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冷知识:切叶蚁切割叶片不为吃,而是为了“种庄稼”

 深晨S 2019-02-21

切叶蚁可能是纪录片和生态摄影等作品中上镜率最高的蚂蚁甚至昆虫之一了。的确,切叶蚁的行为非常迷人:它们列着整齐的小队,采集叶片,带回巢穴——这种有组织的采集行为本身就非常惹眼了。但是它们不止步于此。

雨林中搬运叶片的切叶蚁大军。图片:Bandwagonman / wikimedia

事实上,切叶蚁将这些叶片采集回去并不是给自己吃的,而是用来培养它们真正的食物——真菌。这就好比“文明形式”从采集上升到了农业。

我们人类的诸多伟业,无不是建立在农业的根基之上。而切叶蚁这群小小的生物,没有复杂思维,没有语言,甚至眼神都不怎么好,居然也能发展出成熟的“农业”体系,让人不禁想要一探究竟。

“切叶蚁”不都会切叶哦

切叶蚁本身并不是一个非常严格的分类学概念,会切割叶片、种植真菌的蚂蚁都能叫切叶蚁。蚂蚁中只有两个属有这个本领:Atta 属和 Acromyrmex 属,而它们又恰好是亲戚。

一种切叶蚁 Atta cephalotes 。图片:Pjt56 / wikimedia

另外,蚂蚁中有一个庞大的家族叫做切叶蚁亚科。这是一种“使用标志物种命名族群”的习惯,并不代表其中的成员都可以叫做切叶蚁,比如臭名昭著的入侵红火蚁就是切叶蚁亚科的。另外还有一些名字里带“切叶蚁”的类群,比如盲切叶蚁、伪切叶蚁,这些也并不是切叶蚁,可千万别把第一个字省略掉——就像你不能把小熊猫的第一个字漏掉一样。

入侵红火蚁得名于人类被它螫伤后火烧般的痛感。图片:Scott Bauer / wikimedia

各司其职,协同工作

由于日常分工精细复杂,切叶蚁拥有非常多的“职业角色”,也就是等级:从事精细园艺工作的小型工蚁,负责采集的一系列不同大小的中型工蚁,体型巨大、负责守护家园的兵蚁,以及整个巢群中体型最大的繁殖蚁。蚁后由于体型巨大,宛如一颗豆子,因此在婚飞时会被当地人大量捕捉加工成特色美食,甚至远销海外。

切叶蚁 Atta cephalotes 的不同等级,体型最大带翅膀的是蚁后,其余为工蚁和兵蚁。图片:Sarefo / wikimedia

分工明确的切叶蚁建立了一条效率惊人的真菌种植流水线。种植材料的采集从搜索小队开始,由少数工蚁来担任侦察兵的角色,四处寻找合适的叶片收割地点。

一旦确定合适的采集地点,采集的大部队就会出动。大型的工蚁会爬上植物,用锋利的上颚切割叶片;切下叶片之后,它们并不是直接运回巢里,而是丢到地上交给下面的“加工小队”。地上小一号的工蚁对于切割整片树叶并不拿手,但对付这些被大型工蚁粗加工后的叶片游刃有余,它们会把叶片切成适合运输的大小,然后高高举在头顶带回家。

正在切割叶片的工蚁群。图片:Christian R. Linder / wikimedia

叶片运回巢后,会由更小的工蚁们进一步精加工,经过一轮轮处理后最终被嚼得粉碎,成为优质的蘑菇培养基。个头最小的“园艺师”们,借助体型上的优势灵活穿行在培养基和真菌之间,清除杂菌和老旧的培养基,把菌丝播种在新的培养基上,并收割成熟的真菌供其他巢群成员食用。

切叶蚁的菌圃,可以看到巨大的蚁后、照顾蚁后和后代的小型工蚁,以及体型微小的“园丁”。图片:Alex Wild

当然,还有一些工蚁会负责照顾蚁后和后代;体型比大型工蚁更大的兵蚁则时刻保持警惕,随时准备击退来犯的敌人。

小型工蚁中还有一类肩负着特殊的使命:当运输大队往巢穴运送叶片时,有很多小型工蚁会站在叶片上“搭顺风车”。这些家伙看上去似乎是一群摸鱼的懒虫,实际上却是忠于职守的保镖

