OPTON的微观世界|第9期 蚂蚁的世界

蚂蚁在我们的日常生活中随处可见，路边的草丛里、树林里甚至是房间里，随处可见蚂蚁成群结对，忙忙碌碌、懵懵懂懂的娇小身影。对于步入中年的大多数80后的小伙伴们来说，童年时光里肯定少不了蚂蚁的陪伴——蚂蚁洞里灌水、破坏蚂蚁巢穴或者静静的观察蚂蚁来来回回搬运食物等，都给童年生活平添了无穷的乐趣。

在这个过程中，不知道大家有没有注意到蚂蚁行为的特征，比如：走路会东张西望、摇头晃脑的，如果将手指静止放在它的面前，它有时会顺着手指爬行，而不是绕路而行。那蚂蚁这种行为特征的表现原因是什么呢？今天小编就带大家一起来看看蚂蚁的世界~

小编和小伙伴在实验室外面的草丛里捉到了几只勤劳、活泼的蚂蚁，然后将其放在装有酒精的EP管里，不到2分钟蚂蚁就蜷缩、醉倒了。将醉倒的蚂蚁取出，用滤纸将酒精吸干，然后利用导电胶将蚂蚁粘在样品桩上。

采用蔡司EVO MA系列的低真空模式，我们对多只蚂蚁进行了观察。可以看出尽管大小有所差异，其结构都是类似的，由头、胸、腹三部分组成，头部有两个触角，眼睛长在头颅两侧，下方有两颗弯曲的牙齿。共有6条腿，每条腿由粗细不同的四节组成，同时身体表面有大量柔毛。接下来，小编就带领大家依次来细致观察蚂蚁的功能部位——眼睛和触角~

对眼睛进行放大，我们可以看到它是由大量单眼组成的复眼，且其表面含有一些细长的绒毛，称为感应毛（sensory hair），对于雌雄蚂蚁来说，其感应毛的长度是不同的，雄性蚂蚁的感应毛比较短，大约为17-25μm，而雌性蚂蚁的感应毛大约为17-90μm，以此为依据，我们可以辨别雌、雄蚂蚁，不幸的是，小编此次捕获的蚂蚁均为雄性。尽管蚂蚁的复眼由大量单眼组成，但是蚂蚁的视野却只有3度，视力也只有人类平均视力的十分之一。原因是人类的眼睛是长在头颅内的，但是蚂蚁的眼睛却被自然界放在了头部的突出部分，几乎不能移动，有点类似于车灯。所以对于蚂蚁来说，面对物体时，只存在面对面看到或者视而不见。但是如果物体静止不动的话，它的眼睛依然接收不到刺激，所以这就解释了为什么当我们长时间静止不动时，蚂蚁会没有目的性的跑到身上来。

看完了眼睛以及如何分辨雌雄之后呢，接下来，小编带领大家一起探究蚂蚁的触角。大家应该都观察过，蚂蚁走路的样子类似于盲人，触角就相当于盲人手里的竹竿，每走一步，都要像盲人一样，用触角不断敲击地面，来探究前面的道路。蚂蚁的触角除了有触觉作用外——探明前面物体的轮廓、形态以及硬度等，还有一个重要作用——嗅觉，即通过闻味道来记路，其表面的软毛及孔洞含有吸收气味的细胞，可以帮助吸收气味。同时蚂蚁在走路时，会从腹部和腿上分泌带有特殊气味的化学物质——信息素，留下痕迹。其他蚂蚁会依据此信息，逐渐聚集到这条路径上来，但是蚂蚁也有喜欢创新的，他们也会发现更短的路径，这样，整个蚁群通过这种信息素进行相互协作，形成正反馈，从而使多个路径上的蚂蚁都逐渐聚集到最短的那条路径上。

不过，最近的研究，还表明如果气味导航失效了，那蚂蚁还有一种定位功能叫做“紫外线导航”。它是依靠太阳的位置，利用天空偏振光来导航。科学家曾做过类似的实验：发现沙漠中的蚂蚁，离开巢穴时，会弯弯曲曲的前进寻找食物，但是归途中，却可以沿直线返回。但是如果让蚂蚁带上“有色眼镜”，结果发现，在波长>400nm的天空光下，蚂蚁会迷路；而波长<400nm的天空下，蚂蚁很快便可以发现回家的路。紫外线的波长是400nm，因此，说明蚂蚁是通过紫外线导航的。由此可见，蚂蚁是利用偏振紫外线导航的，他们的眼睛是天然的偏光导航仪。

基于蚂蚁寻找食物过程中发现路径的行为，Marco Dorigo于1992年在他的博士论文中提出了一种用来在寻找优化路径的机率型算法——蚂蚁算法或者蚁群算法。他的特点就是：通过正反馈。分布式协作来寻找最优路径。它充分利用了生物蚁群可以通过个体间简单的信息传递，搜索从蚁巢至食物间最短路径的集体寻优特征。

基于蝙蝠的夜间飞行，科学家们在飞机上装上了雷达；基于蚂蚁寻找食物的方式，专家们发明了蚂蚁算法。大自然真的是一个神奇的造物主，造就了形态各异的世间万物，每个生物各怀绝技，为你关上了一扇门的同时为你了留了一扇窗。对大自然感到好奇吗？那就追随蔡司扫描电镜的步伐，一起来探索吧~~

下期有什么精彩内容呢？敬请期待吧！