蚂蚁溺水行为观察与实验

朱炫睿 曾莎 冉浩

关于蚂蚁在水中是否会游泳，一直都有不同的说法。对于体形不同的蚂蚁，所谓的游泳是区别明显的。对于体形较大的蚂蚁，如日本弓背蚁（Camponotusjaponicus），因其身强力壮，水的表面张力对其的粘滞作用较小，所以日本弓背蚁可以在水中游泳;对于体形较小的蚂蚁，如草地铺道蚁（Tetramoriumcaespitum）、宽结大头蚁（Pheidolenodus），水的表面张力严重影响了其在水面的运动，与其说草地铺道蚁和宽结大头蚁在水面游泳，不如说是在危险的“沼泽”中艰难行进。冉浩在其《蚂蚁之美：进化的奇景》中认为：一些蚂蚁能短时间涉水，少数蚂蚁拥有不错的游泳或潜水能力，如苏式多刺蚁（Polyrhachissokolova）、施密茨弓背蚁（Camponotusschmitzi）。

笔者在验证蚂蚁是否会游泳时，观察到了蚂蚁游泳、溺水淹死、蚂蚁营救溺水同伴等现象。根据观察，大多数蚂蚁畏水，不会主动去游泳;蚂蚁会游泳，但会被淹死;蚂蚁营救溺水同伴是普遍行为，但蚂蚁不会冒险盲目施救。

一、蚂蚁溺水的原因

洪水淹巢、意外落水、渡水逃亡、雨滴覆盖，都是蚂蚁可能溺水的原因。蚂蚁通过腹部的气孔呼吸，当气孔被水堵塞时，蚂蚁会发生溺水。

蚂蚁被雨滴覆盖或被树上滴下的露水覆盖，是自然界存在的现象。对于体形较小的蚂蚁，如草地铺道蚁和宽结大头蚁，被水滴覆盖包裹后，水的表面张力会将蚂蚁紧紧吸附住（图1）。用吸管挤出水滴模拟雨滴，草地铺道蚁和宽结大头蚁被水滴覆盖后，有时会出现不能及时挣脱水滴吸附的现象，从而发生溺水。

二、蚂蚁溺水的假死与真死

早在100多年前，福列尔德（AdeleM.Fielde）就进行了黑弓背蚁（Camponotuspennsylvanicus）浸没、复活实验：7只黑弓背蚁（北美）在10℃蒸馏水中浸泡了8天（192小时），4只从假死状态中复活且完全恢复，并被送回它们的同伴中;浸没后恢复的蚂蚁，是同类中“身材高大”的。

蚁学家博尔特·霍尔多布勒（BertH·lldoler）和爱德华·威尔逊（EdwardO.Wilson）认为：多数蚂蚁溺水沉入水底数小时甚至数天后，打捞出水后可以复活。

为了观察日本弓背蚁的溺水复活能力，笔者进行了以下溺水复活实验（表1）。

溺水的日本弓背蚁被打捞出水后不会立即复活，由假死状态到复活是一个缓慢的过程。一般需要2～3天或更长时间，日本弓背蚁才能艰难地站立起来并步履蹒跚地爬走。在240小时组实验中，出水11小时后，观察到10只日本弓背蚁静躺，只有足部能运动，但无法站立。2天后，有10只日本弓背蚁可以爬行;3天后，有24只日本弓背蚁复活，其中13只可以活跃地爬行。通过以上观察实验，可以得出：日本弓背蚁在水中假死极限时间为10～12天。实验说明，在特定的低温环境中，日本弓背蚁具有强大的假死后复活能力。溺水时间过长，日本弓背蚁会从假死状态发展为真正的死亡。

三、抗溺水：团队的力量

发生溺水时，草地铺道蚁和宽结大头蚁均会抱团，形成“蚁筏”漂浮在水面（图2）。

草地铺道蚁、宽结大头蚁体形小，个体的力量微不足道，只有结成团队，才能以团队的力量来有效抵御外界的不利侵害。溺水时，蚂蚁抱成团，能够长时间漂浮在水面，获得的逃生机会要比单个蚂蚁大很多。实验发现，这种团队合作倾向与蚂蚁的体形呈负相关，即体形小的蚂蚁更容易抱团。这一特点在发生溺水时显现得尤为突出。

而日本弓背蚁是一种喜欢单独行动的蚂蚁。这种体形大的蚂蚁，个体能力强，六肢强壮有力，爬行迅速，团队合作性弱。在发生溺水时，未观察到日本弓背蚁发生抱团现象，它们是游泳健将，各自在水面游动，寻找逃生机会。

四、溺水营救

蚂蚁是社会性昆虫，互助行为融入漫长的进化中，营救处于危险中的同伴是一种自发行为。但实验发现，蚂蚁不会不顾一切地去营救同伴。蚂蚁营救、打捞溺水的同伴时，显得小心翼翼，会左右爬移观察、试探，频繁用头上的一对触角去试探周围的情况及溺水同伴的情况。当找到合适时机，蚂蚁会咬住溺水同伴的身体，把同伴拖上岸。当蚂蚁在营救溺水同伴时，会有其他蚂蚁在周边爬来爬去，帮助营救溺水同伴。

