只需恪守“60度法則”螞蟻就絕對(duì)不會(huì)錯(cuò)過(guò)回家的路
　　最近,英國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),螞蟻能夠?qū)ⅰ皫缀涡畔W(xué)”有效地“應(yīng)用”在認(rèn)路上.這項(xiàng)研究成果發(fā)表在最新一期的《Nature》雜志上.
　　群體生活的螞蟻經(jīng)常獨(dú)自外出尋找食物,有時(shí)走很遠(yuǎn)的路.從很遠(yuǎn)的地方回到蟻穴,不是一件簡(jiǎn)單的事情.但小小的螞蟻卻有一套杰出的認(rèn)路本領(lǐng),即使?jié)庠泼懿?或者地面上被破壞,它們?nèi)耘f會(huì)找到蟻巢,只不過(guò)要多走些彎路而已.
　　為什么螞蟻能夠準(zhǔn)確尋找歸途,這個(gè)問(wèn)題像謎團(tuán)一樣,長(zhǎng)久吸引著動(dòng)物學(xué)家的興趣.在探索過(guò)程中,研究者也找到了螞蟻用來(lái)辨別方向的、行之有效的方法.比方說(shuō),發(fā)揮超常的記憶力,利用氣味信息等.
　　不過(guò),最新的研究發(fā)現(xiàn)令人意想不到——螞蟻能夠?qū)ⅰ皫缀涡畔W(xué)”有效地“應(yīng)用”在認(rèn)路上.螞蟻的這個(gè)特點(diǎn)是由英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的,而相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上.
　　科學(xué)家肯定,化學(xué)信息在螞蟻?zhàn)R途中發(fā)揮著重要作用.
　　研究結(jié)果顯示,當(dāng)螞蟻外出覓食或在回家的途中,一般情況下它們都會(huì)釋放特殊的信息素氣味來(lái)標(biāo)示行進(jìn)的軌跡——當(dāng)行進(jìn)路線出現(xiàn)一定角度的轉(zhuǎn)彎,它們便會(huì)釋放這種微量的特殊氣味作為路口路標(biāo),同時(shí)標(biāo)示出來(lái)的路口角度還會(huì)暗示是否有食物源存在,或僅僅就是一條普通的岔路口.
　　研究人員在文章中介紹稱,在對(duì)野外螞蟻活動(dòng)的研究過(guò)程中研究者發(fā)現(xiàn),當(dāng)專職負(fù)責(zé)偵察任務(wù)的偵察螞蟻從蟻穴出發(fā)后,它們會(huì)運(yùn)用一種有特殊氣味的信息激素全面標(biāo)示出其行進(jìn)的軌跡,而后續(xù)出洞的工蟻們將依照這些信息素的指示向有食物的目的地不斷進(jìn)發(fā).
　　假如上述方法不能奏效,螞蟻該怎么辦?
　　法老蟻?zhàn)畛跎L(zhǎng)在南非,如今已成為常見的家庭害蟲.一般情況下法老蟻會(huì)通過(guò)釋放稱為信息素的特殊化學(xué)物質(zhì)來(lái)標(biāo)示各自行進(jìn)的軌跡.從理論上講,迷路的法老蟻可以通過(guò)信息素軌跡,根據(jù)信息素氣味尋找食物或者回家的路.
　　但據(jù)拉特尼克斯教授和其他兩位研究人員、謝菲爾德大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)系教授鄧肯杰克遜和邁克·霍爾克姆表示,這種方法相對(duì)而言比較浪費(fèi)時(shí)間.
　　英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家在觀察一種名為法老蟻的小型螞蟻搬運(yùn)草料時(shí)發(fā)現(xiàn),螞蟻辨別方向時(shí)更好的辦法是利用反向軌跡.
　　反向軌跡是指滿載而歸的螞蟻在返回蟻巢時(shí),只要按照與出來(lái)時(shí)相反的角度便能循路而歸.
　　謝菲爾德大學(xué)的研究小組稱,過(guò)去一直研究螞蟻信息素軌跡的研究人員并未發(fā)現(xiàn)這種方向標(biāo)志或者反向性.正如他們所預(yù)想的那樣,螞蟻不僅僅通過(guò)軌跡路線上信息素濃度的不同尋找食物或者巢穴,而且還通過(guò)幾何學(xué).
　　為了驗(yàn)證他們的理論,科學(xué)家將單個(gè)螞蟻在直線軌跡和55度的軌跡分別方向的能力進(jìn)行了比較.科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在直線軌跡上的螞蟻無(wú)法準(zhǔn)確地確定它們的方向,而它們處于分岔軌跡時(shí),大約45％的螞蟻都能夠在第一個(gè)岔路口準(zhǔn)確分清它們的方向.科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)證明,幾何形岔路口向法老蟻提供了所需要的反向性.
　　螞蟻準(zhǔn)確定位的軌跡交叉的最理想角度是60度左右.
　　研究小組接著又對(duì)呈30度和120度等各種不同角度的軌跡進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),螞蟻準(zhǔn)確定位的軌跡交叉的最理想角度是60度左右.他們發(fā)現(xiàn),不僅法老蟻在處于這個(gè)角度的岔路口時(shí)定向最為準(zhǔn)確,而且其它種類的螞蟻也有同樣的規(guī)律.
