蚂蚁可以在倒着走的情况下找到回家的路,但它们必须先偷看一眼

蚂蚁可能对自己在空间中的位置有复杂的理解

如果你给一只蚂蚁一块饼干,它会把它搬回巢穴,因为蚂蚁可以搬运比自身体重重很多倍的东西。如果你给一只蚂蚁一块更大的饼干,它会试图把它拖回巢穴,然后不幸地朝着错误的方向走去。

欢迎收看“科学家们对蚂蚁做实验”的又一集。之前的剧集包括“如果我们给它们粘上小高跷会怎么样?”“如果我们给它们戴上黄色小眼罩会怎么样?”。今天的剧集是:“如果我们让它们必须掉头90度才能回家,但因为一块巨大的饼干碎屑而必须倒着走呢?”

简单的答案是它们会迷路(如下面的视频所示)。蚂蚁在行走时会记住周围的视觉环境,所以当它们回家时,它们是依靠视觉来导航的。但蚂蚁并非总是向前走。如果它们试图搬回一块太大的食物,以至于无法正面携带,它们会掉头倒着走。这使得它们的视觉线索失效,但在自然栖息地中的蚂蚁仍然能够找到回家的路。问题是:怎么做到的?

一组国际科学家在西班牙塞维利亚附近研究了一种叫做“疾行车蚂蚁”(Cataglyphis velox)的沙漠蚂蚁,以探究这个问题。他们于周四在《当代生物学》(Current Biology)杂志上发表了他们的发现。和人类一样,蚂蚁也被饼干所激励——所以要训练它们沿着特定路径行走,你只需将饼干碎屑放在距离它们巢穴几米远的地方,并用障碍物迫使它们沿着你想要的路线前进。一旦它们到达饼干处,科学家们就会迫使它们沿着一条不同的路线回家,从而形成一条从巢穴到饼干再返回的单向循环。关键在于它们回家的路线包含一个急剧的90度转弯,所以它并非一条直线——它们必须在前进的过程中调整路径。

带着小饼干碎屑的蚂蚁可以像往常一样向前走,所以它们可以轻松地完成90度的转弯。但当它们必须倒着走来拖动更大的饼干时,它们就错过了转弯,一直朝着它们出来时的方向前进。倒着走的蚂蚁无法反向识别周围环境,所以它们没有意识到需要转弯才能回家。如果你把蚂蚁放在一个新的地点,情况也是一样的。向前走的蚂蚁可以利用视觉线索找到回巢穴的路,但倒着走的蚂蚁会朝着错误的方向前进。

但它们确实有一个小绝招:偷看。在这些实验中,大约有三分之一倒着走的蚂蚁会放下它们的饼干碎屑环顾四周。它们走几步,回到饼干处,然后再次出发——这次是朝着正确的方向。一旦它们这样做了,它们就会保持直线路径——倒着走——利用太阳的位置作为天体罗盘。蜣螂用同样的技术来滚动它们的粪球。

当研究人员使用一面镜子模拟太阳光从不同方向照射(同时用一块木板挡住直射光线)时,蚂蚁立即改变方向以适应太阳的虚假位置。

所以,一旦它们偷看了一眼(如上面的视频所示),蚂蚁就确切地知道它们要去哪里,并且可以像向前走的蚂蚁一样回家。这似乎并没有什么革命性的。当然,掉头能帮助它们弄清楚该往哪里走。关键在于:蚂蚁能够向前看,识别方向,掉头取回饼干,然后朝着正确的方向拖动它,这是一个非常复杂的过程。这意味着它们将简单的路径跟随感转化为对自身在世界中位置的更全面的理解。这就像是知道你需要右转两次左转一次才能回家,和理解你在空间中的位置以及你的家的位置,并且能够在没有给定路线的情况下在它们之间导航的差别。

这并非一个完美的类比,但你可以理解:蚂蚁似乎对它们在宇宙中的位置有着复杂的理解,这真够令人惊叹的。更令人惊叹的是:科学家们不仅知道蚂蚁喜欢哪种饼干,还确切地知道要把饼干屑弄多小才能让蚂蚁把它搬回家。研究人员比我对自己了解的更多关于蚂蚁搬运饼干的能力。不过,我至少知道我喜欢哪种饼干。

 

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Sara Chodosh

撰稿人

Sara Chodosh 在《Popular Science》杂志工作了 5 年多,她从编辑助理一路晋升为科学副编辑。在此期间,她逐渐接管了已停刊的杂志的“图表”板块。她对图表的喜爱最终促使她成为《纽约时报》的图形编辑。


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