在有毒的殺蟲劑表面大搖大擺，入侵紅火蟻是怎麼做到的？

小時候在書里看到這麼一句話：「動物和人的區別，就是人類會使用工具」，當時我彷彿一下明白了人類作為萬物之靈的優越性。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……

「大蟻」治水

説起使用工具的動物，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羣。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，我們實驗室採集了一些紅火蟻（Solenopsis invicta）進行防治試驗。在滴加糖水餵食紅火蟻時，我們觀察到一個有趣的現象：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部水分子的吸引力，緊緊地向水珠內部收縮，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，可能是爲了減少液體的張力，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形的管狀結構即虹吸管 | 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，因此藉助於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]

「蟻公」移山

此外，我們還發現了紅火蟻利用工具的另一種形式。

在篩選紅火蟻驅避劑的過程中，我們發現，很多驅避劑能在較長時間內阻止紅火蟻進入處理的區域，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，覆蓋住塗有驅避劑的表面，並在土壤顆粒上行走，這樣它們就不會直接接觸驅避劑，使得驅避劑失去效果（Wen et al. 2016）。

一個小祕密：我們常常使用的風油精，就是一種效果很好的紅火蟻驅避劑。

在接下來的研究中，當我們把驅避劑變成液體石蠟（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，非常類似於人類通過搭橋和鋪路越過障礙的行為（Wen et al. 2021）。

實用意義

紅火蟻是入侵我國的重要害蟲。它們的適應性很強，農田、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，取食農作物的種子果實根莖等，從而破壞農業林業的生產。此外，在紅火蟻入侵的地區，生態多樣性、公共設施也都會受到威脅和破壞。

在此，強烈推薦一個關於紅火蟻的科教影片《阻擊紅火蟻》，該影片介紹了華南農業大學陸永躍教授領導的科研團隊對紅火蟻的狙擊，獲得了中國電影製片人協會第二屆中國科普科幻電影周（展）銅獎。

我們最近的研究發現，紅火蟻還會搬運顆粒覆蓋塗有某些殺蟲劑（魚藤酮和氟蟲腈）的表面，從而減少與殺蟲劑的直接接觸，使得殺蟲劑沒那麼有效（Wen et al. 2022），因此，在選用殺蟲劑時，篩選出不能觸發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]

有趣的研究發現背后，往往是看起來有些枯燥乏味的實驗室工作。一直以來，我們希望讓更多人瞭解紅火蟻的危害，瞭解防治它們的方法和有趣的行為。

去年，湖南衞視金鷹卡通的攝製組走進了我們的實驗室，拍攝了一期節目，取得了不錯的反響。今年，好友Horace根據我們的研究製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.

[5]Wen C, Chen J, Qin W, et al. 2021b. Red imported fire ants (Hymenoptera: Formicidae) covered inaccessible surfaces with particles to facilitate food search and transportation. Insect Science. 28(6): 1816-1828.

[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、薛克娜、陳偉光、林瑋、温秀軍。2022. 一種快速檢測紅火的發生的方法和裝置。CN112640865B

作者：文超、王偲

編輯：Cloud、遊識猷

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