红火蚁生物防治研究:与18种本地蚂蚁的对抗&交换比

凯南和我写的

楼主 非迪不控  发布于 2019-03-10 22:19:00 +0800 CST  
入侵红火蚁是当今世上最可怕的入侵蚂蚁之一,现已扩散至北美洲、亚洲和澳洲的许多地方。凭借惊人的竞争力和适应性,它们每到一地,往往能够迅速建立起强大的生态优势,排挤和取代本地蚁种和节肢动物,最终造成当地生态系统生物多样性的严重下降。
面对这种严峻局面,许多蚂蚁专家都在着手研究本地蚂蚁和红火蚁之间的竞争关系,他们希望能够找出一些足以抗衡红火蚁的本地蚁种,从而优化红火蚁的防治策略,抑制红火蚁的扩散传播。




18种蚂蚁与红火蚁的对抗结果
关于蚂蚁的种间对抗,动物志翻阅过许多论文,发现即使在相同数量下,红火蚁也往往能够轻松击败其它蚂蚁,那么,究竟有哪些蚂蚁能在同等数量下胜过红火蚁呢,如果红火蚁遭遇行军蚁,结局又会如何?就这几个疑问,我们今天就先从美国东南部的佛罗里达州谈起。
佛州是受红火蚁入侵的地区之一,为探讨当地蚂蚁面对红火蚁的对抗能力,学者研究了红火蚁与当地18个本地常见蚁种之间的对抗关系。具体的试验为:把一定数量的红火蚁和另一种蚂蚁放在两个塑料盘中,再用橡胶软管把两者和中间的一个塑料盘相连,当软管开关打开时,两种蚂蚁都可以进入中心盘中,这里就是蚂蚁的主要战场。
在一段时间后,学者需要清点双方的死亡数量。死亡个体的统计对整个研究是至关重要的,因为双方的死亡数量之比(本地蚂蚁在前,红火蚁在后)可量化为物种间的对抗指数。当对抗指数大于1时,代表该蚂蚁面对红火蚁时的战斗力相对较弱,对抗指数小于1时,则表明该蚁种具备更卓越的对抗能力。这一概念很容易理解,就好比人类战争中经常提到的交换比或战损比,我们接下来看看这18种蚂蚁的对抗指数分别如何。


我们看一下这张表格,可以看到,18种本地蚂蚁中,有13种显然不是红火蚁的对手,其余5种在战斗中阵亡数量显著低于红火蚁,表明它们确实具备超凡的战斗力。战损比高于1的蚂蚁中,迅蚁和热带火蚁算是发挥较好的了,它们的战损比略超过2。弓背蚁和大头蚁的死亡数量大约是红火蚁的4到5倍样子,有好几种蚂蚁的交换比接近十倍甚至达到了十几二十几倍,我们不难想象出,那必然是一触即溃、兵败如山倒的场面。


这种行军蚁被红火蚁打得落花流水
在这些对抗指数高于1的对手中,值得注意的是其中有一种行军蚁——暗胸内瓦蚁,它来自行军蚁亚科的内瓦蚁属,该属包含129个种类,是新世界行军蚁中种类最丰富、分布最广泛的一类。暗胸内瓦蚁分布于美国南部和中美洲,工蚁体长2.2到4.6毫米,群落中拥有数以万计的工蚁作为它们对外征战的力量,主要以其它蚂蚁和步甲为食。
暗胸内瓦蚁


不过,在对抗试验中,暗胸内瓦蚁表现很差,总计死亡475只工蚁,却只令红火蚁损失了77只工蚁,交换比高达6.2:1。
在野外,暗胸内瓦蚁群落的工蚁数量没有红火蚁那么多,再加上同等数量下战斗力明显不如红火蚁,因此这种行军蚁很难作为抑制红火蚁成熟群落的生物因素。
尽管如此,我们绝不能说,任何行军蚁都无法打败入侵红火蚁,因为行军蚁亚科包含26个属,多达813个种类,在新世界,至少动物志之前写到过的艾氏漫蚁,其实力就很可能在红火蚁之上。
暗胸内瓦蚁搬运卵幼


此外,蚂蚁的种间关系存在不少针对克制的情况。举例而言,另一种扩张迅速危害严重的入侵蚂蚁——小火蚁,在其原产地,就有另一种内瓦蚁属成员(扁节内瓦蚁)专门捕食它。扁节内瓦蚁在攻击小火蚁蚁巢时甚至几乎不需要战斗,只需释放信息素就能使小火蚁工蚁陷入恐慌并纷纷离巢而去,平日里威风凛凛的小火蚁可以说被克制的毫无脾气。所以,在那些很少被研究、生态信息匮乏的行军蚁中,不好说有没有特别针对红火蚁的存在。

楼主 非迪不控  发布于 2019-03-10 22:25:00 +0800 CST  
大齿猛蚁挑战2倍多的红火蚁 ,大获全胜


说到表现最好的本地蚂蚁,当属来自猛蚁亚科大齿猛蚁属的褐大齿猛蚁,在面对2倍数量的红火蚁时,它在战斗中自损107,却令红火蚁付出了562只工蚁的惨重代价,打出了接近1比5的战损比,这一战果是其它17种蚂蚁难以企及的。
褐大齿猛蚁


