中新網濟南1月8日電 題：山東一高三學子研究螞蟻8年證實螞蟻視覺擁有巢間辨別能力
作者 孫婷婷
用鑷子控制住一隻螞蟻的腿，再用雙頭牙齒探針將藍色的丙烯畫顏料塗抹在螞蟻的腹部，等待顏料晾乾後，再把它重新放回虛擬巢穴中，觀察巢穴中其餘螞蟻對染色螞蟻的反應……1月8日，黃一帆在學習之餘，將他養殖的近1000隻小螞蟻搬到書桌上，探究螞蟻通過視覺識別巢穴的能力。
黃一帆在進行試驗。 孫婷婷 攝
今年17歲的黃一帆是山東師範大學附屬中學的一名高三學生，自幼喜歡觀察螞蟻，10歲開始自己養殖螞蟻。黃一帆用試管與塑料瓶等材料改造的虛擬巢穴中，生活了由一隻蟻后，100餘只工蟻、兵蟻以及若干蟻卵、幼蟲和裸蛹組成的群落。多數螞蟻密密麻麻地擁擠在一個角落中，只有少數螞蟻會外出活動。
多數螞蟻密密麻麻地擁擠在虛擬巢穴的一個角落中，只有少數螞蟻會外出活動。 孫婷婷 攝
「北方的冬天比較寒冷，多數螞蟻會選擇窩在巢穴中，不外出活動。」黃一帆告訴記者，螞蟻可以說是動物世界中有名的「建築師」，它們利用顎部在地下挖洞，通過一粒粒地搬運沙土，建造它們的蟻穴。「它們吃完穀物之後，會將穀殼全部扔出巢穴，保持巢穴的乾淨整潔。」
通過虛擬巢穴，可以清晰的觀察到，螞蟻吃完穀物之後，會將穀殼全部扔出巢穴，保持巢穴乾淨整潔。 孫婷婷 攝
黃一帆目前養殖的螞蟻有賓氏長齒蟻、艾箭蟻、玉米毛蟻、收穫蟻等6個種類，均是他外出時在野外採集回來的。「小時候，我家門口有一座山和一條河，經常跑到山裡玩耍，在山裡看到螞蟻就會觀察好久。我感覺螞蟻這種生物與人類有相似之處，懂得分工協作，特別好玩。」
黃一帆目前養殖的螞蟻有賓氏長齒蟻、艾箭蟻、玉米毛蟻、收穫蟻等6個種類，均是他外出時在野外採集回來的。 孫婷婷 攝
黃一帆告訴記者，他最初養殖螞蟻時，只是觀察它們覓食、打架、繁殖等行為。「螞蟻的視覺和嗅覺非常敏銳，我們普遍認為，它們可以憑藉敏銳的嗅覺進行同巢和異巢的識別。螞蟻的視覺在巢群識別中發揮的作用，讓我很感興趣。」因此，黃一帆2020年開始著手準備他的研究課題《探究螞蟻基於視覺的巢間識別能力》。
黃一帆在進行試驗。 孫婷婷 攝
對於研究課題，黃一帆準備好動物軌跡追蹤軟體、攝像機、放大鏡、丙烯顏料等多種實驗儀器和材料，設置了螞蟻基於顏色和部位的視覺巢間識別、巢群對同巢個體新視覺特徵的記憶能力、新老工蟻的視覺辨別能力對比以及工蟻基於鏡中的自我成像習得新視覺特徵，從而接受同巢同伴的能力等6個試驗，多次進行求證。
多數螞蟻密密麻麻地擁擠在虛擬巢穴的一個角落中，只有少數螞蟻會外出活動。 孫婷婷 攝
「螞蟻對藍色和黃色的辨別能力較強。被塗上藍色的螞蟻進入巢穴後，其餘螞蟻會對它進行攻擊，拖拽，阻止其進入巢穴。但當螞蟻通過嗅覺發現染色螞蟻處於同巢穴後，便會停止攻擊。」黃一帆介紹說，巢間辨識能力使得社會性昆蟲有能力區分同巢與異巢、同種與異種，從而增強巢群內的凝聚力，避免不屬於巢群的生物搶奪資源。「除了對同巢穴螞蟻進行染色研究外，下一步，我還會將蟻客放進巢穴進行試驗，驗證目前的成果是否正確。」
(資料圖)圖為黃一帆獲得丘成桐中學科學獎生物金獎的頒獎現場。黃一帆供圖
《探究螞蟻基於視覺的巢間識別能力》研究課題讓黃一帆獲得了丘成桐中學科學獎生物金獎。黃一帆說，他目前處於高三階段，馬上要考大學，他會選擇自然科學或者神經科學作為專攻方向。「我獲獎最大的收穫，就是學習到如何自己獨立地去完成一個科學研究，堅定了對生命科學的熱愛，堅定了以後要從事生命研究或者行為學相關的研究。」
多數螞蟻密密麻麻地擁擠在虛擬巢穴的一個角落中，只有少數螞蟻會外出活動。 孫婷婷 攝
黃一帆的外公韋永忠在接受記者採訪時說，黃一帆自10歲開始萌生自己養螞蟻的想法。起初，這個想法遭到了家人的反對。「家裡人覺得螞蟻會爬得到處都是，很不衛生。」但在黃一帆的堅持下，家人開始慢慢接受，主動走進他的臥室，去看看他養的小螞蟻。「從未想過孩子研究小螞蟻能有研究成果，很為他驕傲。」
多數螞蟻密密麻麻地擁擠在虛擬巢穴的一個角落中，只有少數螞蟻會外出活動。 孫婷婷 攝
據了解，丘成桐中學科學獎被譽為「華人青少年的諾貝爾獎」，於2008年由中國著名數學家丘成桐發起設立，涵蓋數學、物理、化學、生物、計算機及經濟金融建模六個學科，其理念為倡導中學生的創新思維和團隊合作能力，以團體研究報告的形式參與，激發和提升中學生對科學研究的興趣。(完)