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2021-07-01化學物質操控大師! 螞蟻的行為與化學訊息物質 619 期

Author 作者 顧世紅/國立自然科學博物館研究員。

螞蟻群體具有高度分工合作的社會性結構,其中包含有一個或一個以上的蟻后、許多工蟻、雄蟻、兵蟻等。研究顯示,螞蟻群體內的個體間,以及螞蟻與其他生物可通過各種化學訊息物質進行溝通,而螞蟻的觸角可說是感知化學訊息物質的第三隻眼睛,以下就來介紹螞蟻的各種行為與分泌的化學訊息物質吧!

 

化學訊息物質的感應器官─螞蟻的觸角


當我們吃東西的時候,有時會不小心遺落一些食物碎屑,如果沒有及時清理,通常過沒多久,成群結隊的螞蟻雄兵們就會往這些碎屑聚集,牠們會一個緊跟一個搬運食物,而牠們行走的路徑似乎都是同一條固定的路線。對此我們不禁感到好奇,是什麼原因使這些螞蟻都走在同一條路徑上呢?經過科學家的研究發現,原來工蟻分泌的蹤跡費洛蒙起了十分重要的作用,而感知此類費洛蒙的正是螞蟻的觸角(圖一)。

 
圖一:螞蟻可透過觸角進行彼此交流。(作者提供)


雖然螞蟻的視力並不發達,但牠們在完全黑暗的蟻巢內仍可自由活動(圖二)。螞蟻會利用觸角識別各種不同的化學訊息物質,進而執行各式各樣的活動,牠們的觸角既可識別釋放於空氣中的揮發性物質,也能透過直接接觸非揮發性物質,從而作出某種特定的行為反應。

 
圖二:圖為典型的螞蟻巢穴。(作者提供)
 

螞蟻靈敏的觸角能使牠們快速地感應到食物碎屑的存在,每當出外覓食時,牠們就會沿路分泌蹤跡費洛蒙,建構出一條「氣味走廊」。蹤跡費洛蒙具有種間特異性強的特點,即使不同種類螞蟻的蹤跡費洛蒙路徑交織在一起,螞蟻們也不會發生混亂和迷路,牠們會按照各自的蹤跡費洛蒙路徑定向移動。另外,由於蹤跡費洛蒙的保存時間不長,因此搬運食物的螞蟻雄兵們必須邊走邊分泌費洛蒙,以加強逐漸消失的氣味濃度。

如果食物和來往的螞蟻數目都很多,就會形成範圍較寬,濃度也較濃的氣味走廊,使其可以保存較長時間,直到螞蟻們將食物搬運完後,氣味走廊才會逐漸消失。有學者發現,若將螞蟻的觸角切除,牠們就會失去沿著氣味走廊找尋食物的能力,進一步證實了螞蟻透過觸角認知化學訊息物質的世界。

 

化學訊息物質的分泌與功能

螞蟻的身體內有多個具外分泌功能的腺體,一般來說,與找尋食物相關的蹤跡費洛蒙由螞蟻腹部末端的肛門所分泌,但某些螞蟻腳爪間也會分泌費洛蒙,例如黑山蟻(Formica fusca,圖三)腳爪間所泌的費洛蒙,具有告知蟻巢位置的功能。通常蟻巢入口處的費洛蒙濃度較高,螞蟻可透過其濃度的變化,掌握巢穴的入口位置。……【更多內容請閱讀科學月刊第619期】

圖三:黑山蟻腳爪間分泌的費洛蒙,具有告知蟻巢位置的功能。(Mathias Krumbholz, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons)