酷热当头银蚁出动

撒哈拉沙漠里的蚂蚁是地球上最奇特、适应性最强的一种动物。动物学家理查德·温特克揭开了它们只在正午的烈日下露面的秘密
【英国《焦点》月刊文章】题：感知热量　（作者　理查德·温特克）
在撒哈拉沙漠地区炙热的烈日下，地表温度可能高达70摄氏度以上。这已经不是一般意义的热了——炽热的空气连呼吸都困难，沙土滚烫，不仅不能用裸露的皮肤去接触，甚至能灼伤皮肤。在这种环境下，大多数动物，包括没有采取任何保护措施的人，在短短的几分钟时间里就会毙命，因为任何温血动物在这种环境中都会脱水和中暑。即便是对于具有许多进化特点、适应高温环境的骆驼来说，这种环境也异常艰难。可是，如果你仔细观察，就会发现沙漠中有一些针孔般的细小洞口。烈日当空之时，地球上最顽强的一种昆虫便会露面，在热浪滚滚的世界里觅食，一般来说每次出动不过几分钟而已。一旦沙漠的气温开始下降——下降一两度足矣——它们就会返回自己的巢穴，等待第二天的酷热时分。
耐高温动物之最
这里就是沙漠银蚁（Cataglyphis　bombycina）——地球上适应能力最强的动物之一——的领地。它们不仅能够在这种酷热的环境下生存，而且能够积极繁衍。它们把酷热当作抵御那些不太耐热的猎食者的武器。为了做到这一点，它们进化形成一种极端的生活方式——每天有很长一段时间蛰伏不动，而一旦气温急剧升高就会狂奔出外觅食，每次离开巢穴时都使自己置身于热浪与生死之间。它们的食物来源就是那些被酷热杀死、杀伤的动物——蜘蛛、百脚虫和其他没来得及返回巢穴便在正午的烈日下死去或奄奄一息的昆虫。为了收集到它们的午餐，蚂蚁们只在气温令大多数动物无法忍受时才会冲出巢穴。
爬上地面之后，它们便四散开来，在8到10分钟内寻找被高温杀死的遇难者的尸体。一旦气温攀升到连它们都无法生存下去的程度，它们便吃力地拖拽着食物返回巢穴。这，就是蚂蚁的一天。
这是一种恐惧不堪、极度紧张的生存方式。但这也是一个绝好的例证，说明进化的压力是怎样创造出能够在不毛之地生存下来的特征。50摄氏度的体内温度是活的复杂生物体可以忍受的最高温度。超过这一温度，使生命成为可能的生化过程就开始瓦解；呼吸变得困难，氧气也无法有效地被输送到全身；大脑和神经系统也开始退化。细菌的生化过程要简单一些，一些细菌在100摄氏度时仍然状态良好。但是对于昆虫和其他能行走的生命形态来说，大自然还没有找到让它们逾越50度大关的办法。
那么沙漠银蚁如何能在65摄氏度以上的环境温度中存活下来呢？沙漠蚂蚁依赖于一些独特的进化特点。最简单的一点就是它们有修长的腿和小小的脚，这些使得它们能够跳过地表，减少同炽热的沙石的接触。只要离开地面哪怕几毫米，温度就能降低6—7度。要是紧贴地面，这些蚂蚁恐怕就没有任何生存机会了。
昆虫界的赛马
它们的动作也很迅速。如果你曾经体验过在炎热的天气从疾驰的汽车中把手伸出窗外，你就会知道强劲的气流具有明显的降温作用，即使空气本身很热。为了充分利用气流的降温作用，同时也是为了逃避猎食者，沙漠蚂蚁会以每秒1米多的速度来回奔跑。这个速度虽然不及人步行速度的一半，但是它几乎达到昆虫运动的速度记录了。值得注意的是，虽然我们一步就能跨过很远的距离，可是蚂蚁的腿要短得多，必须以更快的频率才能保持相当的速度。如果人的脚步也能达到如此之频率，那么我们每次走出大门的时候就会遇到音障。然而对于蚂蚁而言，更快的速度意味着更少的热量。难怪苏黎世大学动物学研究所的吕迪格·维尔纳教授把沙漠银蚁称为“昆虫界的赛马”。
