火蚂蚁群遇洪水相拥形成救生筏 避免溺亡

据美国国家地理网站报道，美国佐治亚理工学院的科研组对火蚂蚁进行了实验室研究，发现这种蚂蚁在遇到洪水时会自发形成“救生筏”，借助体毛形成的一层空气膜，确保每一个成员都能幸存下来。火蚂蚁群形成漂浮物后，它们的性质更像液体，而不是蚂蚁本身。
火蚂蚁救生筏
当一座城市遭遇洪水时，人们会把沙袋一个个堆起来，抬高防洪堤。然而当火蚂蚁群遇到洪水时，它们会相互“手挽手”聚集在一起，组成一个“救生艇”，正如图中所示。现在最新研究展示了火蚂蚁是如何完成这项惊人壮举的。
佐治亚理工学院的工程学教授大卫·胡和研究生内森·米洛特曾听新闻报道上说，野外一个由火蚂蚁组成的救生筏一直持续了好几周。米洛特说：“它们会把蚁群的所有卵都集中到一起，穿过地下通道逃生，如果洪水已经淹没地面，它们会立刻彼此相拥在一起，组成一个巨大的救生筏。”他们同佐治亚理工学院的系统工程学教授克雷格·托维一起收集了一些火蚂蚁，然后把它们浸泡在水里，看一看会发生什么情况。
不到2分钟这些小东西就“携起手来”，组成一个可以确保所有蚂蚁安全的漂浮结构。通过这种方法，即使位于漂浮结构最下方的蚂蚁也能幸存下来，这是因为蚂蚁身体上的微小茸毛禁锢住一些空气，形成一层空气膜。米洛特说：“即使它们位于漂浮物最下面，它们也不会因为被水淹没而窒息死亡。”有关火蚂蚁救生筏的研究成果发表在4月25日的《美国国家科学院院刊》杂志上。
从实验期间拍摄的这张照片上看，500只火蚂蚁组成的救生筏漂浮在水面上。米洛特表示，当一群蚂蚁被放在水里时，位于蚁团最上方的蚂蚁会设法逃离蚁团。但是当它们到达边缘却找不到陆地时，“蚂蚁通常会掉头重新爬向中间。当它意识到已经到达边缘时，已经有其他蚂蚁爬到了它上面，迫使它成为漂浮物的底层组成部分”。通过这种方式，那些试图单独逃生的蚂蚁被限制在蚁群内部，变成救生筏的一部分。
最终形成的漂浮物的浮力很大，研究人员试图用一根树枝把它压进水里，结果并未成功。在这种“混乱”过程中，蚂蚁的肌肉发生收缩，这使漂浮物的浮力变小一些，但是捕捉空气的效果更好，它们通过这种方式防止自己溺水而亡。
米洛特表示，当研究人员把蚂蚁放进一个干广口瓶里，然后旋转这个容器，蚂蚁就会不断翻滚形成球状，像滚雪球一样越滚越大。利用镊子轻而易举就能把蚂蚁球夹起来，淹没蚂蚁。在水下，蚂蚁球捕捉的空气形成的气泡显现出来。如果把这个蚂蚁球放在水面上，它就变成一个漂浮物。
即使是一只蚂蚁被置入水下，例如这只蚂蚁，它产生的浮力也能使它摆脱水的束缚，这是因为它身体上的茸毛使它周围形成一层空气膜。肥皂和其他表面活性剂能减少水的表面张力，从而降低蚂蚁的浮力。为了研究蚂蚁的外骨骼是如何捕捉空气的，该科研组需要用力把蚂蚁压入水里。米洛特说：“我们能让蚂蚁呆在水下的唯一方法就是在它腰间系一条弹性带子，另一头系上重物。”
试验期间，一只蚂蚁停在水面上。研究人员发现，尽管单个蚂蚁的密度比水大，但是由于表面张力和蚂蚁拥有不易被水沾湿的脚，单个蚂蚁仍能在水面上行走。然而水的表面张力非常微弱，很难支撑更大的物体，因此蚂蚁救生筏能在水面上漂浮的问题一直是个谜。不过这个问题的答案就是：当蚂蚁连接在一起组成漂浮物时，它们的集体抗水能力其实比单个蚂蚁的总抗水能力增大了30%。
火蚂蚁是科学家观察到的唯一一种会形成救生筏的蚁类。但是众所周知，有多种蚂蚁能形成类似城堡或桥梁的结构。佐治亚理工学院的这个科研组发现，火蚂蚁簇的性质就像流体，具有一些可以预言的物理特征：火蚂蚁簇的密度是水的五分之一，但其表面张力是水的10倍，粘性是水的1000万倍。事实上蚂蚁簇的性质更像油灰，而不像蚂蚁本身。米洛特说：“你拿起蚁球，会发现它的质地跟柔软的油灰一样。你可以挤压它。也能把它抛入空中，蚂蚁仍会紧紧抱成团，不会散开。”
对形成漂浮物的蚂蚁进行观察后，该科研组把漂浮物冷冻在液氮里，对其整体结构进行研究。他们发现蚂蚁“手挽手”集结在一起，一只蚂蚁紧紧抱住另一只蚂蚁的腿，或者用颚咬住对方的腿，就如上面的显微图片所示。不管用哪种方法，形成蚂蚁救生筏是件需要技巧的活：蚂蚁“握紧”对方而不会伤到对方的最大力气大约是体重的400倍，论文作者写道：“这显然比蚂蚁依附在其他复杂物体表面的力量更弱。”
科学家在上面说，当火蚂蚁聚集在一起时，它们的性质更像液体。论文作者表示，假设一群火蚂蚁就是液体，每只蚂蚁代表一个分子，一个蚂蚁救生筏就像一滴油在水面上散开。当然，蚂蚁“滴”的表现并不完全遵循既定规律，单个蚂蚁在救生筏里随意移动，这并不像单个油分子。