蚂蚁觅食过程中通讯行为的观察

无声的语言，奇妙的通讯系统

——蚂蚁觅食过程中通讯行为的观察

作者：钱进陈尧张雪纷凌莉指导教师：张志强

学校：安徽农业大学学院：生命科学学院专业：2011级生物科学类3班

摘要：蚂蚁是地球上种群数目最多、分布最广的昆虫种类。在自然界的地位和作用十分重要，优势极为明显。蚂蚁全都属于社会性昆虫，具有多种通讯方式，主要以化学信号通讯，通过身体发出的信息素来进行交流沟通。当蚂蚁找到食物时，会在食物上撒布信息素，别的蚂蚁就会本能地将有信息素的食物拖回蚁穴。因此，蚂蚁的觅食行为特点可能与其自身的通讯方式有关。关键词：蚂蚁觅食行为通讯行为信息素

蚂蚁是人们常见的一类昆虫，很容易识别，属节肢动物门、昆虫纲、膜翅目（Hymenoptera）、蚁科（Formicidae）。蚂蚁一般体小（0.5mm-3cm），颜色有黑、褐、黄、红等，身体分为头、胸、腹三部分，头部变化很多，通常阔大。有六足，体壁薄且具有弹性，光滑或有毛。有膜翅，硬且易碎。口器为咀嚼式，上颚发达，很容易识别。触角有明显的膝状弯曲，4-13节，柄节很长，末端2-3膨大，腹部第1节或1，2节呈节状。

（图片来自百度图片https://www.360docs.net/doc/d65040882.html,/）

蚂蚁是一种典型的社会性的生活习性昆虫，是世界上三大“社会性昆虫”（蚂蚁、白蚁和蜜蜂）之一，具有社会昆虫的3大要素，即同种个体间能相互合作照顾幼体；具明确的劳动分工；在蚁群内至少二个世代重叠，且子代能在一段时间内照顾上一代。

一、问题的提出

一个群体中的动物个体向其他个体发出某种信息，接受信息的个体产生某种行为反应，这种现象叫做通讯。蚂蚁大家都经常看到，那么蚂蚁是怎样与其他个体交流的呢？现在我就提出了这个问题——蚂蚁是怎样交流信息的？

二、问题的猜想

1、蚂蚁通过触角的碰撞互相交流，并通知对方哪里有食物；

2、蚂蚁通过释放一种特殊的化学信息素，从而达到交流与认路的目的；

三、探究目的

（一）实验目标：

1、了解社会行为的特征及蚂蚁群体中的信息交流；

2、知道信息交流对群体生活的意义；

（二）能力目标：

1、运用已有知识经验进行推理和假设，尝试探究蚂蚁的信息交流方式

2、科学探究能力的培养；

3、探究报告的完善。

（三）情感目标：

1、体验科学探究的艰辛，进行科学精神的培养；

2、认同群体的力量大于个体，认同合作与交流的重要性培养互助友爱的精神；

3、培养学生爱护小动物，拒绝残害生命的现象发生。

四、实验原理

1、蚂蚁的生活习性及分工：蚂蚁是一种群居昆虫，喜欢集体处在大型巢穴内，每窝蚂蚁按分工不同可分为工蚁、兵蚁和蚁后。分工明确后，每窝蚂蚁都会尽职尽责：蚁后产卵；兵蚁负

责保护蚁穴安全；最辛苦的就数工蚁了，它们不仅要管理蚁穴，还要负责找粮食、运送粮食、哺育幼蚁等。

2、蚂蚁的交流及觅食：蚂蚁腹部的末端有一种特殊的腺体，可以分泌有刺激性的蚁酸。它的脚上有钩状物，有了这些小小的钩状物，蚂蚁就没有去不了的地方了。蚂蚁们每天除了寻找食物这个艰巨的工作之外，还有许多事情要商量和交流。它们靠的是头上的触角来“说话”。蚂蚁头上有一对触角，触角不但很灵敏，也是很好的嗅觉器官，一只蚂蚁如果找到食物，自己搬不动，它会立刻返回蚁巢，它一边走一边从腿部和肛门分泌出一种外激素，在路上留下记号，等回到巢里，通过交流，其他的蚂蚁闻到了这种气味，就会跟着它找到食物。蚂蚁可以寻找并分辨各种气味。蚂蚁是进行气味沟通的。

