螞蟻覓食過程中通訊行為的觀察

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2011級(jí)生物科學(xué)類動(dòng)物學(xué)學(xué)年論文PAGE1無(wú)聲的語(yǔ)言，奇妙的通訊系統(tǒng)——螞蟻覓食過程中通訊行為的觀察作者：錢進(jìn)陳堯張雪紛凌莉指導(dǎo)教師：張志強(qiáng)學(xué)校：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)院：生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)：2011級(jí)生物科學(xué)類3班摘要：螞蟻是地球上種群數(shù)目最多、分布最廣的昆蟲種類。在自然界的地位和作用十分重要，優(yōu)勢(shì)極為明顯。螞蟻全都屬于社會(huì)性昆蟲，具有多種通訊方式，主要以化學(xué)信號(hào)通訊，通過身體發(fā)出的信息素來進(jìn)行交流溝通。當(dāng)螞蟻找到食物時(shí)，會(huì)在食物上撒布信息素，別的螞蟻就會(huì)本能地將有信息素的食物拖回蟻穴。因此，螞蟻的覓食行為特點(diǎn)可能與其自身的通訊方式有關(guān)。關(guān)鍵詞：螞蟻覓食行為通訊行為信息素螞蟻是人們常見的一類昆蟲，很容易識(shí)別，屬節(jié)肢動(dòng)物門、昆蟲綱、膜翅目（Hymenoptera）、蟻科（Formicidae）。螞蟻一般體?。?.5mm-3cm），顏色有黑、褐、黃、紅等，身體分為頭、胸、腹三部分，頭部變化很多，通常闊大。有六足，體壁薄且具有彈性，光滑或有毛。有膜翅，硬且易碎?？谄鳛榫捉朗?，上顎發(fā)達(dá)，很容易識(shí)別。觸角有明顯的膝狀彎曲，4-13節(jié)，柄節(jié)很長(zhǎng)，末端2-3膨大，腹部第1節(jié)或1，2節(jié)呈節(jié)狀。（圖片來自百度圖片/）螞蟻是一種典型的社會(huì)性的生活習(xí)性昆蟲，是世界上三大“社會(huì)性昆蟲”（螞蟻、白蟻和蜜蜂）之一，具有社會(huì)昆蟲的3大要素，即同種個(gè)體間能相互合作照顧幼體；具明確的勞動(dòng)分工；在蟻群內(nèi)至少二個(gè)世代重疊，且子代能在一段時(shí)間內(nèi)照顧上一代。問題的提出一個(gè)群體中的動(dòng)物個(gè)體向其他個(gè)體發(fā)出某種信息，接受信息的個(gè)體產(chǎn)生某種行為反應(yīng)，這種現(xiàn)象叫做通訊。螞蟻大家都經(jīng)?？吹?，那么螞蟻是怎樣與其他個(gè)體交流的呢？現(xiàn)在我就提出了這個(gè)問題——螞蟻是怎樣交流信息的？二、問題的猜想

1、螞蟻通過觸角的碰撞互相交流，并通知對(duì)方哪里有食物；2、螞蟻通過釋放一種特殊的化學(xué)信息素，從而達(dá)到交流與認(rèn)路的目的；三、探究目的（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：1、了解社會(huì)行為的特征及螞蟻群體中的信息交流；2、知道信息交流對(duì)群體生活的意義；（二）能力目標(biāo)：1、運(yùn)用已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和假設(shè)，嘗試探究螞蟻的信息交流方式

2、科學(xué)探究能力的培養(yǎng)；

3、探究報(bào)告的完善。

（三）情感目標(biāo)：1、體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛，進(jìn)行科學(xué)精神的培養(yǎng)；

2、認(rèn)同群體的力量大于個(gè)體，認(rèn)同合作與交流的重要性培養(yǎng)互助友愛的精神；3、培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)小動(dòng)物，拒絕殘害生命的現(xiàn)象發(fā)生。

