世界上有哪些小东西？被称为掌控世界的小东西

蚂蚁起源于1.2亿年前，适应能力比恐龙还强，是一种无处不在的社会性昆虫。蚂蚁不仅能用脖子承受超强的压力，还可以充分利用各种资源，建筑坚固的蚁巢。植物为蚂蚁提供食物，蚂蚁则会对植物起到保护作用，甚至为了适应在树上的生活，进化出滑翔的功能。尽管如此，蚂蚁依旧有着不少的天敌，连孢子都能对蚂蚁进行定点的清除。蚂蚁有哪些生活习性？又有哪些“蚂蚁杀手”呢？

出品：格致论道讲坛

以下内容为中国科学院生态环境研究中心副研究员张霜演讲实录：

今天向大家介绍随时随地都可以看到的生物——蚂蚁，尤其是蚂蚁上树背后涉及到哪些江湖恩怨，爱恨情愁。

上天入地的蚂蚁

蚂蚁可以说是这个地球上最为成功的昆虫类型，它被称为是“掌控世界的小东西”。

蚂蚁大概起源于距今1.2亿年前，它曾经和恐龙在一个世界上生活过，但是恐龙已经灭绝了，蚂蚁依然活得很好。

从这个层面上讲，蚂蚁比恐龙的适应能力要强多了。

另外，蚂蚁不但历史悠久，姐妹也很多。蚂蚁的物种数虽然不算很多，只占所有昆虫物种数的0.2％左右，但是它的生物量，也就是它的重量，却占整个昆虫的1/3。

如果大家对上面的数字没有什么概念的话，下面这个数字就比较惊人了。

据科学家推算，全世界的蚂蚁加起来的重量大概跟全世界所有人口加起来的重量差不多。

甚至有科学家认为，蚂蚁的重量有可能是所有人口重量的５倍。

所以，蚂蚁是一种非常成功的社会性昆虫。蚂蚁的神奇可以说是无处不在的。

比如，最近我们经常在谈，我们要解决一些“卡脖子”的问题，为什么说“卡脖子”呢？因为我们的脖子是非常柔软的，一旦被卡住，后果非常严重。

但是对蚂蚁来说，就不一样了。

有科学家在2014年就发现，蚂蚁的脖子大概可以承受其体重5000倍的压力，换算到人身上，相当于我的脖子能够承受300吨的压力。

如果能够长着像蚂蚁一样的脖子，我们就再也不怕卡脖子的问题了。

蚂蚁为什么能够如此成功呢？一个重要的原因是分工合作，一般分为工蚁、蚁后、雄蚁和兵蚁，兵蚁是专门负责打仗的。

除了社会性的分工合作之外，蚂蚁对各种资源的充分利用也是它获得成功的一个关键因素。

比如，蚂蚁会建非常复杂的蚁巢。这张图是科学家把石膏注入到蚂蚁的蚁巢里，等石膏凝固以后，再把它挖出来，就得到了一个蚂蚁蚁巢模型。

这个模型非常复杂，甚至像一件艺术品，科学家把它称为羊肉串模型，就好比蚂蚁用一根“羊肉串钎子”，把一个个小屋子串起来。

另外一张图，科学家出动了两台挖掘机挖蚂蚁窝。挖蚂蚁窝并不是一件很简单的事，蚂蚁窝最深可以到地下32米，相当于人类建造5000米高的建筑。

另外，蚂蚁窝是非常惊人的。比如切叶蚁的大蚁巢，这是我从一个纪录片里截取的几张图。我们可以看到它的规模是多么庞大。

切叶蚁要修建这样的蚁巢，它们要从地底下挖多少土出来呢？据测算，大概要挖出40吨土，才能建造这样一个大蚁巢。

一般这种蚁巢中间的位置，都有相对比较大的一间屋子，这间屋子一个人跳进去没有问题。

这张图就是一个科学家在挖一个切叶蚁蚁巢的时候，他发现中间的那个屋子，自己跳进去完全装得下。

这张图片可不是坟头，这是我在俄罗斯拍的一张照片，红林蚁的蚁巢。

除了这种视觉冲击力比较强的蚁巢外，还有很多形形色色的蚁巢，我们到野外随便看一下，就能看到各种各样的蚁巢。

蚂蚁除了在地上或地下做蚁巢外，还会在树上建蚁巢。树上的蚁巢怎么建呢？

