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它们可能无法一跃跳过高楼,但切叶蚁是昆虫超级英雄,它们能够携带相当于自身体重六倍的树叶碎片,在借来的地方培育真菌。但这些魅力十足的生物如何确定它们用下颌雕刻出的碎片的大小呢?
他们是把自己的身体当作一把简单的尺子,还是利用身体位置的信息来调整切割的距离,在肢解叶子时适应叶子的厚度?
德国维尔茨堡大学的弗拉维奥·罗塞斯(Flavio Roces)知道昆虫在雕刻不同厚度的封口膜时会改变切口的轨迹,因此决定找出蚂蚁如何控制它们修剪部分的大小。他和他的同事 Daniela Römer 和 Rebecca Exl(同样来自维尔茨堡大学)在《实验生物学杂志》上发表了他们的发现:每只蚂蚁在旋转身体时用后腿抓住叶子边缘,从而跟踪叶子边缘的位置因为他们修剪以切割出完美的叶子部分。
研究人员首先需要了解昆虫如何剪掉规则的叶子碎片。用石蜡膜制成的 Exl 假叶(一层用于薄叶(0.13 毫米),三层用于厚叶(0.38 毫米))用压碎的荆棘叶或玫瑰油擦拭它们,使它们对蚂蚁更具吸引力,并将它们安装在觅食区实验室的 Atta sexdens蚁群。一旦蚂蚁爬上船,Exl 就收回了伪叶并将其放置在摄像机前以记录蚂蚁的动作。
最初,蚂蚁沿着叶子的边缘躺着,后腿和中腿在最靠近边缘的一侧抓住封口膜。然后,它向上一剪,身体逐渐旋转直至直立,同时划出一道弧线,在身体几乎垂直的时候,将第二条后肢贴在了身上。
当蚂蚁继续切割时,它进一步旋转,最终将第一后肢从叶边缘释放,同时仍然抓住第二后肢,直到将身体旋转180度后,通过切开叶边缘来切断大块。当 Exl 比较了蚂蚁切开厚叶子和薄叶子时的姿势时,她意识到它们调整了自己的技术,蹲下腿以减少触手可及的距离,以便在遇到厚叶子时切割较小的椭圆形碎片。
那么蚂蚁是如何控制它们切下的碎片的大小的呢?关于它们后腿抓住叶子边缘的位置的知识可以指导它们的切割轨迹吗?这一次,Exl 等到每只蚂蚁都完成了一半的切割,然后轻轻地在蚂蚁和假叶之间插入一张纸,以在蚂蚁继续剪断时释放它的抓力。
在不知道腿相对于叶缘的位置的情况下,一些蚂蚁会切下较小的椭圆形部分。它们利用抓住叶子边缘的后腿提供的信息来引导切割的轨迹。然而,一些蚂蚁仍然能够切割类似大小的碎片。他们是否使用其他一些感官信息来引导他们的轨迹?颈部前面的毛发可以检测头部的位置,是否有助于它们感知切割方向?
Exl小心翼翼地剃掉这些毛发,让蚂蚁剪下一片封口膜叶子,同时用纸护罩轻轻地将昆虫的四肢从边缘分离,这一次蚂蚁完全失去了方向,产生了随机形状的碎片,这些碎片与椭圆形完全不同他们之前切割过的碎片。
这意味着切叶蚂蚁依赖于它们的腿所提供的叶缘位置和头部位置的知识,以保持它们沿着曲线切割,并确保它们永远不会切除超出其特殊力量的碎片。
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