没有地标的情况下，沙漠蚂蚁如何找到回家的巢穴入口？
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沙漠蚂蚁（Cataglyphis fortis）是一种属于蚂蚁亚科Formicinae的物种。它们分布在突尼斯，栖息在盐田中，以死亡的节肢动物为食。这种蚂蚁在撒哈拉沙漠的巢穴附近探险，而沙漠几乎没有明显的地标。在冒险过程中，它周期性地测量与太阳的角度。通过这样做，蚂蚁可以远离巢穴寻找食物。由于酷热的气候，它每天只能进行3-5分钟的测量（这是一天中最热的时间，此时所有捕食者都躲避太阳）。当蚂蚁发现一只死昆虫后，它会再次观察太阳的位置，并根据周期性的太阳角度测量确定回到巢穴的最短路径。
近日，“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编拜读了一篇关于干旱区生物多样性的最新研究。德国马克斯普朗克化学生态研究所的研究人员报告称，在没有可见地标的情况下，沙漠蚂蚁通过提高巢穴入口的高度来增加其寻找回巢的成功率。研究发现，位于突尼斯盐沼地深处的蚁群特别依赖自建地标。如果巢穴入口的土堆被移除，它们会立即开始建造新的土堆，除非研究人员提供人工地标。这一现象为这些微小的沙漠动物惊人的导航能力增添了另一个迷人的方面。
沙漠蚂蚁拥有出色的导航能力。它们生活在北非的盐沼地，这是一个极其恶劣的环境。为了为巢穴的同伴寻找食物，觅食蚂蚁不得不在沙漠中走很远的路程。一旦它们找到食物，例如一只死虫，它们面临的实际问题是：在极热和贫瘠的环境中，它们如何尽快找到回巢的路？
这项研究的首席作者马里利亚·弗雷尔总结了迄今为止关于这些小动物惊人的定向能力的所知："沙漠蚂蚁（Cataglyphis fortis）以其在最恶劣环境中成功导航和觅食的卓越能力而脱颖而出，使其成为研究导航细节的绝佳对象。这些蚂蚁通过先天导航机制称为路径积分，同时利用太阳罗盘和步数计数器来测量它们所走的距离。此外，它们具备学习和利用可见和气味线索的能力。我们认为，这种极端恶劣的栖息地导致了在进化过程中形成了一种无与伦比精确的导航系统。"
研究人员在突尼斯进行的先前研究中注意到，位于盐沼地中心的巢穴几乎没有可见地标，而入口处的土堆很高。相比之下，位于盐沼地边缘灌木覆盖区域的巢穴土堆较低或几乎不可见。因此，研究团队一直想知道这些可见差异是否有助于帮助蚂蚁更好地找到回巢的路。研究目标之一是移除土堆并为一些巢穴提供人工地标，观察会发生什么。研究小组Odor-guided Behavior项目组的负责人马库斯·克纳登解释了研究的目标："确定动物是故意这样做还是无意的总是很困难的。盐沼地中心的高土堆可能是土壤结构或风力条件的副作用。然而，我们研究的关键是移除土堆并为一些巢穴提供人工地标，观察会发生什么。"
研究人员使用GPS设备跟踪蚂蚁的行动，记录它们在盐沼地和回巢的过程。马里利亚·弗雷尔表示："我们观察到沙漠蚂蚁能够比先前报道的距离更远。单只蚂蚁的最远行程超过了两公里。然而，我们还观察到了意外高的死亡率。约有20%的觅食蚂蚁在极长的行程后找不到回巢的路，并死在我们眼前，这解释了更好的定向能力所产生的巨大选择压力。"
实验中，研究人员在蚂蚁回巢时通过地面上的网格进行精确跟踪，发现巢穴土堆是重要的视觉线索。如果移除土堆，较少的蚂蚁能找到回巢的路，而它们的同伴同时开始尽快重建土堆。相反，如果研究人员在先前移除土堆的巢穴入口附近放置小黑色圆柱形的人工地标，蚂蚁就不再投入建造新土堆的工作。显然，这些圆柱形地标对于定向很有效。
在蚂蚁巢穴中，劳动分工是分开的。觅食的蚂蚁通常是年龄较大、经验丰富的巢穴成员，而年轻的蚂蚁则忙于建造。因此，两个群体之间必须有某种信息传递方式，研究人员目前还不清楚具体是如何实现的。马里利亚·弗雷尔表示："一种可能性是巢穴中的蚂蚁以某种方式注意到较少的觅食蚂蚁返回巢穴，结果是在巢穴入口处增加了土堆建设活动。"
马库斯·克纳登（Markus Knaden）研究沙漠蚂蚁已经有25年的时间，仍然对它们令人惊叹的能力感到惊讶："尽管它们的大脑很小，但这些动物能够学习视觉和气味线索。此外，它们能够决定哪些信息对于它们的导航是有用的，哪些不是。这一切早已知晓。然而，它们甚至为定向建造自己的地标，并且只有在其他环境线索缺失时才选择进行这项工作，这是非常令人惊讶的。"
这项研究的全文参见：
Marilia Freire, Antonio Bollig, Markus Knaden. Absence of visual cues motivates desert ants to build their own landmarks. Current Biology, 2023; DOI: 10.1016/j.cub.2023.05.019
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编译 | 芊佳
编辑 | 绿茵
排版 | 绿叶
【参考链接】
1.https://www.ice.mpg.de/448076/PR_Freire
2.https://en.wikipedia.org/wiki/Cataglyphis_fortis
3.【视频来源】https://www.cell.com/cms/10.1016/j.cub.2023.05.019/attachment/b3b90141-08c7-429a-bc38-7b72000dc4f5/mmc3.mp4
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