3、蚂蚁认路：蚂蚁的腹部可以分泌出一种特殊的气味，有些蚂蚁会在爬过的路上留下这种气味，它们沿着有气味的路返回。不过，也有蚂蚁是通过光线及周围的景物来认路的。

五、实验材料

蚂蚁，红糖，面包屑，白纸，铅笔，小刀，放大镜，花露水，铲子，相机，记录本，笔，镊子（夹取蚂蚁及其食物用）

六、实验步骤与结果分析

第一次实验：

1．寻找蚂蚁的巢穴

2．取面包屑，放在有蚂蚁活动处

3．观察以下几个现象：

(1)蚂蚁是怎样找到并爬上面包屑的?

(2)其他蚂蚁通过什么方式传递信息而聚集在面包屑上?会不会形成众多蚂蚁搬移食物的现象?

4．取另一面包屑放在有蚂蚁处，爬上一只或几只蚂蚁后，即用镊子夹取放在离巢穴稍远处，该处应是蚂蚁未爬过的地方。注意等待(如几小时以上)，可定时观察有无其他蚂蚁前来搬取食物?

观察结果

过了一会儿，我们看见一只蚂蚁好像在找什么食物，就赶紧把第一片面包屑放到蚂蚁旁边，这蚂蚁不断的用它的触角向四周探索，好像一个猎人到处寻找它们的猎物，终于它的触角碰到了面包屑，它围着面包屑转了几圈，又用触角碰了碰，却离开了。过了一会儿，一大群蚂蚁来

了，蚂蚁爬到面包屑上、狼吞虎咽，吃得津津有味。几分钟后，一整块面包屑被分成了几十块小碎末，蚂蚁们毫不客气地吃了个饱，吃完之后蚂蚁们有的拉、有的推，高高兴兴地把吃剩下的面包屑向洞里搬去。但是等了两个多小时（期间我们也在做第二、三个实验），都没有看到有蚂蚁去找第二片面包屑……

分析与结论

据观察结果和查阅资料初步得出：蚂蚁群体活动中，通讯传递信息有：“信息激素”、“触角信号”和“身体动作”等几方面。例如：蚂蚁搬取不动的食物如大片糖纸时，传递给伙伴用到的信息激素有：直肠分泌的示踪激素(随大粪便滴物排出)和口器反刍食物液滴给伙伴；而触角及身体动作有：触角碰触；张合上颚；身体动作提示食物所在方向。其活动方式：围绕食物源环形行走，可能在放出示踪信息激素(随蚂蚁粪便排出)。

◆第二次实验:

1．把面包屑放在地面上，仔细观察，看看是否有一两只蚂蚁接近来侦察食物，要记住侦察蚁来的时候的毕经之路

2．等侦察蚁侦察完毕后，用多张小纸片事先铺满侦察蚁的毕经之路，然后跟着蚂蚁返回蚁穴

3．等到看见大批蚂蚁工蚁出动要去搬食物的时候，返回放面包屑的地方，将小纸片重新排列，排列成以面包屑为圆心的圆形

4．观察蚂蚁的行动

观察结果与分析

在蚁穴的附近放了食物，并在蚁穴与食物之间放了一层纸，当蚂蚁找到食物后它延原路返回而不是抄近路？这时候如果我们把纸撤走蚂蚁很可能就找不到自己的巢穴了。只能在它返回巢穴之后才能把纸撤走。当我们把这张纸片围成一个圆后，蚂蚁在纸片围成的圆形上或者到处乱走，或者沿着纸片不停地转圈，并且越绕越执着。因为它在纸上留下的气味会越来越浓，它们相信这样走一定会找到食物。最后只有少数蚂蚁发现了食物，说明侦察蚁刚才在小纸片上留下了痕迹，现在这些痕迹的顺序改变后，蚂蚁就找不到食物了，而这些痕迹就是蚂蚁的气味，所以蚂蚁是通过气味来通讯的。

