红蚂蚁的窝位于水泥的空隙中,黑蚂蚁的窝位于菜地 中,该处鞘翅目膜翅目昆虫众多,食物来源充足。两个蚂蚁窝约相距7m 12研究对象 两种不同亚科的蚂蚁,一种为切叶蚁亚科,通体呈红色,本文中简称为红蚂 蚁;另一种蚂蚁为蚁亚科,通体黑色,本文中简称为黑蚂蚁。另外红蚂蚁属于大 头蚁的一种,群体中有拥有巨颚的兵蚁。两种蚂蚁体型相近,体长均约小于lcmε
2 神农架野外生物学实习小论文 2015 behavior; second, the occurrence of avoidance wasn’t closely related to the number of each species of ants presented in a certain space; third, the instant messaging based on the mutual touch of antennae is not essential to the occurrence of avoidance, while the pheromone on the bodies are necessary for ants to distinguish their fellows from the other species. Key words: ant, antennae, avoidance, interspecific relationship 蚂蚁是一种与人类生活有相当密切的关系的动物类群，它们具有很强的社会 性，形成社会的必不可少的条件之一就是信息的交流，信息传递的方式和结果一 直引起人们极大的兴趣。蚂蚁的触角在这一过程中起着重要的作用。蚂蚁的触角 除了有维持身体结构平衡的作用，在前人的研究中还发现，可能具有嗅觉(Solange Marques-Silva et al.,2006)、听觉、触觉(Solange Marques-Silva et al.,2006)、维持 身体平衡、分泌(Solange Marques-Silva et al.,2006)感受磁场(Eliane Wajnberg et al.,2004)等诸多作用。其中涉及到同伴和非同伴的信息素的识别甚至信息素的分 泌(Robin,1988)。本小组从不同种蚂蚁之间的行为入手，探究影响行为差异的原 因并对引起特殊（本文主要指逃避）行为的介导因子进行粗浅的探究。 1 材料和研究方法 1.1 研究区概况 神农架林区位于湖北省西部边陲，东与湖北省保康县接壤，西与重庆市巫山 县毗邻，南依兴山、巴东而濒三峡，北倚房县、竹山且近武当，地跨东经 109° 56′～110°58′，北纬 31°15′～31°75′，总面积 3253 平方公里，辖 6 镇 2 乡和 1 个国家级森林及野生动物类型自然保护区、1 个国有森工企业林业管理局、 1 个国家湿地公园（保护区管理局、林业管理局和湿地公园均为正处级单位）， 林地占 85%以上。神农架是 1970 年经国务院批准建制，直属湖北省管辖，是中 国唯一以“林区”命名的行政区。 蚂蚁所处的地区为人类聚居区的一棵柳树附近，周围有一些人类丢弃的杂物， 距河流约 30m 左右，其中红蚂蚁的窝位于水泥的空隙中，黑蚂蚁的窝位于菜地 中，该处鞘翅目膜翅目昆虫众多，食物来源充足。两个蚂蚁窝约相距 7m。 1.2 研究对象 两种不同亚科的蚂蚁，一种为切叶蚁亚科，通体呈红色，本文中简称为红蚂 蚁；另一种蚂蚁为蚁亚科，通体黑色，本文中简称为黑蚂蚁。另外红蚂蚁属于大 头蚁的一种，群体中有拥有巨颚的兵蚁。两种蚂蚁体型相近，体长均约小于 1cm
