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大家好,我是来自北京林业大学的文超。我主要研究社会性昆虫包括蚂蚁、蜜蜂、熊蜂等等,今天就给大家分享一下我们的一些研究和研究中发生的有趣故事。
前几天我刚看到过一则新闻,说红火蚁已经入侵到我们国家12个省份了,目前已经有超过600多个区县被红火蚁入侵。
大家可不要小瞧这个蚂蚁。被红火蚁叮咬之后,轻则会像图片这样形成一个脓疱,严重的话会导致休克甚至死亡。所以红火蚁也被列入了全世界最危险的100种生物之一。
在红火蚁入侵的地方,每3个人里就有1个人被红火蚁叮咬过,这其中有10%的人会有发烧甚至是过敏反应。有一项预测就说在未来的35年里,如果我们不对红火蚁采取有效措施的话,它将给我们带来很大的经济损失。
那么红火蚁到底长什么样呢?我们可以看下这张照片。红火蚁的颜色是棕红色,它的大小其实和普通的蚂蚁差不多。在红火蚁的腹部和胸部的连接处,也就是腹柄结有两个突起的结构,而普通的蚂蚁只有一个突起,这也是鉴定红火蚁的一个非常好的依据。
我们要研究红火蚁,就需要到野外去采集红火蚁。
如果你们在野外看到这样一个一个的小土丘,那么就要小心了,这很有可能是红火蚁的蚁巢。发现蚁巢之后,我们就会使用铁锹把红火蚁的蚁巢给一锅端掉,包括它周围的土壤,把红火蚁收集到我们的采集箱里面。采集箱的四壁涂有滑石粉,这样就可以防止红火蚁逃跑。
我们在野外已经非常小心了,但还是不能避免被红火蚁叮咬。当时我的手被红火蚁叮咬之后,连拳头都握不上了。
我们再看右边这张照片。大家知道我的哪根手指被红火蚁叮咬了吗?没错,我的中指被红火蚁叮咬了,肿大得非常明显,说明红火蚁的毒性是非常大的。
我们采集完红火蚁之后,就把它像“宠物”一样养在我们的实验室。有一次我们在给红火蚁喂糖水的时候发现,红火蚁会将蚁巢里面的土壤颗粒搬运到糖水里面,这就引起了我们极大的好奇心:红火蚁它为什么会这么做呢?
于是我们就在实验室继续观察。我们发现,如果不给红火蚁这些可用的颗粒的话,被糖水淹死的蚂蚁就非常多。而当我们给了红火蚁这些可用的颗粒,淹死的蚂蚁就比较少了。
因为一滴糖水对于红火蚁来说,就相当于是汪洋大海。我们都知道,水是有虹吸张力的,当红火蚁去取食糖水的时候,它就会被虹吸张力吸进去而导致溺亡。所以,红火蚁就通过往水里搬运土壤颗粒来应对这种危险的情况。
我们就在思考,是不是红火蚁在遇到危险的时候都会这么做呢?