◆第三次实验:

1．寻找一处蚁穴并以此为地点观察蚂蚁觅食过程中的通讯行为

2．将一张面积较大的白纸铺在蚁穴附近，在白纸中央放置适量红糖来引诱侦查蚁，用铅笔在白纸上标记侦查蚁的路线；

3．当侦查蚁回巢报信时，剪去白纸上蚁径的一小段，观察蚂蚁的行为；

4．当蚂蚁在白纸上形成新的路径后，在蚁径的一小段上滴上适量的花露水，观察其反应。观察结果

当侦察蚁返回时，路上遇见其他蚂蚁后，侦察蚁会用触角和其他蚂蚁的触角相碰撞，经过资料的查找，我们知道这是蚂蚁觅食后信息传递的一种方式。

我们发现在后续帮忙的蚂蚁所走的路线和我们在白纸上标记的觅食蚁返回的路线完全重合，所以我们不妨假设觅食蚁在返回的路上留下一种物质，以引导后续帮忙蚂蚁。

当侦察蚁返回时，我们用小刀截取一截它所走过的白纸。结果我们发现：依旧有后续的蚂蚁到来所不同的是，后到的蚂蚁在被截取的白纸部分发生慌乱，没有立刻就找到食物。所以我们判断：觅食蚁在返回的路上留下了某种可以引导后续蚁的化学物质。经过查找资料我们知道了：蚂蚁主要以化学信号通讯。它们全身有许多腺体，分泌费洛蒙，即通讯的体外荷尔蒙。例如找到食物的工蚁，回巢的路上腹部末端会分泌费洛蒙，以引导同类。

七、实验总结

在楚汉相争之时汉高祖刘邦的谋士张良用怡糖作诱饵，蚂蚁“闻糖”而聚,组成了“霸王自刘乌江”六个大字,霸王到此以为天意,吓得丧魂落魄,拔剑自杀而死。“汉家天下,蚂蚁助成”的故事从此流传开来。究其蚂蚁为何“闻糖”而聚,全因为蚂蚁的无声语言。蚂蚁以其独有的无声语言,包括化学物质不同的组合和触角信号,身体动作在内的多个征集系统,来策动其他个体。触角主要是接受信息而不是发送信息,蚂蚁用触角触摸同伴的身体主要是嗅闻对方的气味而不是向对方传递消息。用触角和前足探摸其他工蚁的身体通常是一种邀请或召引行为,探摸后会马上转身沿着事先排放的信息素踪迹一前一后地列队行进,把同伴引领到食物所在地或新巢址。正是这种高度进化的社会性适应,使蚂蚁这种古老而细小的昆虫,在大千世界中占有一席之地,不断得以繁衍,被誉为昆虫世界的“智慧之花”。

这次实验提高了我们的动手能力和思考能力，也使我们明白了蚂蚁的通讯方式之一是依靠气味，即利用了嗅觉，嗅觉感受器分布在触角上。此外，蚂蚁也会利用触角的触觉功能相互沟通。另外我还知道了通讯在社会行为中的意义重大，许多弱小的动物和性情温和的草食动物都是集群生活的，比如蜜蜂、蚂蚁等。靠群体的力量往往能战胜天敌的侵袭，有效地保证物种的繁衍。要是没有了通讯，动物的个体间就无法取得联系。对群体生活的动物来说，孤立的个体取食和御敌都很困难，不同性别交配繁殖也将受到影响。另外小小的蚂蚁居然能搬得动超过它身体几十倍重的东西，靠的是团结，团结就是力量！

参考文献：

1．刘凌云郑光美《普通动物学》，高等教育出版社，2009年8月第四版

2．王龙君《昆虫王国》，吉林大学出版社，2010年4月第一版

3．法布尔《昆虫记》，安徽人民出版社，2003年7月第二版

4．尚玉昌《蚂蚁的视觉、听觉和触觉通讯》，《生物学通报》2006年第41卷第7 期

5．杨沛《蚁群社会生物学及多样性》，1998年6月29日