李刘骏骊等:黑色蚂蚁对红色蚂蚁的逃避行为影响因素初探 13预实验与实验过程 13.初步观察 在红蚂蚁洞口附近,红蚂蚁正以整齐的队列进出洞口。我们观察到,如果此 时将黑蚂蚁用玉米肠引诱后弹至红蚂蚁洞口附近,黑蚂蚁一旦与红蚂蚁有触角 触角或触角-身体的接触,黑蚂蚁就会迅速向相反方向移动,且其初速度远大于 其在平地上行走的速度,我们将这一行为称为逃避行为。在这一现象中,黑蚂蚁 的逃避行为十分常见,而红蚂蚁则几乎不表现出逃避行为,其行动方向和速度均 无明显改变 将红蚂蚁弹落在黑蚂蚁出没处,二者相遇时,在一些情况下黑蚂蚁表现出逃 避,而在另一些情况下红蚂蚁表现出逃避,还有二者都出现逃避的情况。 收集5只红蚂蚁,放于哇哈哈矿泉水瓶中,观察发现,红蚂蚁会往上爬。此 时放入1只黑蚂蚁,发现黑蚂蚁靠近红蚂蚁后,会迅速躲避,且速度快于红蚂蚁 追赶速度。逐渐加入黑蚂蚁直到⑧只,发现红蚂蚁开始主动驱赶黑蚂蚁,黑蚂蚁 选择躲避。而将黑蚂蚁和红蚂蚁单独置于最底部,打开瓶口后,黑蚂蚁可以爬出 瓶口,红蚂蚁只能爬到瓶身的3/4。 13.2预实验 在初步的观察后,我们开始对变量进行控制,在这个过程中我们设计了食性 的预实验用以辅助捕捉蚂蚁和设计实验。 1.32.1将等大的2块德芙牛奶巧克力块,分别置于黑蚂蚁洞穴附近与红蚂蚁洞穴 附近。 表1巧克力块对两种蚂蚁的影响 时间 15分钟 30分钟 45分钟 60分钟 3只黑蚂蚁停 有少量黑蚂蚁留在巧克力块 1只黑蚂蚁停聚集在巧克力上,周围聚集 黑蚂蚁洞穴附 同45分钟时 留在巧克力块|块周围,无黑了大量的黑蚂 近情况 情况 上 蚂蚁停留在巧|蚁,还有许多 克力块上黑蚂蚁向巧克 力块聚集
第 10 组 李刘骏骊等：黑色蚂蚁对红色蚂蚁的逃避行为影响因素初探 3 1.3 预实验与实验过程 1.3.1 初步观察 在红蚂蚁洞口附近，红蚂蚁正以整齐的队列进出洞口。我们观察到，如果此 时将黑蚂蚁用玉米肠引诱后弹至红蚂蚁洞口附近，黑蚂蚁一旦与红蚂蚁有触角- 触角或触角-身体的接触，黑蚂蚁就会迅速向相反方向移动，且其初速度远大于 其在平地上行走的速度，我们将这一行为称为逃避行为。在这一现象中，黑蚂蚁 的逃避行为十分常见，而红蚂蚁则几乎不表现出逃避行为，其行动方向和速度均 无明显改变。 将红蚂蚁弹落在黑蚂蚁出没处，二者相遇时，在一些情况下黑蚂蚁表现出逃 避，而在另一些情况下红蚂蚁表现出逃避，还有二者都出现逃避的情况。 收集 5 只红蚂蚁，放于哇哈哈矿泉水瓶中，观察发现，红蚂蚁会往上爬。此 时放入 1 只黑蚂蚁，发现黑蚂蚁靠近红蚂蚁后，会迅速躲避，且速度快于红蚂蚁 追赶速度。逐渐加入黑蚂蚁直到 8 只，发现红蚂蚁开始主动驱赶黑蚂蚁，黑蚂蚁 选择躲避。而将黑蚂蚁和红蚂蚁单独置于最底部，打开瓶口后，黑蚂蚁可以爬出 瓶口，红蚂蚁只能爬到瓶身的 3/4。 1.3.2 预实验 在初步的观察后，我们开始对变量进行控制，在这个过程中我们设计了食性 的预实验用以辅助捕捉蚂蚁和设计实验。 1.3.2.1 将等大的 2 块德芙牛奶巧克力块，分别置于黑蚂蚁洞穴附近与红蚂蚁洞穴 附近。 表 1 巧克力块对两种蚂蚁的影响 时间 15 分钟 30 分钟 45 分钟 60 分钟 黑蚂蚁洞穴附 近情况 1 只黑蚂蚁停 留在巧克力块 上 有少量黑蚂蚁 聚集在巧克力 块周围，无黑 蚂蚁停留在巧 克力块上 3 只黑蚂蚁停 留在巧克力块 上，周围聚集 了大量的黑蚂 蚁，还有许多 黑蚂蚁向巧克 力块聚集 同 45 分钟时 情况