有些蚂蚁的幼虫会吐丝，蚂蚁衔着这些幼虫来回在树叶中间跑，这时候幼虫吐的丝就会把叶片粘合起来。

有时候蚂蚁觉得，光用丝线粘合起来的蚁巢还不够结实，它们就会专门挑一些植物的种子搬回来，再搬一些土回来，让种子在它的蚁巢里萌发。

这些萌发出的幼苗的根就像建房子的钢筋一样，能使蚁巢变得非常坚固。

科学家曾做过一个实验，发现蚂蚁只搬具有特殊气味的种子，这些种子可以对它们的蚁巢起到很好的加固效果。

刚才我们讲了蚂蚁是怎样建造蚁巢的，那么蚂蚁跑来跑去，怎么样能回家呢？

比如现代人喜欢在微信里面秀自己今天走了多少步，其实这种机制在几千万年以前，蚂蚁就已经在玩了。

科学家做过一个非常精细的实验，他们把蚂蚁分成三类，一类是把蚂蚁的腿加长，让蚂蚁踩上高跷；一类是把蚂蚁的腿锯短，让蚂蚁变成瘸子；还有一类就是正常的蚂蚁。

把这三类蚂蚁从距离蚁巢一定距离的地方撒开，让蚂蚁往自己家跑。

科学家发现腿加长的蚂蚁，事实上已经走过了自己的家门口，但是还在往前走；腿已经被锯短的蚂蚁，还没到自己家门口，就停下来找蚁巢了；只有正常腿长的蚂蚁，才能够准确回到自己的家。

通过这个实验，科学家认为，蚂蚁应该是通过记住自己往前走了多少步，来判定自己离家的距离。所以记步数这个行为，蚂蚁几千万年前就开始采用了。

另外一个问题，蚂蚁到底吃什么呢？科学家认为，蚂蚁的数量如此巨大，如果完全吃肉的话，它们的猎物是不够的。

比如在亚马逊的热带雨林，蚂蚁的生物量大概是哺乳动物、鸟类、爬行类和两栖类动物等生物量总和的４倍。

如果蚂蚁吃肉，那把这些生物都吃光，可能也不够吃，所以科学家就假设，很多蚂蚁是吃素的。

有科学家在秘鲁和文莱的热带雨林里对大量蚂蚁体内同位素氮15的含量进行检测，吃肉吃得越多，体内的氮15含量就越高。

这个研究发现，对于大多数的蚂蚁而言，它们都没有达到吃肉的标准，它们都一定程度上依赖植食性的食物资源。

植物里到底哪些食物资源可供蚂蚁取食呢？一类是食物体的东西，就是照片上看到的黄色叶片的基部，上面长了黄色的特化结构。

这个结构的蛋白质含量非常高，这个结构成熟以后，蚂蚁就用自己的钳子把它剪掉，然后拖到蚁巢里面去。

这种蚂蚁的蚁巢通常都是在树上，这种树上会生出一个中空的刺，蚂蚁在这个刺上打个眼，钻进去，就做成了蚁巢。

如果把这个刺剖开，就可以看到很多蚂蚁居住在里边。

另外一类是花外蜜腺，花上面都是有蜜腺的，为了吸引蜜蜂来传粉。大概有4000种植物，除了花以外的其他部位，比如叶子上、嫩茎上也会分泌蜜腺，这些蜜腺也可以吸引蚂蚁来取食。

如果植物受到其他植食性昆虫的伤害，它会分泌一些汁液，蚂蚁也会以这些汁液为食。

除了植物直接给蚂蚁提供的食物之外，蚂蚁还可以通过自己养蚜虫来获取食物。

蚜虫是通过刺吸植物韧皮部的汁液来获取养分的，因为植物韧皮部的汁液养分很低，蚜虫只有大量的取食，才能满足自己身体的需求。

蚂蚁吃什么呢？就吃蚜虫的粪便。

蚜虫蜜露-植物给蚂蚁提供的间接食物资源

这张照片是一种叫栎大蚜的蚜虫，我们经常说“吃人嘴短”，但是这个栎大蚜吃了别人的东西，嘴也不短，它的嘴大概是体长的四五倍。

这种蚜虫的特点在于，它自己几乎完全丧失了运动能力，天天靠着蚂蚁把它搬过来、搬过去刺吸植物，蚂蚁就吃它排的粪便。

蚂蚁看护蚜虫是非常尽职尽责的，这个图里面，蚂蚁发现它放养的蚜虫，有的已经发霉生病了，它就会把这个蚜虫搬到一边去，相当于人类把病人进行隔离治疗，不让它感染其他的蚜虫。