它之所以如此强悍,原因首先在于其庞大的体型,大齿猛蚁工蚁平均体长8毫米,相比之下,红火蚁各级别工蚁平均3.84毫米,只有大型工蚁才能超过5毫米。更重要的是,大齿猛蚁那副不成比例的巨大颚部,在攻击时能够达到匪夷所思的超高速度。有研究指出,大齿猛蚁属的另一成员,鲍氏大齿猛蚁,其闭合大颚的速度达到64.3米每秒,约合231.5公里每小时(这一咬合速度保持着动物王国的最高纪录超过十年,直到去年才被卡米拉迷猛蚁的324公里时速所打破),如此高速下产生的冲击力是蚂蚁体重的371到504倍,能给猎物造成严重的伤害,褐大齿猛蚁的结构和鲍氏大齿猛蚁相似,动物志估计其攻击速度应该相去不远。
褐大齿猛蚁


在战斗中也证明了这点,褐大齿猛蚁能用大颚把红火蚁击飞35厘米远。不过,有趣的是,褐大齿猛蚁虽然完胜红火蚁,但有观察显示,当它们遇到布氏锥臭蚁时,由于后者释放出的刺激性气味,大齿猛蚁总是会匆忙撤退,而我们再看看布氏锥臭蚁面对红火蚁时的糟糕表现——10只布氏锥臭蚁才能换掉一只红火蚁,就能发现这里面有一种循环克制的存在。
尽管褐大齿猛蚁战斗力高超,但它们的群落数量一般仅为几十到几百,面对动辄几万的红火蚁成熟群落还是无可奈何,对付小群的红火蚁倒是很可能占到便宜。

楼主 非迪不控  发布于 2019-03-10 22:27:00 +0800 CST  
三种盘腹蚁用化学武器战胜红火蚁


盘腹蚁属的3种,阿氏盘腹蚁、德克萨斯盘腹蚁和田纳西盘腹蚁,在与红火蚁的冲突中表现优异,交换比为一换二甚至一换三,它们成功的秘诀是什么呢?从体型上看,盘腹蚁属的成员普遍不小,阿氏盘腹蚁的工蚁较大,一般为7到8毫米长,德克萨斯盘腹蚁的大型工蚁超过5.5毫米,田纳西盘腹蚁6到6.6毫米长。更关键的是,盘腹蚁的化学武器非常厉害,在对付红火蚁时,它们的杀招是用腹部末端的螯针蛰刺火蚁并注入毒液,其毒液能对红火蚁起到显著的杀伤效果。红火蚁的工蚁只要被盘腹蚁的螯针蛰到第二次就会立刻死亡,如果只被蛰中一次,在瘫痪10到20分钟后倒是可以恢复。
尽管实力强悍,但盘腹蚁群落的工蚁数量不算很多,德克萨斯盘腹蚁和阿氏盘腹蚁只有数百工蚁,田纳西盘腹蚁几百到几千,因此我们一样很难指望它们能够抗衡成熟的红火蚁群落。但收拾红火蚁的婚飞新后或者小群落,应该是可行的,毕竟佛州盘腹蚁就曾被观察到攻击红火蚁新后。
阿氏盘腹蚁


那些对抗指数小于1的蚁种,往往和红火蚁占据不同的栖息地,比如说北美的盘腹蚁虽然在所有生境都有分布,但它们尤其喜欢森林生态系统,而红火蚁则不太喜爱林地,也许是在长期的相互作用和取代后形成了一种平衡。针对这种情况,为了治理红火蚁,有学者提出一种方案,即人工设计一个动物群落,在已被入侵的地区引入强力的、足以抗衡红火蚁的蚁种作为它的竞争对手,比如本文中比较厉害的蚁种。当然,这种方法可能是非常危险的,必须确保被引入的物种不会像红火蚁一般制造生态灾难,在未来,还需要对这些蚁种进行严格的行为、生态和系统研究。
虽然有些种类的蚂蚁在数量相当的公平较量下可以打败红火蚁,但它们的自然群落都太小,而且与红火蚁生活在不同生境,难以起到在野外防治红火蚁的作用。看来,红火蚁能入侵几大洲并泛滥到如此程度,确实有其厉害之处啊。
表中还有种叫新黑毛蚁的蚂蚁也能打败红火蚁,动物志之前讲过了,文章标题叫做《惨烈的蚁巢守卫战:毛蚁大战十倍多的红火蚁》

楼主 非迪不控  发布于 2019-03-10 22:30:00 +0800 CST  
双齿多刺蚁,即拟黑多刺蚁,生境选择和红火蚁类似,在正式研究中它的战斗力虽然远远谈不上坊间传闻的“完爆”红火蚁,但是基本能做到对<3毫米的红火蚁小工占明显优势,对>3毫米的红火蚁略占优势(研究取样的红火蚁体型不大,有说法真正的大工蚁>5毫米),其实达到这种战斗力就够了,另外双齿多刺蚁个体层面上面对红火蚁时进攻比较积极,群落层面上它的领域性很强、存在主动巡逻特性、主动攻击以及搬兵增援迅速等生物特性,这就令它能够迅速地发现红火蚁的新生群落并积极地展开攻击,在红火蚁群落未成熟时就提前消灭。综合来看,可以视作能够抑制红火蚁扩散的重要生物因素。
先讲个大概,以后会详细写一篇文章。