有一件事情给了我们灵感。有一次,我们在实验室用糖水喂红火蚁的时候,不小心把糖水洒落在地上了,于是我们实验室的每个小伙伴都像兔子一样,一蹦一蹦地走路,都不想让鞋子粘上糖水。
我们就在想,红火蚁是不是也不喜欢这种黏性的表面呢?于是我们就选择用双面胶来做这个实验。
我们把红火蚁采集回来之后,要给它做一个人工的巢穴,然后用锡箔纸把这个盒子封上,主要是为了避光。因为红火蚁生活在地底下,需要一个黑暗的环境。
我们再用一个管子将它的蚁巢连接到觅食区域,这个觅食区域就相当于红火蚁的餐厅,红火蚁在这里吃火腿肠、喝糖水。我们整个实验都是在觅食区域里面完成的。
可以看到,在做了双面胶处理的表面上,红火蚁搬运了很多的颗粒;但是在没有双面胶处理的表面上,红火蚁搬运的颗粒就很少。
为了进一步地看清楚它们是怎么做的,我们就录制了一些细节的视频。可以看到,一些红火蚁正在搬运颗粒覆盖双面胶,另一些红火蚁正在吃火腿肠,分工非常明确。后者就站在前者铺好的路上,最终获得了美味的火腿肠。
我们这项研究得到报道之后,引起了同行极大的兴趣。我的一个朋友他们就用了些亮晶晶的颗粒来做这个实验,旁边放一个双面胶让红火蚁来表演搬运。红火蚁将这些亮晶晶的颗粒搬运到这个双面胶上,最后做成了一个非常漂亮的艺术品。
我们还在实验室让红火蚁帮我们写字。我们将双面胶做成不同的文字形状,旁边放一些土壤颗粒,这样的话红火蚁就会搬运这些颗粒,来覆盖我们所写的字。同学们要是感兴趣的话,也可以让红火蚁写你们的名字,也是非常有趣的。
我们是在实验室做的这个实验,做完之后,我们就想进一步验证野外的红火蚁有没有这种行为,因为哪里才是红火蚁真正生活的地方。
于是我们就带上录影设备、带上小马扎,在野外一坐就是一天,也不会感觉很辛苦,这可能就是兴趣带来的力量。
我们研究红火蚁需要待在一些很热的地方,经常会中暑,所以要及时避暑。于是我们就会带上一些防暑利器,比如这个小风扇,我称它为“救命小风扇”,确实太好用了。
我们前面做的实验大家都很感兴趣,但是也有人提出了疑问。有人说,你们是把双面胶放到了红火蚁的家门口,它不得不去处理。要是你们把双面胶放远一点,它还会有这样的行为吗?
于是我们就在野外的蚁巢外设置了两个距离,一个是0.2米,一个是2米。我们发现,即使双面胶在距离蚁巢2米的地方,红火蚁也会搬运颗粒来覆盖双面胶处理的表面。
它们为了获得中间美味的食物,不惜“铺路搭桥”,是不是很聪明?
所以我们接下来又要思考一个问题,红火蚁到底愿意花多大的精力来做这件事情?
我们将很多塑料板切割成不同大小的圆盘,把这些大大小小不同的圆形塑料板扛上山。圆盘的半径就是红火蚁搬运的距离。因为红火蚁它只能从圆盘外边搬运颗粒,距离越远所需要的成本就越高。
当时天气也非常热,我们干得很辛苦。我们把它放到红火蚁发生的区域,观察不同大小的板子上红火蚁搬运颗粒的情况。最后我们发现距离越远,搬运的颗粒就越少,看来红火蚁也能理解自己收益和付出之间的性价比。
做完这些实验之后,很多人都在问我们一个问题,他们说你们发现的这个行为确实很有趣,非常有意思,但是有什么用呢?
其实,我们研究红火蚁的行为也是非常有用的,特别是对我们监测和防治红火蚁来说很有用。
防治红火蚁首先要知道一个地方是不是有红火蚁,也就是要做红火蚁的监测。目前做红火蚁监测主要有两种方法。一个是陷阱法,陷阱法就是我们在一个管子里面加一些水或者是酒精,然后把它埋到地下,如果有蚂蚁路过的话就会掉进去。
第二个方法是诱饵法。诱饵法就是我们将红火蚁喜欢吃的食物比如猫粮、狗粮以及它最爱的火腿肠等等放到离心管里边,然后放到野外,过一段时间我们来看这个离心管里面有什么样的蚂蚁。
