何為「螞蟻」?

Ant closeup 4

何為「螞蟻」?

螞蟻生態的基本簡介

螞蟻屬於昆蟲中的膜翅目。膜翅目亦包括蜜蜂、大黃蜂和黃蜂。科學家估計,螞蟻是在大約1.2億至1.4億年前,從一種近似黃蜂的祖先演化而來。在早期的數千萬年內螞蟻並不常見,但從始新世開始(約5,500萬年前)螞蟻開始逐漸演化至我們現今所知的多樣程度。

所有螞蟻都屬於同一科,亦即蟻科。目前已知的螞蟻已有接近16,000種,這相當於所有鳥類和哺乳類的總和。毫無疑問,它們是地球上最成功的生物之一。但科學界估計我們其實只發現了一半的螞蟻品種。小心不要被中文俗名所誤導,白蟻並不是螞蟻,亦不屬於膜翅目,而是和蟑螂同屬於蜚蠊目。沒錯,白蟻其實是從蜚蠊目中演化出來,會群居的「蟑螂」!

多樣的螞蟻世界

螞蟻已經征服了除了南極洲外的所有大陸。我們能在各種棲息地發現它們,從最乾旱的沙漠到潮濕的熱帶雨林,從大草原到家居之中,從數百米深的洞穴到4,000米高的山峰。螞蟻亦佔據了各種各樣的微棲地(microhabitats;在生態學上也稱為生態位 niches)。有些螞蟻能在地下7米深處築巢,而其他則生活在地面上的腐木中、岩石下、在樹冠之上的空心樹枝或者由樹葉或紙漿構成的複雜巢穴中。

螞蟻已經演化出各式各樣的生活方式和飲食習慣。大部分的螞蟻都偏好動物蛋白,例如其他昆蟲或節肢動物,但它們都有各自的喜好。有些品種只捕食單一類節肢動物,例如瘤顎家蟻(Strumigenys)只吃彈尾蟲(Collembolan)。而其他品種的飲食則更多樣,其中包括各種蛋白質(動物或植物)、來自種子的脂質、來自植物、水果及由吸食樹液的昆蟲分泌的蜜露之中的糖份。有些螞蟻還會以真菌為食,甚至在巢穴內自行培養。某些居住在美洲的螞蟻早在2,500萬年前便已經發展出農業,遠遠比我們人類的12,000年前還早!

螞蟻社會

螞蟻的成功有很多原因,其中最重要的就是它們的社會(sociality)。確切來說,和白蟻、部分蜜蜂和黃蜂一樣,螞蟻是真社會性昆蟲(eusocial insects;不過要注意,大多數蜜蜂和黃蜂其實都不是社會性昆蟲)。迄今為止在已知的16,000種螞蟻中,沒有任何一種是獨居的。真社會性昆蟲都有以下特徵: 1)合作照顧後代;2)繁殖分工──群體中有繁殖和非繁殖成員;3)世代重疊──在群體中會同時有兩代以上。換句話說,一個蟻群中只有某些成員會專責繁殖。而蟻群中的非繁殖成員則負責其他工作,如照顧未成熟個體(包括卵、幼蟲和蛹)、尋找食物、建造和保衛巢穴等。作為一種社會性昆蟲,螞蟻能夠利用數量上的優勢築巢、禦敵和覓食,而這正是螞蟻能如此成功的原因。

要討論螞蟻,便不得不提「蟻群」(colony)。但究竟什麼是蟻群?它與「蟻巢」(nest)一詞的區別是什麼?簡而言之,蟻巢是螞蟻生活的地方,而蟻群則指螞蟻中的社會結構。在通常情況下,螞蟻會對來自其他蟻群的螞蟻具有攻擊性。大多數螞蟻品種一個蟻群只會有一個蟻巢,但某些品種一個蟻群可能擁有多個蟻巢。我們描述這些螞蟻為多巢型(polydomous;與只有一個蟻巢的單巢型 monodomous相對)。來自同一蟻群不同巢穴的成員能夠利用氣味識別彼此。擁有多個蟻巢的話,螞蟻便可以更好地控制一片領地,減少食物來源與最近的巢穴之間的距離,因而能更有效地佔據和利用資源。

螞蟻階級?