最后一点，蚂蚁还经常休息以躲避高温。如果气温达到无法忍受的地步，它们就会绕道前往距离最近的、适宜在沙漠里生长的绿叶，沿着茎爬上植物，沉浸在远离沙漠的凉爽空气之中，这样就能减少一部分热损伤。在最热的日子里，蚂蚁觅食时有75%的时间是停留在这些“避热”处或其附近的。蚂蚁的小个头在这种环境中既是福，又是祸。虽然它们的体温能很快升高——比人要快得多，但蚂蚁的身体也能很快消散热量，这样它就能做好准备，等到充分休息之后紧接着在沙土上来一次冲刺，利用空气为自己降温。
但是沙漠银蚁令人如此感兴趣的并不仅仅在于它的耐热性。由于觅食时间很难得，它们识途的本领一定要比大多数动物强。导航技术上的丝毫差池都将是致命的。因此，这种小昆虫进化产生了一套复杂的、令人叫绝的技巧和行为，有助于确保它们能精确地知道自己所处的位置和前进的方向。
惊人的导航本领
蚂蚁采用的最明显也是最简单的一种导航工具就是航位推算法———从字面上解释就是推算走过的距离，并根据走过的路程来判断方向。这种方法已被水手用了好几个世纪了。虽然大海中潮起潮落，风向变幻莫测而且缺航路标，但是航位推算法的精确度很高，足以让人们放心地环绕全球。可是即使专家采用航位推算方法也会出现误差。所以航海家们只是在没有其他选择的情况下才会使用这种方法。
然而，银蚁做起来则要容易多了。除了流沙外，沙漠的地势差不多还算稳定。蚂蚁需要做的就是随时计算出行进了多远以及行进的方向。它们一边走一边将距离和方位合在一起考虑，得出一个简单的结果，然后推算出安全返回巢穴需要走多远的距离以及返回的方向。
这种被称作向量和的数学方法使蚂蚁天生就具备一只罗盘———但这只罗盘并不是指向磁场北极，而是始终指向回家的最佳路线。
到了巢穴附近，向量和的另一个因素———距离因素———便开始发挥作用了。如果蚂蚁爬过预先计算好的一段距离后还没到家，它便有点糊涂了。于是它就开始进行随机搜索。这时，蚂蚁很有可能会在野外被活活烤死。如果是出于某种原因航位推算法失灵了，碰碰运气也许能给它提供额外的保护。
蚂蚁是怎样知道自己爬行的距离和方向呢？最直接的答案就是根据大地在蚂蚁眼睛中所滚动的速度。当沙漠银蚁被放置在一个人为设计的模拟地形环境中，如果地形不随其运动变化而变化的话，那么它们往往会出现距离判断上的误差。相反，能量的消耗似乎没有多大影响。在另一项研究中，人们小心地让蚂蚁背负一些小的重物。结果表明额外的负重并不妨碍它们找路的能力。
高度和倾斜度似乎也没有太大的影响。研究人员设计让蚂蚁翻越一片高低起伏的坡路，它们成功地排除了沿着障碍物爬上爬下带来的额外路程的因素，计算出距离巢穴的水平距离。这一实验表明，蚂蚁能像计算水平距离一样有效地计算高度和倾斜度，这使得蚂蚁导航的本领更加令人惊叹。
对人类来说，进行向量计算需要全面掌握三角学。那么蚂蚁能在脑子里进行正弦和余弦运算吗？另一个实验证明，情况不是这样。研究人员训练蚂蚁沿着一根固定的管道爬行，这里它们只能看到天空而不能看到周围的地形。当人们放开蚂蚁让它们前进时，它们无法判断管道和太阳之间的夹角变化而不断犯错误。
事实上，蚂蚁似乎是利用光线的偏振现象来计算角度的。在它们活动的短暂时段里，它们所能察觉到的偏振角度基本上是不变的。相反，当在一个光线角度可能发生变化的环境里做实验时，它们就会错误百出。
虽然它们的脑子很小，但蚂蚁似乎能够构建巢穴周围地区的地图。在管道实验中，如果它们能够观察到周围的地形，它们的导航本领就会有极大的提高。在另一项实验中，沙漠银蚁被放置在一个与平常的巢穴有细微差别的人工环境中。地形与它们所习惯的差别越大，蚂蚁犯的错误就越多。
只要撒哈拉地区的气候不出现大的变化，沙漠银蚁的生存似乎就有了保证。它告诉我们，即便是在不毛之地，生命也能延续下去。它也告诉我们，对于我们所拥有的技术来说，大自然也许早就掌握了———比我们早了千百万年，甚至几十亿年。

蚂蚁能够承载超出体重30倍的物体

从卵中钻出的幼虫几周后变成蛹

全世界有1.2万种蚂蚁

一个普通的蚂蚁群有上百万只蚂蚁