但是这两种方法都有明显的局限性。我们抓到了各种各样的蚂蚁之后,不知道它是不是红火蚁,有可能是别的蚂蚁,这就还需要专业的人员对其做鉴定。
我们的这种方法叫黏胶法,也就是一块双面胶中间放一个火腿肠,然后把它放到野外。如果我们在野外发现了这种搬运颗粒的行为,那说明这个地方很有可能就有红火蚁,因为这种行为具有相对的专一性。
我们的方法也在广东十几个地方被验证了,包括农田、草地、森林等等。当地的基层部门和工作人员用了之后,也给予了我们这个监测装置很高的评价,我们也申请了发明专利。
红火蚁监测很重要,红火蚁的防治同样也很重要。
比如大家都使用过风油精来驱避蚊虫,但是它到底能不能驱避红火蚁呢?这就是我们想知道的一个问题。
风油精是一个混合物,我们测定下来发现风油精有5种主要成分,包括桉油精、樟脑、薄荷醇、水杨酸甲酯和丁香酚。然后我们给红火蚁做了一个触角电位响应。
触角电位就相当于同学们去医院的时候做的心电图。我们去医院做心电图,需要将我们的心脏连接到仪器上,但是红火蚁做“心电图”是将触角连接到仪器上。红火蚁的触角是主要嗅觉器官,就相当于我们人类的鼻子。
我们就将这几种物质给红火蚁闻。如果在我们的仪器上能形成一个波峰,那就说明红火蚁能感受到这个物质。
可以看到,风油精的五种成分对于红火蚁来说都是能引起触角电位响应的,说明这5种成分红火蚁能够感受到。
但是红火蚁是喜欢这个物质还是讨厌这个物质呢?我们不知道。于是我们又带上了我们的录影设备,又带上我们的小马扎去野外。
我们将风油精的这5种成分涂抹到塑料板上,每一种成分涂抹一个塑料板,中间再放一块火腿肠。如果红火蚁来,那么就说明这个物质的驱避性可能不好。如果过了很长时间红火蚁都没有来取食这个火腿肠,说明这个物质它的驱避效果就是最好的。
可以看到,在前面的4种物质涂抹的塑料板上,红火蚁覆盖了特别多的颗粒,最后把中间的食物给吃掉了。但是,我们可以看最下面用了这种叫丁香酚的物质,火腿肠不仅仅留在了塑料板上,同时覆盖的土壤颗粒也很少,说明红火蚁连覆盖都不想覆盖了。这表示丁香酚对于红火蚁的驱避作用是最强烈的。
丁香酚是一种我们人类可食用的香料,对于人和动物的危害都是比较小的。于是基于此,我们就研发了一种丁香酚为主要成分的驱避剂。这种驱避剂可以应用于一些敏感的地方,比如说学校、医院等,农民下地的时候也可以喷洒一点,这样就能防止被红火蚁叮咬。在苗木的运输过程中,我们也可以在花盆里面加一点丁香酚,这样就阻止了红火蚁的远距离传播。
做完这些实验之后,我就有了一个思考。其实研究小小的蚂蚁也是很有用的,对于保护人民的生命安全非常有意义,甚至对于我们实现保家卫国的理想也是很有用的。
我们实验室的另个研究对象是地熊蜂。为什么要研究地熊蜂呢?
首先大家看,地熊蜂是不是长得特别可爱?胖嘟嘟的。其次最重要的一点是,地熊蜂非常聪明。
比如,我们可以看到地熊蜂会拉绳。这个黄色的塑料板中间有地熊蜂最喜欢吃的糖水,她们就通过一步一步的拉绳最终获得中间的糖水。
我们接下来还做了一个实验,是什么呢?如果在你面前有几条绳子,其中只有一条绳子连接着你最喜欢的玩具,那么你肯定就知道去拉哪条绳子。
我们看地熊蜂会怎么表现。我们给地熊蜂两个选择,其中一个选择是连着的绳子,一个选择是断掉的绳子。我们可以看到,地熊蜂明显偏好于去拉这个连着的绳子。说明她们在这种情况下是可以理解哪个绳子是连着奖励的。
其实,我也是因为好奇心进入了红火蚁的世界,进入了地熊蜂的世界。当时也没有想到,我研究这些小小的昆虫会有这么大的作用。所以也请你们也同样保持好奇心,说不定某一天,你们的某个发现就会为我们国家的生态治理带来巨大的贡献。
保持心中的好奇,如种下一粒粒的种子,总有一天它们会在你们的生命中悄然开花,结出果实。期待你们的发现。
谢谢!