蚁巢幼虫承担着许多重要的角色,所以一些生物学家认为它们可能形成了一个独特的社会阶层。

没人会说小蚂蚁可爱。它们的外表不怎么好看——这种昆虫从难看的像蠕虫一样的幼虫开始生命的旅程——它们的行为,坦率地说,令人恐惧:如果它们没有被呕吐到成年蚂蚁的嘴里,它们会贪婪地彼此吞噬。

但成年后的蚂蚁并不是简单地容忍它们幼年时的行为——它们依赖它。研究人员现在怀疑蚂蚁幼虫发挥着深远的作用,对它们出生的复杂社会凝聚力至关重要。

“幼虫可能是有着特殊功能的独特社会阶层,没有它们,群体就不工作。”德国雷根斯堡大学、研究成长中的个体在蚁群中的作用的Eva Schultner说道。

一些昆虫的幼虫,如白蚁,往往形如成年蚁迷你版,包括细小的腿。蚂蚁幼虫绝少有这种功能。它们无肢的身体似乎使它们不能多运动,给人留下它们只是被动地依靠成年蚂蚁照顾的印象。它们甚至没有触角,成年蚂蚁用来感知周围环境和通讯的触须——所以生物学家曾经认为,它们不会与环境互动。

子弹蚁(Paraponera clavata)以种子为食

(致谢:PREMAPHOTOS/naturepl.com)

一些蚂蚁幼虫以不同的方式摇晃和挪动它们满是滴状斑点的身体,向成年蚁发出它们饿了的信号。其他蚂蚁,如斗牛犬蚂蚁幼虫,直立起来。一些幼虫尽管没有腿,实际上也能快速移动。它们能够爬向昆虫或被工蚁带到巢穴的蠕虫猎物。

此外,蚂蚁幼虫隐藏了不寻常的身体功能。例如,切叶蚁微小、细长的头非常适合喂食。成年蚁会撕开螨虫并将它放到幼虫面前,然后幼虫将它们细长的头伸进螨虫躯体内大吃。

细胸蚁幼虫有互补特性:独特的腹部结构充当食物篮子,让它们紧紧抓住猎物。

一些蚂蚁幼虫有让它们交流的发音器官

许多幼虫的特写镜头显示,它们的身体覆盖着毛发,通常专门适合于不同功能。在红褐林蚁身上,毛发表现得像维可牢,将幼虫彼此绑定以便工蚁能够轻易地运输它们。另一种蚂蚁种类的大一点的幼虫,大头蚁,毛发末端有钩,让成年蚁将它们贴在巢穴的墙上。工蚁会悬挂幼虫作为组织它们的方式,并决定喂养时间。猛蚁有一个类似的系统,除了它们用黏糊糊的、像脓包一样的结构当钩子。

不过,毛发可能不仅仅发挥系缚物的作用:它们可能帮助幼虫交流。黄蜂幼虫使用毛发作为它们主要的感知器官。当在它们的巢穴时,它们能检测成年蜂在墙上轻敲时的震动。震动提示也被认为在决定幼蜂是否成为工蜂或王后方面发挥作用。毛发可能以类似的方式被蚂蚁幼虫使用,Schultner说道——尽管还没人做过研究证实这个想法。

一些蚂蚁幼虫有让它们交流的发音器官,而不是毛发。来自瓦林福德的英国环境委员会生态和水文中心的Karsten Schonrogge发现,一旦沙氏红蚁蛹的外壳变坚韧,一个特别的器官就会形成,让它们能用声音交流。大一点的蚂蚁通常使用化学信号通讯,但研究人员认为,蛹的坚硬外表皮可能阻碍信息素的分泌,促使它们借助声音来交流。自幼虫属于沉默的下层阶级以来,摩擦噪音似乎传达了较高的社会地位。

一些蚂蚁幼虫有让整个群体受益的身体特征。幼虫状态的编织蚁产丝旋转成茧,但成年蚁也用丝来筑巢。主要是雌性幼虫完成这项任务,这表明了幼虫之间的分工。

小蚂蚁是什么时候开始长翅膀的(小蚂蚁有许多意想不到的超能力)(1)