为进一步观察蚂蚁营救溺水同伴，笔者专门设计了具有一定难度的营救实验：用竹牙签模拟自然界水面上的植物藤或树枝，牙签末端距离水面高度以实验蚂蚁体形长度为参照（图3）。以宽结大头蚁为例，实验用的宽结大头蚁体长为4毫米左右，牙签末端距离水面的高度则依次为4毫米（一个蚂蚁体长）、6毫米（一个半蚂蚁体长）和8毫米（两个蚂蚁体长）。

牙签末端距离水面4毫米时，正好是宽结大头蚁的一个体长高度，宽结大头蚁借助两只后足攀住牙签，可以轻松地把一对前足伸到水里。大量重复实验显示，当发现有溺水同伴漂过时，宽结大头蚁总是会立即用前足拉住溺水同伴，多次尝试用上颚叼住溺水同伴的合适部位。有时会因用力不对或六足没配合好，溺水同伴又漂走了，导致营救不成功。叼住溺水同伴后，施救蚂蚁要使出全力，将溺水同伴拖离水面。当溺水蚂蚁被救起后，会有其他的蚂蚁围在周围“照顾”，帮助溺水蚂蚁及早恢复。在营救溺水蚂蚁过程中，施救蚂蚁首先要确保自己能攀住牙签，确保自己不会在营救过程中落水。

宽结大头蚁工蚁在救落水同伴时，若接触不到落水同伴，会找来兵蚁帮忙。兵蚁体长要比工蚁多出3毫米左右，具有“身高”优势（图4）。

牙签末端距离水面6毫米时，是宽结大头蚁的一个半体长高度。当宽结大头蚁发现下面有溺水蚂蚁时，宽结大头蚁会用两只后足攀住牙签，悬伸身体，伸出前足，多次试图去拉住溺水蚂蚁，但发现够不着溺水同伴时，也只好作罢。

牙签末端距离水面8毫米时，这是宽结大头蚁的两个体长高度。这时溺水蚂蚁也会被牙签上的施救蚂蚁发现，但施救蚂蚁不会有营救行为。此种溺水情景，超出了蚂蚁的施救能力。

通过多次观察发现，蚂蚁发现溺水同伴時，不会奋不顾身地爬到水里去营救溺水同伴。施救蚂蚁只会在自身安全有保证的情况下，才做出营救行为。

五、施救次序

蚂蚁营救溺水同伴是否存在先后次序？

通过以下6组实验（各重复5次）观察，发现存在先后次序。

1.溺水的宽结大头蚁蚁后和工蚁将溺水的宽结大头蚁蚁后和溺水工蚁并列放置在一起，观察发现，宽结大头蚁兵蚁和工蚁们先去营救蚁后，它们围在蚁后周围，用触角抚摸蚁后的身体。它们齐心协力把蚁后救起后，才去营救工蚁。

2.溺水的宽结大头蚁蚁后和兵蚁将溺水的宽结大头蚁蚁后和溺水兵蚁并列放置在一起，观察发现，宽结大头蚁兵蚁和工蚁们先救蚁后。

3.溺水的宽结大头蚁工蚁和兵蚁将溺水的宽结大头蚁工蚁和溺水兵蚁并列放置在一起，观察发现，宽结大头蚁兵蚁和工蚁们在营救溺水的工蚁和兵蚁同伴时，没有先后次序，有时先救工蚁，有时先救兵蚁。

4.溺水的草地铺道蚁蚁后和工蚁将溺水的草地铺道蚁蚁后和溺水工蚁并列放置在一起，观察发现，草地铺道蚁工蚁们发现溺水的蚁后和工蚁时，先救蚁后。

5.溺水的玉米毛蚁蚁后和工蚁将溺水的玉米毛蚁蚁后和溺水工蚁并列放置在一起，观察发现，玉米毛蚁工蚁们先去营救蚁后。

6.溺水的日本弓背蚁蚁后和工蚁将溺水的日本弓背蚁蚁后和溺水工蚁并列放置在一起，观察发现，日本弓背蚁工蚁们先去营救蚁后。

对于先救蚁后这个现象，可能的解释是蚁后繁殖后代，是蚂蚁种群生存、数量增长的关键。蚁后死亡，可能影响到整个种群，因此救援蚁后的优先级更高。笔者猜测这可能和蚁后释放的与身份有关的气味、召集信息素等有关。

六、结论

1.蚂蚁会游泳，但大多数蚂蚁畏水，少数蚂蚁擅长游泳。

2.蚂蚁溺水假死，在一定的温度环境下，可长时间保持假死状态。打捞出水后，可观察到复活现象。日本弓背蚁在5℃水中假死极限时间为10～12天。

3.在超出自身能力或自身安全得不到保证的情况下，蚂蚁不会营救落水同伴。

4.劳动品级蚁和蚁后（繁殖品级蚁）同时溺水时，蚂蚁先救蚁后。