
当一只织叶蚁抓住“叶子”卷曲的尖端时,另外两只蚂蚁会紧紧抓住它。图片来源:CHRIS R. REID
从非洲热带地区到南太平洋岛屿,有几种织叶蚁在树丛间安家,用新鲜的树叶建造层层叠叠的家园。为了将叶子黏合成精巧的巢穴,织叶蚁必须通力合作,才能将比自身大得多的叶片弯曲成所需形状。
一项8月12日发表于《当代生物学》的研究直接测量了这种合作的益处,清晰展示了群体的优势,发现每只织叶蚁在群体中拉动叶子比单独工作时要用力得多。
“这真是非常不可思议。”论文通讯作者、澳大利亚麦考瑞大学的Chris Reid说。
美国佐治亚理工学院的机械工程师David Hu说,这一发现揭示了蚂蚁与人类在团队合作方面的巨大差异。19世纪末,法国科学家在拔河实验中发现,随着团队规模的扩大,人们的努力程度往往会下降,这可能是由于动力或协调性的丧失。而蚂蚁是个例外,例如,热带森林中的行军蚁在协作时,每只蚂蚁承载的重量可能比其单独能承受的要多。然而,此前关于蚂蚁集体力量的研究只能测量整体效果,无法测出单只蚂蚁施加的力。
Reid认为,在织叶蚁身上测量个体用力程度或许是可行的,因为它们团队规模较小。当这些蚂蚁爬上热带果树为群落建造新巢时,常常会形成由十几只蚂蚁组成的链条,将树叶拉成卷曲的形状。为研究弯曲树叶的力量,研究人员从澳大利亚东北部收集了6个蚁群,每个蚁群有多达5000只织叶蚁。他们将纸片剪成树叶形状,并用一根细金属丝将每片假叶子的尖端连接到一个测力装置上。当织叶蚁试图弯曲树叶尖端时,金属丝就会拉动测力装置,记录下力的大小。研究人员发现,单只蚂蚁拉动树叶的力量接近其体重的60倍;但在群体中,每只蚂蚁的拉力达到其体重的103倍。
论文作者、英国帝国理工学院的David Labonte提出,织叶蚁群体合作时形成的链条像棘轮一样运作,在链条中,一只蚂蚁抓住叶子边缘,弯腿用力拉;接着,第二只蚂蚁抓住第一只蚂蚁,伸直腿。由于有可分泌液体的脚垫,织叶蚁的脚特别黏,这种黏性为它们提供了稳定的锚点。当第三只蚂蚁加入链条时,它会采用锚定的姿势,从而使前两只蚂蚁能够比单独工作时更用力。
下一步,该团队计划探究蚂蚁究竟是如何协调腿部动作从而在不打滑的情况下转移负载物的。Reid表示,织叶蚁的策略可为重物搬运机器人的研发带来启示。(王体瑶)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.07.038
《中国科学报》 (2025-08-14 第2版 国际)