神农架野外生物学实习小论文 015 红蚂蚁洞穴附 无红蚂蚁无红蚂蚁 有1只黑蚂蚊无红蚂蚁 近情况 靠近 无黑蚂蚁 12.32将等大的2块玉米肠,分别置于黑蚂蚁洞穴附近与红蚂蚁洞穴附近。 表2玉米肠对两种蚂蚁的影响 时间 5分钟 30分钟 45分钟 60分钟 有少量黑蚂蚁大量黑蚂蚁聚 黑蚂蚁洞穴附 同45分钟时 无黑蚂蚁聚集在玉米肠集在玉米肠周 近情况 情况 周围 围 大量红蚂蚁停 少量红蚂蚁停 红蚂蚁洞穴附1只红蚂蚁停/留在玉米肠/留在玉米肠 上,玉米肠底同45分钟时 上,有大量红 近情况留在玉米肠上 部有大量红蚂 情况 蚂蚁靠近玉米 蚁,但数量少 肠 于黑蚂蚁 由预实验可以看出玉米肠对两种蚂蚁都有吸引力,更有利于实验的进行。选 择玉米肠作为食物诱捕材料 13.3实验过程 1.3.31逃避行为与领域行为的关系探究I,并初步排除数量影响 在红蚂蚁窝旁放上一块火腿肠,一段时间后,火腿肠上有许多红蚂蚁,用镊 子将其小心镊取,放在黑蚂蚁窝旁;同时在黑蚂蚁窝旁放上火腿肠,一段时间后, 火腿肠上有黑蚂蚁,用镊子镊取后,小心放在红蚂蚁窝旁。观察蚂蚁的行为记录 现象 13.32逃避行为与领域行为的关系探究Ⅱl 用镊子挤压黑蚂蚁,使之缺乏活动能力而依然存活,仍能通过触角与红蚂蚁 进行交流。放在离红蚂蚁洞口约lcm处。观察蚂蚁的行为并记录 13.33个体的逃避行为探究 用吸虫瓶吸取黑蚂蚁10只、红蚂蚁10只,放入塑料瓶。观察黑、红蚂蚁相 遇时二者的行为。 13.34逃避行为中的信息传递方式探究
4 神农架野外生物学实习小论文 2015 红蚂蚁洞穴附 近情况 无红蚂蚁 无红蚂蚁 有 1 只黑蚂蚁 靠近 无红蚂蚁 无黑蚂蚁 1.2.3.2 将等大的 2 块玉米肠，分别置于黑蚂蚁洞穴附近与红蚂蚁洞穴附近。 表 2 玉米肠对两种蚂蚁的影响 时间 15 分钟 30 分钟 45 分钟 60 分钟 黑蚂蚁洞穴附 近情况 无黑蚂蚁 有少量黑蚂蚁 聚集在玉米肠 周围 大量黑蚂蚁聚 集在玉米肠周 围 同 45 分钟时 情况 红蚂蚁洞穴附 近情况 1 只红蚂蚁停 留在玉米肠上 少量红蚂蚁停 留在玉米肠 上，有大量红 蚂蚁靠近玉米 肠 大量红蚂蚁停 留在玉米肠 上，玉米肠底 部有大量红蚂 蚁，但数量少 于黑蚂蚁 同 45 分钟时 情况 由预实验可以看出玉米肠对两种蚂蚁都有吸引力，更有利于实验的进行。选 择玉米肠作为食物诱捕材料。 1.3.3 实验过程 1.3.3.1 逃避行为与领域行为的关系探究 I，并初步排除数量影响 在红蚂蚁窝旁放上一块火腿肠，一段时间后，火腿肠上有许多红蚂蚁，用镊 子将其小心镊取，放在黑蚂蚁窝旁；同时在黑蚂蚁窝旁放上火腿肠，一段时间后， 火腿肠上有黑蚂蚁，用镊子镊取后，小心放在红蚂蚁窝旁。观察蚂蚁的行为记录 现象。 1.3.3.2 逃避行为与领域行为的关系探究 II 用镊子挤压黑蚂蚁，使之缺乏活动能力而依然存活，仍能通过触角与红蚂蚁 进行交流。放在离红蚂蚁洞口约 1cm 处。观察蚂蚁的行为并记录。 1.3.3.3 个体的逃避行为探究 用吸虫瓶吸取黑蚂蚁 10 只、红蚂蚁 10 只，放入塑料瓶。观察黑、红蚂蚁相 遇时二者的行为。 1.3.3.4 逃避行为中的信息传递方式探究
