疯狂的蚂蚁合作搬运食物

一周多以前，我在厨房里发现了蚂蚁。有几只蚂蚁正合力将一小块狗粮搬上我的墙，走向窗户，我花了很长（而且有些尴尬）的时间来观察它们的努力，我将其记录在 The Last Word on Nothing。

巧合的是，以色列魏茨曼科学研究所的一组科学家也在研究类似蚂蚁的行为，尽管是不同的物种，他们可能已经弄清楚了这些昆虫如何合作搬运食物和其他重物。他们的工作今天发表在《自然·通讯》杂志上。（感谢我们现代瘟疫的朋友 Nsikan Akpan 提供线索。）

这项研究的灵感来自于四年前，魏茨曼大学的动物行为学家、主要作者之一 Ehud Fonio 搬进一间新公寓，在那里他发现了长角家蚁（Paratrechina longicornis）集结力量，搬走猫粮。Fonio 拍摄了这些家蚁的视频，它们的名字来源于它们不规则的之字形移动。这些视频引发了关于蚂蚁如何搬运食物的问题，不久后，由物理学家 Ofer Feinerman 和他的蚂蚁集体行为小组领导的魏茨曼团队开始在其他地点拍摄同一种蚂蚁，并用故意撒上猫粮香味的 Cheerios 吸引它们。（蚂蚁对普通的 Cheerios 不太感兴趣，但这种麦片易于滑动，而且颜色较浅，更容易看到蚂蚁。）

如果你曾经帮朋友搬过沙发，你就知道要让一群人搬动一个大物体需要合作和协调。根据这项新论文，这种行为在人类和蚂蚁之外并不常见。为了了解长角家蚁是如何做到这一点的，研究人员花费了数小时的录像，并利用这些录像构建模型，以确定这些昆虫在将 Cheerios 搬回巢穴时遵循的规则。

“尤其令人印象深刻的是，[这项研究] 完全基于实地数据。他们捕捉了蚂蚁在自然环境中的行为，并设法获得了非常清晰的数据，”新泽西理工学院研究蚂蚁和其他生物集体行为的 Simon Garnier 说，他没有参与这项新研究。“这是跟踪技术（在这种情况下是计算机视觉）如何能够收集到关于野生动物行为的良好数据的绝佳例子。”

顺从者与领导者

蚂蚁通过称为信息素的化学物质进行部分交流，这可以帮助它们互相跟随找到食物。为了将食物搬回巢穴，它们可以花时间将其嚼碎成小块，以便个体蚂蚁更容易搬运，或者合作将其整体搬运。

后一种策略可能更快，但协调众多个体ants的移动非常困难。为了了解蚂蚁如何应对这种情况，魏茨曼的研究人员使用计算机跟踪每一个带编号的个体，以查看哪些蚂蚁在引导移动，包括拉、推和转向。

如果所有蚂蚁都向相反的方向拉和推，麦片就不会移动。但如果它们都大致朝同一个方向移动，并呈直线向巢穴移动，它们就能最快地将食物运回家。“所以每个人都必须是顺从者。一只蚂蚁抓住了物体，它感觉到物体正在向左移动，不想与其它蚂蚁争夺，所以它也向左拉，”Feinerman 说。

研究人员发现，成群搬运麦片的蚂蚁有时会失去回巢的最直接路线，可能是因为食物挡住了它们的触角，导致它们难以导航。单独活动的蚂蚁对巢穴的位置有更好的感知，它们会进来纠正其它蚂蚁的路线，缓慢地将整个群体带回正轨。这种效果只持续了一小段时间，然后那个领导者就失去了方向，重新加入了群体的总体方向。然后，另一位领导者会出现并纠正路线，重复这个过程。

这是一个巧妙的方法，但并非总是奏效。如果顺从者太多，过程就会瓦解。当研究人员引入一个异常大的物体时，涉及的蚂蚁太多，以至于昆虫无法确定如何保持方向——例如，它们无法绕过障碍物。Feinerman 说，实际上，较大的群体整体上过于保守，这阻止了它们完成任务。

“通常人们谈论蚂蚁时，有一种非常浪漫的看法，认为一只蚂蚁非常愚蠢，但如果你聚集很多蚂蚁，你就会得到非常聪明的东西——智能的涌现或者类似的东西，”Feinerman 说。“如果你看看这个系统，你会发现，知道去哪里以及如何通过障碍物的智能并不是来自大群体。大群体只是被困在巨大的障碍物前，它们永远无法通过。解决问题的能力来自知道如何通过障碍物的个体蚂蚁。”