我們研究紅火蟻的行為也是非常有用的，特別是對監測和防治紅火蟻來說很有用。

文超 · 北京林業大學青年教師

格致校園第48期 | 2024年 北京

大家好，我是來自北京林業大學的文超。我主要研究社會性昆蟲包括螞蟻、蜜蜂、熊蜂等等，今天就給大家分享一下我們的一些研究和研究中發生的有趣故事。

前幾天我剛看到過一則新聞，說紅火蟻已經入侵到我們國家12個省份了，目前已經有超過600多個區縣被紅火蟻入侵。

大家可不要小瞧這個螞蟻。被紅火蟻叮咬之后，輕則會像圖片這樣形成一個膿皰，嚴重的話會導致休克甚至死亡。所以紅火蟻也被列入了全世界最危險的100種生物之一。

在紅火蟻入侵的地方，每3個人里就有1個人被紅火蟻叮咬過，這其中有10%的人會有發燒甚至是過敏反應。有一項預測就說在未來的35年里，如果我們不對紅火蟻采取有效措施的話，它將給我們帶來很大的經濟損失。

那么紅火蟻到底長什么樣呢？我們可以看下這張照片。紅火蟻的顏色是棕紅色，它的大小其實和普通的螞蟻差不多。在紅火蟻的腹部和胸部的連接處，也就是腹柄結有兩個突起的結構，而普通的螞蟻只有一個突起，這也是鑒定紅火蟻的一個非常好的依據。

面對一滴水構成的“大海”

我們要研究紅火蟻，就需要到野外去采集紅火蟻。

如果你們在野外看到這樣一個一個的小土丘，那么就要小心了，這很有可能是紅火蟻的蟻巢。發現蟻巢之后，我們就會使用鐵鍬把紅火蟻的蟻巢給一鍋端掉，包括它周圍的土壤，把紅火蟻收集到我們的采集箱里面。采集箱的四壁涂有滑石粉，這樣就可以防止紅火蟻逃跑。

我們在野外已經非常小心了，但還是不能避免被紅火蟻叮咬。當時我的手被紅火蟻叮咬之后，連拳頭都握不上了。

我們再看右邊這張照片。大家知道我的哪根手指被紅火蟻叮咬了嗎？沒錯，我的中指被紅火蟻叮咬了，腫大得非常明顯，說明紅火蟻的毒性是非常大的。

我們采集完紅火蟻之后，就把它像“寵物”一樣養在我們的實驗室。有一次我們在給紅火蟻喂糖水的時候發現，紅火蟻會將蟻巢里面的土壤顆粒搬運到糖水里面，這就引起了我們極大的好奇心：紅火蟻它為什么會這么做呢？

Wang et al., 2018

于是我們就在實驗室繼續觀察。我們發現，如果不給紅火蟻這些可用的顆粒的話，被糖水淹死的螞蟻就非常多。而當我們給了紅火蟻這些可用的顆粒，淹死的螞蟻就比較少了。

因為一滴糖水對于紅火蟻來說，就相當于是汪洋大海。我們都知道，水是有虹吸張力的，當紅火蟻去取食糖水的時候，它就會被虹吸張力吸進去而導致溺亡。所以，紅火蟻就通過往水里搬運土壤顆粒來應對這種危險的情況。

我們就在思考，是不是紅火蟻在遇到危險的時候都會這么做呢？

有一件事情給了我們靈感。有一次，我們在實驗室用糖水喂紅火蟻的時候，不小心把糖水灑落在地上了，于是我們實驗室的每個小伙伴都像兔子一樣，一蹦一蹦地走路，都不想讓鞋子粘上糖水。

我們就在想，紅火蟻是不是也不喜歡這種黏性的表面呢？于是我們就選擇用雙面膠來做這個實驗。

我們把紅火蟻采集回來之后，要給它做一個人工的巢穴，然后用錫箔紙把這個盒子封上，主要是為了避光。因為紅火蟻生活在地底下，需要一個黑暗的環境。

我們再用一個管子將它的蟻巢連接到覓食區域，這個覓食區域就相當于紅火蟻的餐廳，紅火蟻在這里吃火腿腸、喝糖水。我們整個實驗都是在覓食區域里面完成的。

可以看到，在做了雙面膠處理的表面上，紅火蟻搬運了很多的顆粒；但是在沒有雙面膠處理的表面上，紅火蟻搬運的顆粒就很少。

為了進一步地看清楚它們是怎么做的，我們就錄制了一些細節的視頻。可以看到，一些紅火蟻正在搬運顆粒覆蓋雙面膠，另一些紅火蟻正在吃火腿腸，分工非常明確。后者就站在前者鋪好的路上，最終獲得了美味的火腿腸。