既然有大量的蚂蚁是吃素的，吃素会不会对植物带来不利的影响呢？

现在有大量的研究发现，其实蚂蚁和植物之间是一种互利的关系，蚂蚁吃素并不会对植物带来不良影响。

因为蚂蚁在树上跑来跑去的时候，会把一些植食性昆虫搬走或者是吃掉。

今年的一项研究表明，蚂蚁在树上跑的时候，它甚至能感受到风吹植物的动和羊吃植物叶子时造成的振动之间的区别。

只有在羊吃植物造成振动时，蚂蚁才会从蚁巢里边倾巢而出，来攻击这头羊。如果是刮风的话，蚂蚁就躲在屋里不动。

蚂蚁能感受到这种振动的差别，进而对植物起到非常强的保护作用。

这种保护作用并不仅仅只是针对毛毛虫、羊起作用，对大象也起作用，蚂蚁的攻击也能降低大象对植物的破坏。

如果树上长期没有蚂蚁，就会造成这个图中的情况。所有的树都被大象给弄折了，稀树草原的生境退化了，生态系统也完全崩溃了。

但是在稀树草原的案例里，如果长期没有大象的话，植物慢慢地就不给蚂蚁提供食物了，蚂蚁也就没办法在树上生活了。

所以，这就是一种兔死狗烹的关系，没有大象来吃植物，植物没有风险了，它也就没有必要吸引蚂蚁来保护自己了。

但是，自然界没有愚蠢的策略，甭管是蚂蚁还是植物，都是非常聪明的。

这个是我们的一项研究成果。这个图表示的是不同类型的植物只给蚂蚁提供吃的或者是住的，或者是两种都提供。我们发现只有当植物能够同时给蚂蚁提供吃的和住的时，蚂蚁对植物的保护才会更强。

如果植物只提供吃的，或者只提供住的，蚂蚁对植物的保护就没有那么强。所以，它们之间是一种互相利用的关系。植物的投入越多，它获得的来自蚂蚁的回报也就越多。

蚂蚁不单单能够直接保护植物，还能够帮助植物清除它的竞争对手。比如在亚马逊地区，有一种被称为“恶魔花园”的结构，就是在很大的空间里，只有一种植物。

当地的土著不知道怎么回事，他们那个地方的生物多样性是很高的，为什么这么大的地方只有一种植物生存呢？他们觉得是魔鬼造成的，就把这种现象称为“恶魔花园”。

现在，科学家知道这东西并不是魔鬼造成的，而是蚂蚁造成的，因为这种植物上生活着一种蚂蚁。

一旦有其他的植物在这里生存，蚂蚁就会爬上这些植物，然后向这些植物的叶片里注入一种毒素，一两天内，最多不超过一个星期，这些叶片全部会死掉。

所以其他植物根本无法在这里生存，慢慢地就形成了“恶魔花园”，这种“恶魔花园”在一个地区可以存在800年之久。

蚂蚁除了能保护植物，帮植物清理竞争对手之外，还可以帮植物打扫卫生。

比如这个案例里边，食虫植物如果它的食虫口，像杯子口一样的东西脏了以后，蚂蚁会在三四天之内把这个口清理干净，这时候食虫植物的捕食效率又恢复到和原来一样。蚂蚁本身也是有洁癖的。