四、實(shí)驗(yàn)原理1、螞蟻的生活習(xí)性及分工：螞蟻是一種群居昆蟲，喜歡集體處在大型巢穴內(nèi)，每窩螞蟻按分工不同可分為工蟻、兵蟻和蟻后。分工明確后，每窩螞蟻都會(huì)盡職盡責(zé)：蟻后產(chǎn)卵；兵蟻負(fù)責(zé)保護(hù)蟻穴安全；最辛苦的就數(shù)工蟻了，它們不僅要管理蟻穴，還要負(fù)責(zé)找糧食、運(yùn)送糧食、哺育幼蟻等。2、螞蟻的交流及覓食：螞蟻腹部的末端有一種特殊的腺體，可以分泌有刺激性的蟻酸。它的腳上有鉤狀物，有了這些小小的鉤狀物，螞蟻就沒有去不了的地方了。螞蟻們每天除了尋找食物這個(gè)艱巨的工作之外，還有許多事情要商量和交流。它們靠的是頭上的觸角來“說話”。螞蟻頭上有一對(duì)觸角，觸角不但很靈敏，也是很好的嗅覺器官，一只螞蟻如果找到食物，自己搬不動(dòng)，它會(huì)立刻返回蟻巢，它一邊走一邊從腿部和肛門分泌出一種外激素，在路上留下記號(hào)，等回到巢里，通過交流，其他的螞蟻聞到了這種氣味，就會(huì)跟著它找到食物。螞蟻可以尋找并分辨各種氣味。螞蟻是進(jìn)行氣味溝通的。3、螞蟻認(rèn)路：螞蟻的腹部可以分泌出一種特殊的氣味，有些螞蟻會(huì)在爬過的路上留下這種氣味，它們沿著有氣味的路返回。不過，也有螞蟻是通過光線及周圍的景物來認(rèn)路的。五、實(shí)驗(yàn)材料螞蟻，紅糖，面包屑，白紙，鉛筆，小刀，放大鏡，花露水，鏟子，相機(jī)，記錄本，筆，鑷子（夾取螞蟻及其食物用）六、實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果分析第一次實(shí)驗(yàn)：尋找螞蟻的巢穴取面包屑，放在有螞蟻活動(dòng)處觀察以下幾個(gè)現(xiàn)象：(1)螞蟻是怎樣找到并爬上面包屑的?(2)其他螞蟻通過什么方式傳遞信息而聚集在面包屑上?會(huì)不會(huì)形成眾多螞蟻搬移食物的現(xiàn)象?取另一面包屑放在有螞蟻處，爬上一只或幾只螞蟻后，即用鑷子夾取放在離巢穴稍遠(yuǎn)處，該處應(yīng)是螞蟻未爬過的地方。注意等待(如幾小時(shí)以上)，可定時(shí)觀察有無(wú)其他螞蟻前來搬取食物?觀察結(jié)果過了一會(huì)兒，我們看見一只螞蟻好像在找什么食物，就趕緊把第一片面包屑放到螞蟻旁邊，這螞蟻不斷的用它的觸角向四周探索，好像一個(gè)獵人到處尋找它們的獵物，終于它的觸角碰到了面包屑，它圍著面包屑轉(zhuǎn)了幾圈，又用觸角碰了碰，卻離開了。過了一會(huì)兒，一大群螞蟻來了，螞蟻爬到面包屑上、狼吞虎咽，吃得津津有味。幾分鐘后，一整塊面包屑被分成了幾十塊小碎末，螞蟻們毫不客氣地吃了個(gè)飽，吃完之后螞蟻們有的拉、有的推，高高興興地把吃剩下的面包屑向洞里搬去。但是等了兩個(gè)多小時(shí)（期間我們也在做第二、三個(gè)實(shí)驗(yàn)），都沒有看到有螞蟻去找第二片面包屑……分析與結(jié)論據(jù)觀察結(jié)果和查閱資料初步得出：螞蟻群體活動(dòng)中，通訊傳遞信息有：“信息激素”、“觸角信號(hào)”和“身體動(dòng)作”等幾方面。例如：螞蟻搬取不動(dòng)的食物如大片糖紙時(shí)，傳遞給伙伴用到的信息激素有：直腸分泌的示蹤激素(隨大糞便滴物排出)和口器反芻食物液滴給伙伴；而觸角及身體動(dòng)作有：觸角碰觸；張合上顎；身體動(dòng)作提示食物所在方向。其活動(dòng)方式：圍繞食物源環(huán)形行走，可能在放出示蹤信息激素(隨螞蟻糞便排出)。第二次實(shí)驗(yàn):把面包屑放在地面上，仔細(xì)觀察，看看是否有一兩只螞蟻接近來偵察食物，要記住偵察蟻來的時(shí)候的畢經(jīng)之路等偵察蟻偵察完畢后，用多張小紙片事先鋪滿偵察蟻的畢經(jīng)之路，然后跟著螞蟻返回蟻穴等到看見大批螞蟻工蟻出動(dòng)要去搬食物的時(shí)候，返回放面包屑的地方，將小紙片重新排列，排列成以面包屑為圓心的圓形觀察螞蟻的行動(dòng)觀察結(jié)果與分析在蟻穴的附近放了食物，并在蟻穴與食物之間放了一層紙，當(dāng)螞蟻找到食物后它延原路返回而不是抄近路？這時(shí)候如果我們把紙撤走螞蟻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紙撤走。