曾浩林等拍攝

我們這項研究得到報道之后，引起了同行極大的興趣。我的一個朋友他們就用了些亮晶晶的顆粒來做這個實驗，旁邊放一個雙面膠讓紅火蟻來表演搬運。紅火蟻將這些亮晶晶的顆粒搬運到這個雙面膠上，最后做成了一個非常漂亮的藝術品。

我們還在實驗室讓紅火蟻幫我們寫字。我們將雙面膠做成不同的文字形狀，旁邊放一些土壤顆粒，這樣的話紅火蟻就會搬運這些顆粒，來覆蓋我們所寫的字。同學們要是感興趣的話，也可以讓紅火蟻寫你們的名字，也是非常有趣的。

雙面膠就能監測紅火蟻

我們是在實驗室做的這個實驗，做完之后，我們就想進一步驗證野外的紅火蟻有沒有這種行為，因為哪里才是紅火蟻真正生活的地方。

于是我們就帶上錄影設備、帶上小馬扎，在野外一坐就是一天，也不會感覺很辛苦，這可能就是興趣帶來的力量。

我們研究紅火蟻需要待在一些很熱的地方，經常會中暑，所以要及時避暑。于是我們就會帶上一些防暑利器，比如這個小風扇，我稱它為“救命小風扇”，確實太好用了。

我們前面做的實驗大家都很感興趣，但是也有人提出了疑問。有人說，你們是把雙面膠放到了紅火蟻的家門口，它不得不去處理。要是你們把雙面膠放遠一點，它還會有這樣的行為嗎？

于是我們就在野外的蟻巢外設置了兩個距離，一個是0.2米，一個是2米。我們發現，即使雙面膠在距離蟻巢2米的地方，紅火蟻也會搬運顆粒來覆蓋雙面膠處理的表面。

它們為了獲得中間美味的食物，不惜“鋪路搭橋”，是不是很聰明？

所以我們接下來又要思考一個問題，紅火蟻到底愿意花多大的精力來做這件事情？

我們將很多塑料板切割成不同大小的圓盤，把這些大大小小不同的圓形塑料板扛上山。圓盤的半徑就是紅火蟻搬運的距離。因為紅火蟻它只能從圓盤外邊搬運顆粒，距離越遠所需要的成本就越高。

當時天氣也非常熱，我們干得很辛苦。我們把它放到紅火蟻發生的區域，觀察不同大小的板子上紅火蟻搬運顆粒的情況。最后我們發現距離越遠，搬運的顆粒就越少，看來紅火蟻也能理解自己收益和付出之間的性價比。

做完這些實驗之后，很多人都在問我們一個問題，他們說你們發現的這個行為確實很有趣，非常有意思，但是有什么用呢？

其實，我們研究紅火蟻的行為也是非常有用的，特別是對我們監測和防治紅火蟻來說很有用。

防治紅火蟻首先要知道一個地方是不是有紅火蟻，也就是要做紅火蟻的監測。目前做紅火蟻監測主要有兩種方法。一個是陷阱法，陷阱法就是我們在一個管子里面加一些水或者是酒精，然后把它埋到地下，如果有螞蟻路過的話就會掉進去。

第二個方法是誘餌法。誘餌法就是我們將紅火蟻喜歡吃的食物比如貓糧、狗糧以及它最愛的火腿腸等等放到離心管里邊，然后放到野外，過一段時間我們來看這個離心管里面有什么樣的螞蟻。

但是這兩種方法都有明顯的局限性。我們抓到了各種各樣的螞蟻之后，不知道它是不是紅火蟻，有可能是別的螞蟻，這就還需要專業的人員對其做鑒定。

我們的這種方法叫黏膠法，也就是一塊雙面膠中間放一個火腿腸，然后把它放到野外。如果我們在野外發現了這種搬運顆粒的行為，那說明這個地方很有可能就有紅火蟻，因為這種行為具有相對的專一性。