红色的火蚁(Myrmica rubra)工蚁和幼虫

(致谢:MYN/Tim Hunt/naturepl.com)

与此同时,发洪水时,一些蚂蚁利用幼虫的自然浮力来帮助拯救种群。一种蚂蚁(Formica selysi)将身体连在一起形成蚂蚁木筏,以便在洪水中生存。更容易漂浮的幼虫往往被放在木筏底部——尽管位置有风险,但它们通常活下来了。

Amblyopone silvestrii蚂蚁会刺穿幼虫皮肤,将导管插进它的腹部,喝它的血,具有吸血鬼风格

幼虫的行为可能比它们鲜为人知的身体特征更离奇。例如,它们经常充当“公共的胃”。成年蚁的腰如此细以致于它们只能喝液体。幼虫为了成年蚁吃昆虫,然后产生富含蛋白质的液体给成年蚁吃。

幼虫的食物处理手段可能多种多样。比如,poneromorph蚂蚁幼虫先使用唾液消化昆虫外表,然后摄取它们并将消化了的残骸反刍到工蚁嘴里。工蚁转而将吐出的蛋白质喂给蚁后,这对它产卵是非常重要的。

其他幼虫,如大头蚁幼虫,用一种稍微不同的方式帮助成年蚁处理食物。在一项试验中,生物学家发现,工蚁依靠蚂蚁幼虫来软化食物。工蚁切割果蝇,然后将小而硬的身体部分放到幼虫的嘴巴下专门盛食物的凹槽里。幼虫会将口水流到果蝇残骸上,用口水覆盖它们,消化和软化这个组织。有时,幼虫用下颚刺穿食物,让消化酶深入,加速进程。最终,工蚁吸取软化的组织,并喂一些给幼虫。

小蚂蚁是什么时候开始长翅膀的(小蚂蚁有许多意想不到的超能力)(2)

一只吸血鬼蚂蚁(Amblyopone spp.)在咬一只蚂蚁幼虫

(致谢:Minden Pictures/Alamy)

蚂蚁幼虫有时以一种更加可怕的方式供养成年蚁。Amblyopone silvestrii蚂蚁会刺穿幼虫皮肤,将导管插进它的腹部,喝它的血,具有吸血鬼风格。这些蚂蚁猎食大型蜈蚣,但并不总是可行的,所以生物学家认为,它们吸血的行为是补充它们饮食的一种适应。其他Amblyopone蚁挤压幼虫的脖子来提取唾液滴。Solenopsis红火蚁挤压幼虫的屁股来释放像牛奶一样充满再生营养的肛门滴液。

幼虫实际上在拖延工蚁繁殖

死掉的幼虫也可以被整个吃掉,只要它们不是死于传染病。在更极端的情况下,当食物短缺时,幼虫不得不牺牲自己:它们被杀死吃掉。“它们是种群中现成的蛋白质包,”Schultner说道。“如果蚁后有饥饿的风险,它会被喂食幼虫或蛹。”

幼虫在提供食物上起重要的作用,已经控制了整个种群的繁殖成功率。因为蚁后需要幼虫提供的蛋白质来产卵,当更多的幼虫围绕在周围时,它的繁殖力就上升了。此外,法老蚁(小黄家蚁)幼虫似乎主动选择由哪只成年蚁来贡献分泌物,而不再盲目地放弃营养。它们乐意将它们的汁液交给已经交配的成熟的蚁后,但拒绝给年轻的、性欲旺盛的蚁后和未交配的雌蚁。化学信号可以帮助它们评估蚁后的繁殖力。

幼虫也可以在其他方面调节繁殖。尽管工蚁通常能够产生自己的后代,但当蚁后在附近时,它们通常会拖延生殖,转而照顾蚁后的卵。来自坦佩亚利桑那州立大学的Jessie Ebie和她的同事们想找出,生活在分散于许多无关巢穴种群中的Novomessor cockerelli工蚁没有在系统中与蚁后联系是怎么知道某处有生殖力强的蚁后的。

小蚂蚁是什么时候开始长翅膀的(小蚂蚁有许多意想不到的超能力)(3)

日本木匠蚁蚁后(Camponotus japonicus)

(致谢:Nature Production/naturepl.com)