如前面所述,蟻群中存在著分工。螞蟻的不同角色(稱為階級 castes)在成年前便已經預先確定。螞蟻中有三個常見的階級:雄蟻(male)、蟻后(queen)和工蟻(或職蟻;worker)。雄蟻通常壽命很短,在交配後不久就會死亡(很多品種的雄蟻甚至沒有已發育完成、能夠進食的嘴部)。它們從未受精的卵中孵化出來,只在一年中的特定時期出現(被稱為繁殖期或婚飛期,swarm / nuptial season)。而從受精卵孵化出來的雌蟻的壽命通常要長得多(工蟻可能是幾年,蟻后則長達幾十年)。蟻后負責產卵,而工蟻則負責其他工作:照顧未成熟個體、覓食、建造、維護和保衛巢穴。蟻后和雄蟻通常都是有翅(alate),讓它們就可以飛離蟻巢交配,並由蟻后建立新蟻群(但某些品種的蟻后或雄蟻天生便沒有翅膀,稱為擬工蟻蟻后 ergatoid queens或擬工蟻雄蟻 ergatoid male)。「蟻后」這個詞可能有點誤導成份,容易讓大家聯想到在人類社會中有統治權力的王室。然而在螞蟻中,蟻后並不管理蟻群。螞蟻社會實際上是去中心化而非中央集權,每個個體都以各自為蟻群作出貢獻。當然,這並不意味著蟻群之中沒有衝突,或者不會集體犯錯(完全相反)。

在某些螞蟻品種中,蟻群中的階級可以根據形態差異和工作分工,進一步細分為不同亞階級(subcastes)。當工蟻能細分為不同亞階級,我們稱這些品種為多態型(polymorphic;與單態型 monomorphic 螞蟻相對)。多態型螞蟻的工蟻通常可以被細分為小工蟻minor workers)和大工蟻major workers;如果不止兩個亞階級的話,則是小工蟻中工蟻大工蟻特大工蟻等等)。大工蟻(或兵蟻)通常尺寸更大,有更強的大顎(mandibles)。它們負責保衛巢穴,並在巢穴附近執行較為繁重的工作(例如將大塊的食物帶回蟻群,切割大塊的食物,甚至研磨種子)。另一方面,小工蟻則專注於建造巢穴、照顧未成熟個體和在離蟻巢相對較遠的地方覓食。雖然工蟻通常都沒有生殖能力,但如果它們有完整的卵巢,則能夠產下非受精卵。這些非受精卵(或稱營養卵 trophic eggs)可以作為蟻后和幼蟲的食物來源。當蟻群失去蟻后後,工蟻產下的非受精卵亦會孵化成雄蟻。在極少數品種中,被稱為生殖工蟻(gamergates)的工蟻亦會與雄蟻交配並負責繁殖(甚至完全取代蟻后)。

當蟻群中只有一個產卵的蟻后時(單蟻后型 monogynous),同一蟻群中的工蟻之間便都是姐妹關係。但同一個蟻群中亦可以存在多個產卵的蟻后(多蟻后型 polygynous)。如果蟻后之間互不相容,在蟻巢穴中遠離彼此,則是多蟻后型中比較特殊的寡蟻后型(oligogynous)。無論是單蟻后型還是多蟻后型,同一蟻群的工蟻都會平等地照顧所有的蟻后。雖然多蟻后型蟻群意味著工蟻之間並不一定有血緣關係,但這種蟻群規模遠比單蟻后型大,在棲息地內更具競爭力,對環境轉變的適應力也更強,不會因為蟻群裡個別蟻后的死亡而令整個蟻群隨之消亡。因此,某些多蟻后型蟻群是近乎不朽的,只要持續有新蟻后出生或加入,蟻群就能維持下去。

以上僅僅是對螞蟻的簡單介紹。上萬的品種就意味著螞蟻還演化出了許多新奇有趣的策略,很多還不為我們所知。接下來,我們將在其他章節中介紹螞蟻的其他知識,希望你也能體會到螞蟻的有趣之處!