左：Shen et al., 2022

我們的方法也在廣東十幾個地方被驗證了，包括農田、草地、森林等等。當地的基層部門和工作人員用了之后，也給予了我們這個監測裝置很高的評價，我們也申請了發明專利。

風油精有用嗎？

紅火蟻監測很重要，紅火蟻的防治同樣也很重要。

比如大家都使用過風油精來驅避蚊蟲，但是它到底能不能驅避紅火蟻呢？這就是我們想知道的一個問題。

風油精是一個混合物，我們測定下來發現風油精有5種主要成分，包括桉油精、樟腦、薄荷醇、水楊酸甲酯和丁香酚。然后我們給紅火蟻做了一個觸角電位響應。

觸角電位就相當于同學們去醫院的時候做的心電圖。我們去醫院做心電圖，需要將我們的心臟連接到儀器上，但是紅火蟻做“心電圖”是將觸角連接到儀器上。紅火蟻的觸角是主要嗅覺器官，就相當于我們人類的鼻子。

我們就將這幾種物質給紅火蟻聞。如果在我們的儀器上能形成一個波峰，那就說明紅火蟻能感受到這個物質。

可以看到，風油精的五種成分對于紅火蟻來說都是能引起觸角電位響應的，說明這5種成分紅火蟻能夠感受到。

但是紅火蟻是喜歡這個物質還是討厭這個物質呢？我們不知道。于是我們又帶上了我們的錄影設備，又帶上我們的小馬扎去野外。

我們將風油精的這5種成分涂抹到塑料板上，每一種成分涂抹一個塑料板，中間再放一塊火腿腸。如果紅火蟻來，那么就說明這個物質的驅避性可能不好。如果過了很長時間紅火蟻都沒有來取食這個火腿腸，說明這個物質它的驅避效果就是最好的。

可以看到，在前面的4種物質涂抹的塑料板上，紅火蟻覆蓋了特別多的顆粒，最后把中間的食物給吃掉了。但是，我們可以看最下面用了這種叫丁香酚的物質，火腿腸不僅僅留在了塑料板上，同時覆蓋的土壤顆粒也很少，說明紅火蟻連覆蓋都不想覆蓋了。這表示丁香酚對于紅火蟻的驅避作用是最強烈的。

丁香酚是一種我們人類可食用的香料，對于人和動物的危害都是比較小的。于是基于此，我們就研發了一種丁香酚為主要成分的驅避劑。這種驅避劑可以應用于一些敏感的地方，比如說學校、醫院等，農民下地的時候也可以噴灑一點，這樣就能防止被紅火蟻叮咬。在苗木的運輸過程中，我們也可以在花盆里面加一點丁香酚，這樣就阻止了紅火蟻的遠距離傳播。

做完這些實驗之后，我就有了一個思考。其實研究小小的螞蟻也是很有用的，對于保護人民的生命安全非常有意義，甚至對于我們實現保家衛國的理想也是很有用的。

小昆蟲，大作用

我們實驗室的另個研究對象是地熊蜂。為什么要研究地熊蜂呢？

首先大家看，地熊蜂是不是長得特別可愛？胖嘟嘟的。其次最重要的一點是，地熊蜂非常聰明。

比如，我們可以看到地熊蜂會拉繩。這個黃色的塑料板中間有地熊蜂最喜歡吃的糖水，她們就通過一步一步的拉繩最終獲得中間的糖水。

我們接下來還做了一個實驗，是什么呢？如果在你面前有幾條繩子，其中只有一條繩子連接著你最喜歡的玩具，那么你肯定就知道去拉哪條繩子。

我們看地熊蜂會怎么表現。我們給地熊蜂兩個選擇，其中一個選擇是連著的繩子，一個選擇是斷掉的繩子。我們可以看到，地熊蜂明顯偏好于去拉這個連著的繩子。說明她們在這種情況下是可以理解哪個繩子是連著獎勵的。

其實，我也是因為好奇心進入了紅火蟻的世界，進入了地熊蜂的世界。當時也沒有想到，我研究這些小小的昆蟲會有這么大的作用。所以也請你們也同樣保持好奇心，說不定某一天，你們的某個發現就會為我們國家的生態治理帶來巨大的貢獻。

保持心中的好奇，如種下一粒粒的種子，總有一天它們會在你們的生命中悄然開花，結出果實。期待你們的發現。

謝謝！

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