織工蟻不可思議的協作

 

(https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(25)00939-X)

 從非洲熱帶地區到南太平洋的島嶼，一些織工蟻（Oecophylla smaragdina）在樹叢中生存——它們用活葉雕刻出多層巢穴。然而，為了將樹葉黏合成複雜的巢穴，織工蟻群體必須齊心協力，將比自身大得多的樹葉彎曲成合適的形狀。想想就讓人難以置信。

這種協作建造的另一個令人印象深刻的特徵：每隻織工蟻在群體中拉動葉子時，其力度遠大於單獨行動時。織工蟻的黏足和協調一致的腿部運動提高了它們的集體效率——這項發現或將為如何建造和協調協同工作的機器人群體提供新的思路。

這項發現之所以引人注目，是因為它展現了螞蟻和人類在團隊合作上的巨大差異。 19世紀末，法國農業工程師林格曼(Max Ringelmann)透過拔河實驗發現，隨著團隊規模的擴大，人們往往會變得不那麼努力，這可能是因為缺乏動力或協調性，稱之為林格曼效應。螞蟻給林格曼效應提供了例外。

當織工蟻爬上熱帶果樹為整個群體建造新巢時，它們通常會組成多達十幾隻螞蟻組成的“蟻鏈”，將樹葉拉成捲曲的形狀。然後，它們用幼蟲吐出的絲將樹葉縫合，或說「編織」在一起。

螞蟻早已為所謂的林格曼效應提供了例外。例如，在熱帶森林中運送獵物的軍蟻在集體協作時，每個個體所能承載的重量比單一螞蟻單獨行動時更大——這種效應被稱為「超效率」。然而，先前對螞蟻集體力量的研究僅僅測量了整體效應，而沒有測量單一螞蟻所施加的力量。由於織工蟻的團隊規模較小，因此或許可以測量它們的個別努力。當織工蟻爬上熱帶果樹為整個群體建造新巢時，它們通常會組成多達十幾隻螞蟻組成的“蟻鏈”，將樹葉拉成捲曲的形狀。然後，它們用幼蟲吐出的絲將樹葉縫合，或說「編織」在一起。

從澳洲東北部收集的六個織工蟻蟻群，每個蟻群最多有5000隻織工蟻。在實驗室用人造葉子讓研究人員能夠研究織工蟻如何單獨和群體工作。將紙片剪成葉子的形狀，並用一條細線將每片假葉子的尖端連接到一個測力裝置上。當織工蟻試圖彎曲其中一片葉子的尖端時，細線會拉動測力裝置，記錄拉力的大小。單隻織工蟻拉動葉子的力量幾乎是其體重的60倍。但成群結隊時，每隻織工蟻拉動葉子的力量都達到了其體重的103倍。

由於協調一致的拉動和步法，螞蟻鏈條的運作機制就像棘輪一樣。首先，一隻螞蟻抓住一片葉子的邊緣，彎曲雙腿用力拉動。然後，第二隻螞蟻抓住第一隻螞蟻的腰部，伸直雙腿，彷彿要牢牢抓住。螞蟻的姿勢會根據它們在鏈條中的位置而有明顯的差異。

織工蟻的腳掌特別粘，這要歸功於它們能分泌液體的可膨脹腳墊。 它們就像動物界的黏腳大師。螞蟻鏈類似棘輪的假設。這種黏性提供了一個堅固的錨點，使前面的螞蟻能夠施加更大的力量而不會滑落，螞蟻們透過一些腿部動作充分利用了這一點。當第三隻螞蟻加入鏈條的後方時，它就採取了錨定姿勢，使前面的兩隻螞蟻能夠比單獨行動時更加用力地拉動。