小時候在書里看到這么一句話：“動物和人的區(qū)別，就是人類會使用工具”，當時我仿佛一下明白了人類作為萬物之靈的優(yōu)越性。但到了讀博士時，我又看到大量文獻資料——原來，許多動物也都會使用工具。
更沒想到的是，我自己還親眼見證、親自研究了一些動物是如何巧妙地利用工具，從而喝到糖水，或者鋪路越過障礙，或者保護自身以免被淹死……
說起使用工具的動物，人們似乎很少在第一時間就想到小小的昆蟲，但其實，它們是利用工具的主要動物類群。我們最早觀察到昆蟲使用工具，其實是出自一個非常偶然的過程。
2015年，我們實驗室采集了一些紅火蟻（Solenopsis invicta）進行防治試驗。在滴加糖水喂食紅火蟻時，我們觀察到一個有趣的現(xiàn)象：紅火蟻會搬運一些土壤顆粒，投到液滴的邊緣，甚至會不斷拉扯液滴邊緣的顆粒，最終打破整個液滴的張力。
紅火蟻將土壤顆粒搬到水滴邊緣，最終打破了水滴的張力| 參考資料[2]
在人看來，這不過是一顆小小的水珠，但從螞蟻的角度來看，一滴糖水不僅體積巨大，還充滿了危險。水珠表面的水分子會受到內(nèi)部水分子的吸引力，緊緊地向水珠內(nèi)部收縮，這種促使液體表面收縮的力被稱作“表面張力”。倘若螞蟻不慎碰到水珠，就可能被吸入水中，從而溺水身亡。
因此，我們猜測紅火蟻將土壤顆粒投入液滴，可能是為了減少液體的張力，防止自己被液滴淹死。
2020年，另外一組科學家通過試驗證明，紅火蟻的近緣物種黑火蟻（Solenopsis richteri）利用土壤修建虹吸管，從而取食糖水——而這一行為確實能幫助螞蟻應(yīng)對糖水的張力，從而更順利地吸食液體食物（Zhou et al. 2020）。
黑火蟻搬運土壤顆粒，修建虹吸管，從而取食糖水| 參考資料[3]
虹吸原理，圖中倒U形的管狀結(jié)構(gòu)即虹吸管 |wikipedia
其它一些切葉蟻亞科的螞蟻，也會利用不同材料（工具）取食糖水。這類螞蟻的共同特點是胃部不能儲存大量液體食物，因此借助于吸水性強的材料來搬運液體食物，或打破液體的張力。
工蟻（紅色箭頭）搬運不同材料工具| 參考資料[4]
此外，我們還發(fā)現(xiàn)了紅火蟻利用工具的另一種形式。
在篩選紅火蟻驅(qū)避劑的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，很多驅(qū)避劑能在較長時間內(nèi)阻止紅火蟻進入處理的區(qū)域，但如果給紅火蟻提供一些土壤顆粒，情況就變得不同——它們會搬運土壤顆粒，覆蓋住涂有驅(qū)避劑的表面，并在土壤顆粒上行走，這樣它們就不會直接接觸驅(qū)避劑，使得驅(qū)避劑失去效果（Wen et al. 2016）。
一個小秘密：我們常常使用的風油精，就是一種效果很好的紅火蟻驅(qū)避劑。
在接下來的研究中，當我們把驅(qū)避劑變成液體石蠟（凡士林）或雙面膠表面時，無一例外的，紅火蟻也會搬運顆粒物，覆蓋這些表面。通過這些研究，我們認為，紅火蟻使用各種顆粒（工具）覆蓋這些不能直接行走的表面，非常類似于人類通過搭橋和鋪路越過障礙的行為（Wen et al. 2021）。
紅火蟻是入侵我國的重要害蟲。它們的適應(yīng)性很強，農(nóng)田、城市綠地、荒地、林草地都是它們理想的棲息地。很不幸，這些螞蟻極具攻擊性，對人類和其它生物會造成很大的危害。
對人而言，紅火蟻的叮咬會造成皮膚紅腫、化膿、疼痛，嚴重情況下還可引起過敏休克，甚至死亡。紅火蟻還會叮咬禽畜，取食農(nóng)作物的種子果實根莖等，從而破壞農(nóng)業(yè)林業(yè)的生產(chǎn)。此外，在紅火蟻入侵的地區(qū)，生態(tài)多樣性、公共設(shè)施也都會受到威脅和破壞。
在此，強烈推薦一個關(guān)于紅火蟻的科教影片《阻擊紅火蟻》，該影片介紹了華南農(nóng)業(yè)大學陸永躍教授領(lǐng)導的科研團隊對紅火蟻的狙擊，獲得了中國電影制片人協(xié)會第二屆中國科普科幻電影周（展）銅獎。