當(dāng)我們把這張紙片圍成一個(gè)圓后，螞蟻在紙片圍成的圓形上或者到處亂走，或者沿著紙片不停地轉(zhuǎn)圈，并且越繞越執(zhí)著。因?yàn)樗诩埳狭粝碌臍馕稌?huì)越來越濃，它們相信這樣走一定會(huì)找到食物。最后只有少數(shù)螞蟻發(fā)現(xiàn)了食物，說明偵察蟻剛才在小紙片上留下了痕跡，現(xiàn)在這些痕跡的順序改變后，螞蟻就找不到食物了，而這些痕跡就是螞蟻的氣味，所以螞蟻是通過氣味來通訊的。第三次實(shí)驗(yàn):尋找一處蟻穴并以此為地點(diǎn)觀察螞蟻覓食過程中的通訊行為將一張面積較大的白紙鋪在蟻穴附近，在白紙中央放置適量紅糖來引誘偵查蟻，用鉛筆在白紙上標(biāo)記偵查蟻的路線；當(dāng)偵查蟻回巢報(bào)信時(shí)，剪去白紙上蟻徑的一小段，觀察螞蟻的行為；當(dāng)螞蟻在白紙上形成新的路徑后，在蟻徑的一小段上滴上適量的花露水，觀察其反應(yīng)。觀察結(jié)果當(dāng)偵察蟻返回時(shí)，路上遇見其他螞蟻后，偵察蟻會(huì)用觸角和其他螞蟻的觸角相碰撞，經(jīng)過資料的查找，我們知道這是螞蟻覓食后信息傳遞的一種方式。我們發(fā)現(xiàn)在后續(xù)幫忙的螞蟻所走的路線和我們?cè)诎准埳蠘?biāo)記的覓食蟻返回的路線完全重合，所以我們不妨假設(shè)覓食蟻在返回的路上留下一種物質(zhì)，以引導(dǎo)后續(xù)幫忙螞蟻。當(dāng)偵察蟻返回時(shí)，我們用小刀截取一截它所走過的白紙。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)：依舊有后續(xù)的螞蟻到來所不同的是，后到的螞蟻在被截取的白紙部分發(fā)生慌亂，沒有立刻就找到食物。所以我們判斷：覓食蟻在返回的路上留下了某種可以引導(dǎo)后續(xù)蟻的化學(xué)物質(zhì)。經(jīng)過查找資料我們知道了：螞蟻主要以化學(xué)信號(hào)通訊。它們?nèi)碛性S多腺體，分泌費(fèi)洛蒙，即通訊的體外荷爾蒙。例如找到食物的工蟻，回巢的路上腹部末端會(huì)分泌費(fèi)洛蒙，以引導(dǎo)同類。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)在楚漢相爭(zhēng)之時(shí)漢高祖劉邦的謀士張良用怡糖作誘餌，螞蟻“聞糖”而聚,組成了“霸王自劉烏江”六個(gè)大字,霸王到此以為天意,嚇得喪魂落魄,拔劍自殺而死?！皾h家天下,螞蟻助成”的故事從此流傳開來。究其螞蟻為何“聞糖”而聚,全因?yàn)槲浵伒臒o(wú)聲語(yǔ)言。螞蟻以其獨(dú)有的無(wú)聲語(yǔ)言,包括化學(xué)物質(zhì)不同的組合和觸角信號(hào),身體動(dòng)作在內(nèi)的多個(gè)征集系統(tǒng),來策動(dòng)其他個(gè)體。觸角主要是接受信息而不是發(fā)送信息,螞蟻用觸角觸摸同伴的身體主要是嗅聞對(duì)方的氣味而不是向?qū)Ψ絺鬟f消息。用觸角和前足探摸其他工蟻的身體通常是一種邀請(qǐng)或召引行為,探摸后會(huì)馬上轉(zhuǎn)身沿著事先排放的信息素蹤跡一前一后地列隊(duì)行進(jìn),把同伴引領(lǐng)到食物所在地或新巢址。正是這種高度進(jìn)化的社會(huì)性適應(yīng),使螞蟻這種古老而細(xì)小的昆蟲,在大千世界中占有一席之地,不斷得以繁衍,被譽(yù)為昆蟲世界的“智慧之花”。這次實(shí)驗(yàn)提高了我們的動(dòng)手能力和思考能力，也使我們明白了螞蟻的通訊方式之一是依靠氣味，即利用了嗅覺，嗅覺感受器分布在觸角上。此外，螞蟻也會(huì)利用觸角的觸覺功能相互溝通。另外我還知道了通訊在社會(huì)行為中的意義重大，許多弱小的動(dòng)物和性情溫和的草食動(dòng)物都是集群生活的，比如蜜蜂、螞蟻等?？咳后w的力量往往能戰(zhàn)勝天敵的侵襲，有效地保證物種的繁衍。要是沒有了通訊，動(dòng)物的個(gè)體間就無(wú)法取得聯(lián)系。對(duì)群體生活的動(dòng)物來說，孤立的個(gè)體取食和御敵都很困難，不同性別交配繁殖也將受到影響。另外小小的