楼主 非迪不控  发布于 2019-03-12 00:36:00 +0800 CST  
双齿多刺蚁(旧称拟黑多刺蚁,宝岛译名为黑棘蚁)VS入侵红火蚁,实验室下小型群落的对抗实验。


入侵红火蚁:因定殖初期刚建立的群落,工蚁一般为10~20只,所以试验中取20只红火蚁工蚁、10只卵幼以及1只蚁后模拟新生群落;
双齿多刺蚁:试验中依工蚁、卵幼数量不同分成三组,分别为20、40和80只工蚁,搭配10、20以及40只卵幼,每群一只蚁后,以三种规模的群落分别与红火蚁(工蚁数量为固定的20只)展开对抗;
试验环境如下图所示,由三个塑料容器组成,左为红火蚁人工巢,右为双齿多刺蚁,中央的觅食区在试验时会放入蟋蟀和蜜


在群落竞争试验开始前,先进行为期3天的饥饿处理,按照试验变因分为三组:
1,先打开红火蚁这边的开关,使其先行进入中央觅食区,占据食物,再打开双齿多刺蚁那边的阀门,双方得以开始竞争,编号为字母R;
2,和第一组相反,先开双齿多刺蚁,再开红火蚁,编号为字母G;
3,同时打开阀门,编号为字母S。
试验开始两小时内,每15分钟记录一次工蚁死亡率,之后每小时记录一次直到24小时,以上试验各重复三次。


试验结果:
1,红火蚁先占据觅食区:
①R20,双方皆为20只工蚁,最终红火蚁损失11.3只,双齿多刺3.6只,对抗指数0.32;
②R40,红火蚁(20工)VS双齿多刺蚁(40工),最终红火蚁、双齿多刺分别损失13.25和7只,对抗指数0.53;
③R80,红火蚁(20工)VS双齿多刺蚁(80工),最终损失分别为15和9.3,对抗指数0.62。


2,双齿多刺蚁先占据觅食区:
①G20,双方皆为20只工蚁,最终红火蚁、双齿多刺分别损失3.7和1.3只工蚁,对抗指数0.35;
②G40,红火蚁(20工)VS双齿多刺蚁(40工),最终损失分别为4.7和2只,对抗指数0.43;
③G80,红火蚁(20工)VS双齿多刺蚁(80工),最终损失为14.8和7.3,对抗指数0.49。


3,同时打开阀门:
①S20,双方皆为20只工蚁,最终损失6.3和5.3只,对抗指数0.84;
②S40,红火蚁(20工)VS双齿多刺蚁(40工),最终损失13.3和6.8只,对抗指数0.51;
③S80,红火蚁(20工)VS双齿多刺蚁(80工),最终损失15和9.3只,对抗指数0.62。


下图是不同组别对抗之工蚁死亡个数(原文有个小错误,写成%,我涂掉了)






基本能看出,同数量对抗,双齿多刺蚁占优,同时开门时交换比最接近,其它两种情况对抗指数为0.32、0.35;增加双齿多刺蚁的工蚁数量,使其对红火蚁具备绝对数量优势,最终能够杀死更多的红火蚁,但自身也要付出更高的代价,具体表现为对抗指数在逐渐拉近,导致这种现象的可能原因:双齿多刺蚁数量占据绝对优势后,倾向于把食物资源争夺战演变成对红火蚁蚁巢的攻伐,它们攻入红火蚁的人工巢,也引发红火蚁更激烈的对抗,战斗的烈度无疑增强了,所以尽管兵力是对方的几倍,但双齿多刺蚁却打不出之前那么漂亮的交换比了。另一个佐证就是,当双齿多刺蚁数量达到40和80时,红火蚁死亡率基本集中在自身的巢内(红火蚁先占这组有所不同,觅食区的死亡率也很可观),表明主要战斗区域在红火蚁的巢内,也可以看出双齿多刺蚁面对红火蚁的进攻意识很强(这点非常类似另一个试验中的草地铺道蚁)。
这些试验数据说明,双齿多刺蚁领域性很强,在和红火蚁对抗中更倾向于作为攻击方,在野外完全有可能捕食红火蚁新后,遇到新定殖的红火蚁群落也会展开攻击,在红火蚁群落未成熟前就竞争取代之,加上两者的生境类似,我个人认为在国内,这是极少数的能够起到抗衡红火蚁作用的蚁种(就我看过的研究来说,另一种可对抗的种类是草地铺道蚁,团队配合非常强大),应当考虑下扶植这个蚁种作为红火蚁防治策略的一部分。

楼主 非迪不控  发布于 2019-03-16 00:43:00 +0800 CST  

楼主:非迪不控

字数:4732

发表时间:2019-03-11 06:19:00 +0800 CST

更新时间:2019-03-18 09:57:09 +0800 CST

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