　　英國(guó)謝菲爾德大學(xué)植物動(dòng)物學(xué)教授弗朗西斯·拉特尼克斯表示,通過(guò)幾何學(xué)（想象一個(gè)大寫的Y）,迷路的螞蟻能夠重新找到回家的方向.在軌跡的交叉點(diǎn),從洞中出來(lái)的螞蟻會(huì)發(fā)現(xiàn)兩條大約呈30度角（相對(duì)于目前前進(jìn)軌跡）的軌跡（想象一只螞蟻從巢穴——Y的下部——向外爬行）.這就意味著當(dāng)螞蟻們從蟻穴出發(fā)時(shí),只要沿著這些事先標(biāo)好角度的特殊路徑行進(jìn),就一定能夠找到食物資源,而當(dāng)滿載而歸的勞動(dòng)者要返回蟻巢時(shí),只要根據(jù)這一螞蟻家族自創(chuàng)的“60度法則”,按照相反的角度循路而歸.由此一來(lái),只要嚴(yán)格遵循這些路標(biāo)的指示,外出的螞蟻就絕對(duì)不會(huì)錯(cuò)過(guò)回家的路.
　　幾何學(xué)方法定向的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家大感吃驚.
　　美國(guó)堪薩斯大學(xué)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)系的教授魯?shù)婪颉そ艿聽柋硎?螞蟻利用軌跡幾何學(xué)方法定向的發(fā)現(xiàn)讓他們大感吃驚.
　　已知植物樹根、動(dòng)物心臟血管系統(tǒng)等自然分岔網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)進(jìn)化,可以使分配資源所需的能量降至最低水平,謝菲爾德大學(xué)的研究人員總結(jié)說(shuō),螞蟻軌跡網(wǎng)絡(luò)可能出于同樣原因進(jìn)行進(jìn)化：將食物最為有效地運(yùn)進(jìn)它們的洞穴.螞蟻利用這種專門幾何學(xué)確定方向可能只是給它們帶來(lái)次要利益.拉特尼克斯教授說(shuō)：“它們可能出于這樣一個(gè)原因,那就是從中‘免費(fèi)’獲取好處.”
　　杰德爾教授表示,軌跡幾何學(xué)只有在螞蟻迷了路、缺少可選擇的方向線索以及沒(méi)有其它螞蟻跟隨的自然情況下才會(huì)對(duì)它們有幫助.他說(shuō)：“目前研究人員還不了解軌跡幾何學(xué)使用的頻率……螞蟻為了增加覓食的效率,便需要使用這種被科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)的技能.”
　　“羅馬人說(shuō),條條大道通羅馬.而對(duì)螞蟻來(lái)說(shuō),則是條條道路通往蟻巢.”弗朗西斯·拉特尼克斯教授說(shuō).
　　螞蟻比較普遍的識(shí)路方式是氣味路標(biāo).螞蟻?zhàn)呗返臉幼雍芟衩と?它們的觸角跟盲人手里的竹竿一樣,每走一步,都要用兩根“竹竿”不斷地敲地,這也是在探路.螞蟻的觸角比盲人的竹竿還靈.因?yàn)檫@對(duì)觸角有兩種功能：一種是觸覺(jué)作用,通過(guò)觸角接觸外界,就能探明前面物體的輪廓、形態(tài)和硬度,以及前進(jìn)道路的地形起伏等情況.這種作用跟盲人的竹竿完全相同.另一種是嗅覺(jué)作用,通過(guò)聞味進(jìn)行識(shí)別.
　　這是盲人的竹竿所沒(méi)有的.螞蟻一邊走路,一邊從腹部末端的肛門和腿上的腺體里不斷分泌出少量的、帶有特殊氣味的化學(xué)物質(zhì),叫做標(biāo)記物質(zhì),沾染在路上,留下痕跡.遠(yuǎn)離蟻巢的同窩螞蟻,回巢的時(shí)候,就用它的特殊鼻子——觸角,來(lái)聞著這條氣味路標(biāo)前進(jìn),這叫做“氣味導(dǎo)航”.
　　氣味導(dǎo)航與天文路標(biāo)
　　螞蟻是用什么辦法重建新路標(biāo)的呢?一般是采用另一種定位手段.那就是靠太陽(yáng)的位置,用天空偏振光來(lái)導(dǎo)航,又叫天文路標(biāo).這個(gè)秘密,在很早以前就被法國(guó)昆蟲學(xué)家法布爾發(fā)現(xiàn)了.偏振光是指只在某個(gè)方向上振動(dòng),或者某個(gè)方向的振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的光.太陽(yáng)光本身并不是偏振光,但當(dāng)它穿過(guò)大氣層,受到大氣分子或塵埃等顆粒的散射后,便變成了偏振光.沙漠中有一種螞蟻,在離開自己的巢穴時(shí),總是彎彎曲曲地前進(jìn),到處尋找食物,可是一旦得到食物后,即使在離巢很遠(yuǎn)的地方,也會(huì)沿直線返回原地.科學(xué)家讓螞蟻在回巢的路上,戴上“有色眼鏡”——使它通過(guò)各色濾光片觀察天空.結(jié)果發(fā)現(xiàn),讓螞蟻看波長(zhǎng)為410 納米以上的天空光,會(huì)使螞蟻像迷了路一樣,忘記回家的方向；如果給它看波長(zhǎng)在400 納米以下的光,螞蟻一下子便找到了前進(jìn)的方向.而紫外線的波長(zhǎng)正是在400 納米以下,也就是說(shuō),螞蟻是用紫外線導(dǎo)航的.但是,如果使天空光去掉偏振,變?yōu)榉瞧窆?螞蟻的正常行動(dòng)也會(huì)被打亂.由此可見,螞蟻是利用偏振紫外線導(dǎo)航的,它們的眼睛是天然的偏光導(dǎo)航儀.