李刘骏骊等:黑色蚂蚁对红色蚂蚁的逃避行为影响因素初探 使用上述实验提到塑料瓶进行第二次观察实验,观察黑红蚂蚁相遇时发生的 触碰动作,并再次统计黑、红蚂蚁相遇时的行为。 对两种蚂蚁各取一只,分别进行如下处理,在EP管中进行实验,观察其多 次相遇的情况,记录二者的典型行为 A.剪去红蚂蚁触角,黑蚂蚁不作处理。两次试验。 B.剪去黑蚂蚁触角,红蚂蚁不作处理。两次试验。 C.红蚂蚁用酒精棉擦拭并风干一段时间使酒精蒸发,黑蚂蚁不作处理 次试验。 D.红、黑蚂蚁均不作处理。两次试验。 根据前人的研究,蚂蚁体表用于种群间辨识的信息素可能来自于个体的分泌、 蚁后的分泌及同伴间的相互传递,其化学组成主要是长链烃类,可溶于乙醇 ( Robin,1988)。因此尝试分别用酒精擦拭红蚂蚁和黑蚂蚁的身体再重新进行相遇 实验 在同样的容器中再进行一次红、黑蚂蚁相遇实验。 2结果处理及结论 21逃避行为与领域行为的关系探究I,并初步排除数量影响 当爬有红蚂蚁的玉米肠放置在黑蚂蚁窝附近时,红和黑蚂蚁均出现逃避情况, 总体来看红蚂蚁长时间占据着玉米肠,并不断到玉米肠周边领域对黑蚂蚁进行驱 赶,而黑蚂蚁探测到火腿肠的存在后,只是在其周边走动,并不对玉米肠进行取 食,且对红蚂蚁有逃避行为。 当爬有黑蚂蚁的玉米肠放置在红蚂蚁窝附近时,红蚂蚁和黑蚂蚁均出现逃避 的情况,但总体看来是红蚂蚁将黑蚂蚁驱赶走,并将玉米肠占据 前一实验黑蚂蚁数量占优势,后一实验红蚂蚁数量占优势。这可以看出红黑 蚂蚁的个体数量差别并不会显著影响逃避行为的出现,总体上当红黑蚂蚁相遇时 都是黑蚂蚁倾向于逃避。 22逃避行为与领域行为的关系探究I 在上述黑蚂蚁被弹落在红蚂蚁巢穴附近的实验中,我们观察到黑蚂蚁可以活 动于距红蚂蚁巢穴泂口近达2mm处而不被驱逐,然而我们没有观察到黑蚂蚁深 入红蚂蚁巢穴的情况。当黑蚂蚁靠近红色蚂蚁巢穴时,红蚂蚁原有的行动轨迹并
第 10 组 李刘骏骊等：黑色蚂蚁对红色蚂蚁的逃避行为影响因素初探 5 使用上述实验提到塑料瓶进行第二次观察实验，观察黑红蚂蚁相遇时发生的 触碰动作，并再次统计黑、红蚂蚁相遇时的行为。 对两种蚂蚁各取一只，分别进行如下处理，在 EP 管中进行实验，观察其多 次相遇的情况，记录二者的典型行为： A．剪去红蚂蚁触角，黑蚂蚁不作处理。两次试验。 B．剪去黑蚂蚁触角，红蚂蚁不作处理。两次试验。 C．红蚂蚁用酒精棉擦拭并风干一段时间使酒精蒸发，黑蚂蚁不作处理。 一次试验。 D．红、黑蚂蚁均不作处理。两次试验。 根据前人的研究，蚂蚁体表用于种群间辨识的信息素可能来自于个体的分泌、 蚁后的分泌及同伴间的相互传递，其化学组成主要是长链烃类，可溶于乙醇 (Robin,1988)。因此尝试分别用酒精擦拭红蚂蚁和黑蚂蚁的身体再重新进行相遇 实验。 在同样的容器中再进行一次红、黑蚂蚁相遇实验。 2 结果处理及结论 2.1 逃避行为与领域行为的关系探究 I，并初步排除数量影响 当爬有红蚂蚁的玉米肠放置在黑蚂蚁窝附近时，红和黑蚂蚁均出现逃避情况， 总体来看红蚂蚁长时间占据着玉米肠，并不断到玉米肠周边领域对黑蚂蚁进行驱 赶，而黑蚂蚁探测到火腿肠的存在后，只是在其周边走动，并不对玉米肠进行取 食，且对红蚂蚁有逃避行为。 当爬有黑蚂蚁的玉米肠放置在红蚂蚁窝附近时，红蚂蚁和黑蚂蚁均出现逃避 的情况，但总体看来是红蚂蚁将黑蚂蚁驱赶走，并将玉米肠占据。 前一实验黑蚂蚁数量占优势，后一实验红蚂蚁数量占优势。这可以看出红黑 蚂蚁的个体数量差别并不会显著影响逃避行为的出现，总体上当红黑蚂蚁相遇时 都是黑蚂蚁倾向于逃避。 2.2 逃避行为与领域行为的关系探究 II 在上述黑蚂蚁被弹落在红蚂蚁巢穴附近的实验中，我们观察到黑蚂蚁可以活 动于距红蚂蚁巢穴洞口近达 2mm 处而不被驱逐，然而我们没有观察到黑蚂蚁深 入红蚂蚁巢穴的情况。当黑蚂蚁靠近红色蚂蚁巢穴时，红蚂蚁原有的行动轨迹并