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兩劃

入侵物種(Invasive species)。被引進到其原產地以外地方,並對當地生態系統有嚴重影響的物種。

三劃

土壤節肢動物(Soil arthropods)。節肢動物門中的小型無脊椎動物,在落葉層中、泥土上方或泥土中活動。

大顎(Mandibles)。昆蟲口器的一部分,用於咬、切割和搬運食物。

干擾/受干擾環境(Disturbance / disturbed environment)。會改變環境和影響生態的人類活動,既可以是暫時,亦可以是長期的。農業和環境管理(如砍伐或修剪樹木、使用殺蟲劑)是兩個可能影響螞蟻的典型干擾。

四劃

中軀(Mesosoma)。螞蟻身體的前半部分,通過腰節腹垂節相連,亦是螞蟻的腳和翅膀(如有的話)所在的部位。

介殼蟲(Scale insects)。半翅目蚧次目(Coccomorpha),大部分會吸食植物汁液,部分會與螞蟻建立互利共生關係,提供蜜露以換取保護。軟蚧(coccids)是其中一科。

分巢(Budding)。新蟻后連同原來蟻群中部分工蟻和幼體,在原蟻群附近建立新蟻群。與有翅蟻后飛離原蟻群,交配後獨立建立新蟻群的方式相對。

引入種(Introduced species)。被引進到其原產地之外地方的物種(=外來物種)。

五劃

半翅目昆蟲(Hemiptera)。包括蚜蟲、蟬、草蜢、介殼蟲、椿象等,大部分會吸食植物汁液,部分會與螞蟻建立互利共生關係,提供蜜露以換取保護。

外來物種(Exotic species)。被引進到其原產地以外地方的物種(=引入種)。

未成熟個體(Brood)。非成蟲,包括卵、幼蟲和蛹。

生殖工蟻(Gamergate)。與雄性交配,能夠產下受精卵繁殖的工蟻。視品種而言,可能與蟻后共存,亦可能完全取代蟻后。

生態位(Niche)。生態學上可以指一個生物在其棲息地(habitat)內所扮演的角色,或生物喜好的微棲地(microhabitat)。這裡是指後者。

六劃

多態型(Polymorphic)。工蟻有不止一種大小及/或形態,可以進一步細分為亞階級。當只有兩個亞階級並且不存在過渡形態,則是雙態型(dimorphic)。

多蟻后型(Polygyny)。蟻群在同一時間有一隻以上生殖個體負責產卵。兼性多蟻后型(facultative polygyny / secondary polygyny)指蟻群在建立時為單蟻后型,但會吸納新蟻后(通常是蟻群的後代),成為後天的多蟻后型。

有翅蟻后/有翅雄性(Alate queens / alate males)。天生有翅(帶翅)、能夠飛行的蟻后或雄性。已交配並脫去翅膀後的蟻后被稱為脫翅蟻后(dealate queen)。

次生林(Secondary forest)。經歷伐木或農業活動後重新生長的樹林,與未被人類砍伐的原生林相對。香港只有次生林。

行軍蟻(Army ants)。不建造永久的巢穴並整個蟻群不斷移動的螞蟻,通常會集體合作覓食。

七劃

形態(Morphology)。生物的外觀及結構。外部形態包括身體各部分的形狀、大小、顏色和圖案。

形態種(Morphospecies)。僅以形態定義,並非經過正式描述和命名的品種。 有可能是新品種,或者是鑒定有難度的品種。

八劃

亞階級(Subcastes)。螞蟻在蟻群中的角色,在階級(castes)中以較為細微的形態差異和工作分工進一步細分。

刺/齒(Spine)。螞蟻背部的硬而尖的結構。可能長而尖,亦可能短而不明顯。最常見為前伸腹節刺/齒(propodeal spine),另外有前胸背板刺(pronotal spine)及腹柄節刺(petiole spine)。

刻紋、刻點(Sculpture)。螞蟻外骨骼表面的坑或溝狀花紋,與光滑的表面形成對比,可用於區分螞蟻品種。

孤雌產雌(Theylotoky / thelytokous parthenogensis)。指能夠進行單性繁殖,是孤雌生殖(parthenogenesis)的一種。負責生殖的雌蟻能夠無需交配就繁殖出下一代雌蟻,這些雌蟻是母親的部分或完整複製體。