寄生性的蚤蝇是切叶蚁最大的敌人之一,它们会将卵产在毫无防备的蚂蚁身上,孵化出的幼虫会钻进蚂蚁头部发育成长,最后钻出寄主的脑袋羽化为成虫。专心搬运叶片的工蚁无疑是它们最好的目标,而那些爬在叶片上的小型工蚁正是在防备危险的蚤蝇。

蚤蝇背部有一个隆起。图片: USDA Agricultural Research Center

叶片上的小型工蚁是保镖。图片:Geoff Gallice / Flickr

才不是沉默的少数派

或许你想问,小蚂蚁们只是埋头干活,用(不那么好的)眼神交流吗?当然不是。

蚂蚁往往被默认是沉默的生物,但其实不少都会用声音来交流,切叶蚁就是其中之一。切叶蚁发出的声音并不是真正的“叫声”,而是靠摩擦特定的身体部位发出的。虽然它们大部分时候依赖各种信息素和气味“书写”的化学语言交流,但有些时候,比如巢穴塌方时,被活埋的蚂蚁会通过声音向同伴发出求救信号。

其他很多生活在地下、朽木这样交流不便的环境中的昆虫也都会用声音交流。比如白蚁(严格讲白蚁是蟑螂的亲戚)会用脑袋叩击木头,发出敲门一样的声音;锹[qiāo]甲的幼虫则会摩擦腿部发出吱吱声,和同一根朽木中的同伴“交谈”。

对人类来说,白蚁会啃食木材。但从生态角度讲,它们是出色的“分解者”,而原产澳大利亚的地下兰(Rhizanthella gardneri)更是需要在白蚁的帮助下传粉。图片:Sanjay Acharya / wikimedia;Jean and Fred Hort / Flickr

甘当“韭菜”,不要蘑菇

说完勤勤恳恳的“农夫”,再来说说它们的食物。

切叶蚁培养的真菌,并不是从外边随便捡回来的,而是和它们经历了千万年协同演化的合作伙伴。不同的切叶蚁会和不同的真菌共生,而这些真菌在切叶蚁巢穴之外基本是找不到的

切叶蚁种植的真菌虽然是伞菌,但是几乎没有任何子实体——也就是蘑菇——的记录,因此它们的详细分类和鉴定也是个大难题。为什么在种蘑菇高手切叶蚁的精心呵护下,这些真菌却长不出蘑菇呢?答案很简单。因为蘑菇是真菌的繁殖器官,成熟的蘑菇散播出孢子,然后孢子飘到合适的地点再萌发出菌丝。可是对于选择了与切叶蚁成为合作伙伴的真菌来说,帮助它们繁殖和散播的是切叶蚁,而不是孢子或蘑菇。

切叶蚁的蚁后在婚飞时会在嘴里含着一撮菌丝当作最重要的“嫁妆”。比起撞大运一样地让孢子随风飘洒,切叶蚁的共生真菌的每一份火种都有一位种植天赋点满的园丁护送,可以说是很有排场了。此外,切叶蚁对真菌不停地“割韭菜”可能也是让它们不会长成蘑菇的原因之一。

切叶蚁的韭菜地,啊不对,真菌菌圃。图片:Alex Wild

那些整齐地举着叶片行进的最吸引人眼球、最知名也最典型的切叶蚁属于 Atta 属,它们还有一些不那么引人注目的亲戚,例如 Cyphomyrmex 属。虽然不那么有名,但后者也是和真菌建立了共生关系的培菌蚁。

Cyphomyrmex 属的有趣之处在于,它们并不像 Atta 属切叶蚁那样种植伞菌,而是酵母。它们常常用甲虫的鞘翅做为菌圃的基材,并采集毛虫的粪便作为培养基,不得不说是一群另辟蹊径的特种园艺家了。

Cyphomyrmex 属蚂蚁不但习性特别,脸长得也很奇怪。图片:California Academy of Sciences

加州科学博物馆的切叶蚁展示,在这里游客可以观察活的切叶蚁从采集、运输叶片到培育真菌的一系列活动。图片:深山虫吟

本文是物种日历特约稿件,来自物种日历作者@深山虫吟。

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