工蚁产的卵看起来与蚁后的卵完全相同,所以Ebie和她的团队最初怀疑蚁后卵的化学标记有助于让这种差别更明显,并鼓励工蚁停止下它们自己的蛋。“我们惊讶地发现并不是这些卵,”Ebie说道。“幼虫实际上在拖延工蚁繁殖。”

当工蚁被蚁后产的卵包围时,它们继续正常下蛋。但当蚁后的幼虫出现时,工蚁将产卵延后了。

幼虫也许还能吞并入侵者

Ebie现在正试着解开幼虫是如何抑制后代生产的谜团。它们可能释放信息素,或者工蚁在为幼虫提供食物后,可能只是耗尽了它们生产所需的营养。“工蚁产卵就不能喂食幼虫和蚁后。”Ebie说道。

然而,最令人困惑的行为可能是同类相食。蚂蚁幼虫有时会吃掉其他幼虫——一个对通常由合作和自我牺牲支配的群居动物来说令人费解的行为。“同类相食是最明显的自私行为。”Schultner说道。

在最近的一项研究中,Schultner和她的团队调查了自相残杀的幼虫是否能够帮助它们的近亲。蚂蚁种群可能由不那么密切相关的成群蚂蚁组成,有时结合了成百上千个家族。研究人员怀疑,幼虫更可能吃远亲而不是近亲。除去无关的后代会帮助它们的家族接管种群。

通过对比种群中有一系列亲缘关系的八个蚂蚁种类,Schultner和她的同事发现,近亲穴居巢内的幼虫间同类相食程度更低。这表明,幼虫能区分近亲和远亲——尽管它们是如何做到的这一点还不清楚。

小蚂蚁是什么时候开始长翅膀的(小蚂蚁有许多意想不到的超能力)(4)

马里科帕收割机蚂蚁(Pogonomyrmex maricopa)与令一种蚂蚁战斗

(致谢:Martin Dohrn/naturepl.com)

“它们能评估环境,对不同的社会环境有不同的反应。”Schultner说道。雄性幼虫与雌性幼虫相比,更可能上演同类相残,当然了,为何会这样仍是个谜。

幼虫也许还能吞并入侵者。许多蚂蚁是社会的寄生虫,会通过偷另一个种类的家而建立一个新种群。年轻的蚁后通常会进入别人的巢穴下蛋,欺骗原住工蚁去饲养它们。随着时间的推移,她的后代将接管种群。

一个繁荣的蚂蚁种群通常是其卑微幼虫起源的产物

Schultner和她的团队现在热衷于找出幼虫是否能通过相互残杀来帮助保卫家园。因为入侵的蚁后通常没有直接受到攻击并被杀死,它们怀疑东道主幼虫可能通过瞄准她的卵而秘密战斗。“我们注意到,幼虫似乎对不同类型的蛋反应不同,所以也许它们认出了寄生的蛋并吃掉它们。”Schultner说道。

初步结果似乎支持他们的推测。但弄清楚幼虫为何能分辨这些蛋将会是另一个挑战。成年蚁使用它们的触角来感知周围环境,包括拾取气味,但幼虫没有触角或气味检测器官。一些其他昆虫的幼虫有气味受体在它们身上——蚂蚁幼虫可能遵循这种模式是有可能的。“这意味着它们能评估它们的化学环境。”Schultner说道。

幼虫在成长为雄伟的成年蚁时,可能放弃了很多能力,但它们的幼年留下了痕迹。比如,小蚂蚁在早期获悉了同伴的气味,这似乎影响了作为成年蚁时认识种群成员的能力。它们作为幼虫时的营养和环境也影响了它们是会变成工蚁还是蚁后——它们在成年之前达到了最大体型。

实际上,在许多反面,种群的未来——和其后代的未来——取决于幼虫。成长时期发生在幼虫身上的变化可能会形成特征,通过自然选择传递到下一代。一个繁荣的蚂蚁种群通常是其卑微幼虫起源的产物

“它们作为成年蚁时所做的并不是那么重要,”Schultner说道。“它们在成长期间所做的将会影响它们日后的成功。”

原文来自:http://www.bbc.com/earth/story/20170405-baby-ants-have-a-host-of-unexpected-superpowers

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