我们经常说爬得高，摔得重，蚂蚁经常在树上摇来摆去，难免会从树上摔下来，为了适应在树上的生活，蚂蚁甚至进化出了滑翔的功能。

从树上掉下来之后，有些蚂蚁可以通过自身的扭动来逐步使自己朝着树干这个位置滑翔。这是在昆虫里面发现的唯一一种没有翅膀，仅靠自己的身体就能滑翔的案例。

从进化上来讲，植物并不是先能给蚂蚁提供吃的，蚂蚁才上的树，而是大约5000万年以前，蚂蚁开始慢慢地上树找吃的。

在这之后，植物才慢慢地进化出来像食物体、花外蜜腺这些结构，来吸引蚂蚁，和蚂蚁形成互利关系。随着进化的推进，科学家发现，蚂蚁和植物的互利关系是越来越紧密了。

蚂蚁的悲惨世界

刚才我们讲的这些，大家可能觉得蚂蚁很聪明，似乎无所不能，但是在自然界，蚂蚁也有悲惨的时候。下面我们就一起看一下，蚂蚁愚蠢和悲惨的时刻。

潜伏在花外蜜腺中的蚂蚁杀手。有一种苍蝇，它把自己的卵产在花外蜜腺的下边，隐藏起来，这个卵孵化的幼虫会长出两个非常长的牙齿。

当有蚂蚁来取食花外蜜腺的时候，苍蝇幼虫的牙齿就会死死地勾住蚂蚁，让蚂蚁动弹不得，它们把蚂蚁吸干后吃掉。

这是一种欺骗策略。除了直接捕食，还有更高级的策略。有一种寄生螨，这种螨虫整个的生活周期有一个阶段必须要在鸟类的体内完成，它是怎样进入鸟类体内的呢？

有一种蚂蚁，喜欢吃鸟的粪便，吃完鸟的粪便之后，这种寄生虫就寄生在了蚂蚁的身上。这个时候，蚂蚁的腹部就会变红。

我们可以看到左边图片黑色的是正常的蚂蚁，中间图片是被感染了的蚂蚁，腹部变红，当这个蚂蚁在树上摇摆的时候，鸟类就会认为它是一种果实，因为它的颜色跟果实非常像，尤其风一吹，它的腹部还能左右摆动，跟果实就更像了。

所以鸟类看到之后，就会毫不犹豫地把它吃掉，把它吃掉之后，这个寄生虫就进入了鸟的体内。这种寄生虫也被称为2008年全球十大新发现物种之一。

刚才讲的这些只是肉体上的欺骗，心灵上的欺骗可能更为严重。比如大蓝蝶的幼虫必须要在蚁巢里边度过，为什么呢？

科学家发现，这种大蓝蝶幼虫的味道和蚂蚁幼虫的味道几乎一模一样，当蚂蚁在外面巡逻的时候，一旦在植物上发现了这种幼虫，就会误认为是自己的幼虫，就会把它们搬到自己的蚁巢里面去，并且好吃、好喝地招待。

等这个幼虫在蚁巢里边发育成熟了之后，它就会飞出去，蚂蚁一点办法也没有。蚂蚁忙活了半天，帮别人养孩子，它自己一点都不知道，惨遭亲子欺骗。

这种蚂蚁还不是最惨的，还有比它更惨的。

图中是一种孢子，就是真菌，它会感染蚂蚁，使蚂蚁头上长一根像棍一样的东西，棍上面就是孢子体，蚂蚁感染它以后，就会慢慢地死掉。

但是把蚂蚁感染致死还不是那么恐怖，恐怖的是什么呢？

它不但能决定蚂蚁的生死，还能决定蚂蚁需要在哪儿死，要对蚂蚁进行定点的清除。

当蚂蚁感染这个孢子以后，就会变得精神恍惚，它会在植物上到处游走。

一旦进入到最适合这个孢子萌发的环境里面，孢子的程序就会启动，让蚂蚁的爪子死死地抓住叶片，抓住叶片之后，蚂蚁就定点死在那里。

而它定点死的这个位置，正是这个孢子最适合生长的环境。

科学家发现，这个环境大约是距离地面25厘米，方向大约是315度到375度之间，蚂蚁必须要死在这个位置，所以这个蚂蚁我觉得是目前看到的最惨的蚂蚁了。

我们稍微总结一下，蚂蚁之所以能够叱咤江湖，和它在进化过程中果断地转向吃素是分不开的。

自然界其实是一物降一物的关系，没有哪种植物是高尚和卑鄙的，它们都是为了生活。

我们研究生态学的工作和使命就是去发现多样性、认识多样性和保护多样性。保护多样性就是保护我们人类自己。

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