2009年5月11日

探索華夏粗針蟻的科學旅程


成體搬運行為是社會性昆蟲搬運同巢另一成熟個體的行為,本作品透過大量的觀察及實驗,發現華夏粗針蟻會將成體搬運行為,運用在其覓食過程中。

作者/鍾兆晉(任教台北縣立林口國中)

大家都耳聞過紅火蟻的厲害,數年前這個物種入侵台灣,叮咬學童農夫,全台總動員防治而令其名噪一時。但是,大家知道華夏粗針蟻這號角色嗎?

2008 年美國《北卡羅來納州蟲害新聞》(North Carolina Pest News)九月號報導,華夏粗針蟻螫針遠比紅火蟻更令人討厭,尤其被螫時會使人「邊扭邊叫」(twist andshout),該報導主編引用披頭四唱紅的一首歌名傳神地形容了那種感覺。華夏粗針蟻在77 年前入侵美國,叮咬人後造成皮膚腫脹甚至系統性免疫反應,名列害蟲榜單,數個州數十個專家專研牠的生活史、毒理分析、形態、行為和聚落結構;台灣是華夏粗針蟻的原生地,但包括昆蟲學家在內,絕大多數的人對牠的了解卻是一片空白。這個危險的物種究竟有什麼奇特之處?為什麼引起我們全面的追蹤?

緣起—誰是主角?

「你們已經研究過爪哇粗針蟻兩年、蓬萊點琉璃蟻兩年,該換點題材了!」我喜歡創新,提出了這樣的要求,「最近野外的採集有沒有什麼新發現?」「有啊,斑馬!我們懷疑上次跟你提到小型的針蟻不是你說的小細顎蟻!細顎蟻屬的會成隊遊獵,牠們根本就都是單獨覓食!」峰銓和澤君參加科研社訓練久了,學會質疑提問的功夫。「嗯!拿標本來我詳細鑑定一次,單獨覓食的螞蟻我還沒詳細鑽研過,不然我們就來研究牠吧!」

後來,靠著好友林宗岐博士提供的檢索表,再對照日本螞蟻分類資料庫的照片, 我們確定這是華夏粗針蟻(Pachycondyla chinensis)。

照著國中教科書早就教過的科學研究步驟,我們進行下一步——大量的觀察。為了觀察方便,得在人工環境中飼養螞蟻,由於華夏粗針蟻不擅長攀爬,只要把石膏盒稍做修改,就能成功地在實驗室繁殖華夏粗針蟻聚落。透過細心的觀察,我們逐漸了解華夏粗針蟻的種種習性,在觀察中發現了社會性昆蟲聚落維繫的新現象。

去年暑假,我們著手進行將野外採集之聚落移入觀察箱的關鍵步驟(此時野生動物最容易因生物緊迫而大量死亡),發現部分華夏粗針蟻職蟻表現出成體搬運行為(adult transport)。社會性昆蟲聚落在移棲時表現出此行為,雖然並不普遍,但文獻早有記載,因此,我們發現華夏粗針蟻「也有」這種行為,在學術的價值上不是很突出。不過,在接下來的養殖過程中,我們卻觀察到,華夏粗針蟻竟可以將成體搬運行為運用於其覓食過程中,這是文獻上沒有記載的新功能!

華夏粗針蟻的成體搬運行為,不僅出現於聚落移棲時,更出現在每日的覓食活動:一隻發現獵物的職蟻不立即進行覓食,卻直奔回母巢,過一陣子再出巢,大顎叼著一隻成蛹狀瑟縮的職蟻。蛹狀職蟻被放在獵物旁,一陣動作後「甦醒」過來,開始取食獵物並自行回巢。那隻叼著同巢夥伴(nestmate)的職蟻,又「空車」返回巢中,同樣的事再做一次。起初,我們無法掌握成體搬運行為出現的時機,因為其行為過程與覓食模式,不同於其他蟻種。我們的問題來了,而且這些問題還不小:究竟是誰搬運誰?何時決定搬運?搬運的過程固不固定?為什麼用成體搬運協助覓食?成體搬運行為的演化路徑為何?

成體搬運行為

根據霍德伯勒(Hölldobler)與威爾森(Wilson)的定義,社會性昆蟲搬運或拖曳同巢另一個成熟個體的行為,就稱為成體搬運,通常發生在聚落移棲時。在螞蟻的社會,成體搬運行為是一個非常頻繁且固定的行為。成體搬運行為(adult transport)又稱為社會搬運行為(social carrying),此行為散見於針蟻亞科(Ponerinae)、牙針蟻亞科(Myrmeciinae)、矛蟻亞科(Dorylinae)、擬家蟻亞科(Pesudomyrmecinae)、家蟻亞科(Myrmicinae)、琉璃蟻亞科(Dolichoderinae)及山蟻亞科(Formicinae)的部分種類。前人的研究皆認為成體搬運行為發生時,搬運的對象通常限定在年長、病弱、初羽化的工蟻,以及有性生殖蟻。這些能進行成體搬運行為的搬運者,展現出各種搬運的方式,有大顎互咬呈吊掛式搬運的,如Formica sanguinea ,也有咬頸部運送的,如Aphaenogaster cockerelli,還有咬後頭部倒栽蔥式運送的,如Camponotus sericeus;更有被搬運者成蛹狀,腹部朝上由搬運者啣著大顎移動的,如Camponotus socius;尤有甚者,如Polyrhachis dives職蟻,搬運不同階級個體還運用不同方式。【更詳細的內容,請參閱第473期科學月刊】

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