我們最近的研究發(fā)現(xiàn)，紅火蟻還會搬運顆粒覆蓋涂有某些殺蟲劑（魚藤酮和氟蟲腈）的表面，從而減少與殺蟲劑的直接接觸，使得殺蟲劑沒那么有效（Wen et al. 2022），因此，在選用殺蟲劑時，篩選出不能觸發(fā)顆粒覆蓋行為的殺蟲劑就顯得很重要。
此外，紅火蟻覆蓋粘性表面的特殊行為，也為紅火蟻的監(jiān)測提供了一種新的方式（文超等，2022）。
紅火蟻搬運顆粒，覆蓋殺蟲劑（魚藤酮）表面 | 參考資料[6]
有趣的研究發(fā)現(xiàn)背后，往往是看起來有些枯燥乏味的實驗室工作。一直以來，我們希望讓更多人了解紅火蟻的危害，了解防治它們的方法和有趣的行為。
去年，湖南衛(wèi)視金鷹卡通的攝制組走進了我們的實驗室，拍攝了一期節(jié)目，取得了不錯的反響。今年，好友Horace根據(jù)我們的研究制作了可視化的小視頻，短短兩天就在推特等社交媒體獲得了近百萬的播放量。這些媒體為我們的研究走出實驗室提供了很多機會。
作為果殼網(wǎng)的骨灰粉，也非常開心能有機會交流我們的研究。也許有一天，看過這些科普文章視頻的人里，會出現(xiàn)下一個治理蟲害的高手。
參考文獻
[1]Auersperg A M I, Szabo B, Bayern A M P V, et al. 2012. Spontaneous innovation in tool manufacture and use in a Goffin’s cockatoo. Current Biology, 22(21): R903–R904.
[2]Wang C, Chen X, Linda M H B, et al. 2018. How do groups of red imported fire ants (Hymenoptera Formicidae) feed on a droplet of sugar water. Insect Science, 25(3): 499–507.
[3]Zhou A, Du Y, Chen J. 2020. Ants adjust their tool use strategy in response to foraging risk. Functional Ecology, 34(5): 2524–2535.
[4]Lorinczi G, Módra G, Juhász O, et al. 2018. Which tools to use? Choice optimization in the tool-using ant, Aphaenogaster subterranea. Behavioral Ecology, 29(6): 1444–1452.
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[6]Wen C, Shen L, Chen J, et al. 2022. Red imported fire ants cover the insecticide-treated surfaces with particles to reduce contact toxicity. Journal of Pest Science, doi: 10.1007/s10340-021-01474-0.
[7]Wen Y, Ma T, Chen X, et al. 2016. Essential balm: A strong repellent against foraging and defending red imported fire ants (Hymenoptera: Formicidae). Journal of Economic Entomology, 109(4): 1827–1833.
[8]文超、王偲、馮瑩、秦文權(quán)、薛克娜、陳偉光、林瑋、溫秀軍。2022. 一種快速檢測紅火的發(fā)生的方法和裝置。CN112640865B
作者：文超、王偲
編輯：Cloud、游識猷