表棲(Epigaeic)。在地面及底層植物上築巢及/或覓食。

九劃

後腹柄節(Postpetiole)。腰節的第二節,連接中軀腹垂節。部分螞蟻沒有後腹柄節。

流浪物種(Tramp species)。經常在受干擾環境找到的物種,有機會進一步被人類意外引進到原生地以外的地方。

背面觀(Dorsal view)。從上而下的角度觀察螞蟻。

十劃

原生物種(Native specie)。在沒有人類干預下,自然生活在一個特定地方的物種。

害蟲(Pest)。對人類造成滋擾的物種,包括家居害蟲和農業害蟲。

十一劃

側面觀(Profile view)。側面觀察螞蟻,通常頭向左。

清道夫(Scavenger)。不會或很少捕食獵物的螞蟻,取決於螞蟻的喜好,食物包括水果、種子、花蜜、蜜汁、植物子實體、無脊椎動物和小型脊椎動物的屍體、其他昆蟲分泌的蜜露等。

軟蚧(Coccids)。半翅目蚧次目(Coccomorpha)介殼蟲科(Coccidae),大部分會吸食植物汁液,部分會與螞蟻建立互利共生關係,提供蜜露以換取保護。

十二劃

單態型(Monomorphic)。工蟻只有一種大小和形態,無法進一步細分為亞階級。

單蟻后型(Monogyny)。蟻群只有一隻生殖個體負責產卵。

棲息地(Habitat)。生物生活的環境,一般以景觀(landscape)和主要植物(如樹、灌木、草、紅樹林)劃分。

超級群落(Supercolony)。由無數互相相連的蟻群組成,個體數量由數百萬到數十億不等,彼此之間沒有攻擊性。極為罕見,基本上只會出現在入侵物種中。

開放性棲息地(Open habitats)。開闊的灌木林和草地等的棲息地,與植被密集的樹林相對。

階級(Castes)。螞蟻在蟻群中的角色,以性別、外形及是否繁殖劃分,通常在成熟前會被確定。階級之中再以較為細微的形態差異和工作分工進一步細分的稱為亞階級(subcastes)。

裡棲(Hypogaeic)。在落葉層之中或之下、地上的腐木中、岩石下、泥土裡築巢及/或覓食。

十三劃

微棲地/微生境(Microhabitat)。生物生活的地方,規模在棲息地之下。由溫度和濕度等所劃分,例如岩石之下和樹木表面是同一棲息地(樹林)中兩個不同的微棲地。

腰節(Waist segment)。連接螞蟻中軀腹垂節的部分。第一節為腹柄節(petiole),第二節(如有的話)為後腹柄節(postpetiole)。

腹垂節(Gaster)。螞蟻身體的後半部分,通過腰節中軀相連。某些品種在腹部末端有螫針,用於捕獵及/或自衛。

腹垂節背板(Gastral tergites)。腹垂節背部,明顯分為若干節。

腹柄節(Petiole)。螞蟻腰節的第一節(或唯一一節),連接中軀腹垂節。在部分品種中天生縮小,可能難以觀察。

落葉層(Leaf litter)。泥土上方的有機凋落物,由落葉、樹枝、果實、種子和花朵組成。

十四劃

寡蟻后型(Oligogyny)。多蟻后型(polygyny)的特殊例子,蟻群在同一時間有一隻以上生殖個體負責產卵,但這些個體彼此之間不相容,在蟻巢穴中遠離彼此,工蟻則仍然像普通多蟻后型蟻群般合作。

十六劃

樹棲(Arboreal)。在樹上築巢及/或覓食。

親蟻植物/喜蟻植物(Myrmecophyte plants)。與螞蟻形成互利共生關係的植物,通常有吸引螞蟻的食物來源(子實體、花外蜜腺等)及/或讓螞蟻築巢的結構(如樹枝上的中空結構)。

頭部正面觀(Full-face view)。從正面觀察螞蟻頭部。

頭楯(Clypeus)。頭部前端,約在螞蟻的觸角和大顎之間。

十七劃

擬工蟻(Ergatoids)。天生無翅的蟻后或雄蟻,擬工蟻蟻后外表與工蟻非常相似,因而得名。

營養卵(Trophic eggs)。作為食物的未受精卵,在螞蟻中通常由工蟻生產,並提供給蟻后和幼蟲。

十八劃

舊大陸/舊世界(Old world)。美洲以外的大陸(歐、亞、非及大洋洲)。

雙態型(Dimorphic)。工蟻有兩個明顯的亞階級,兩個亞階級之間不存在過渡形態。

十九劃

蟻巢(Nest)。蟻群居住的物理結構,可以是永久的,亦可以是臨時的。

蟻群(Colony)。螞蟻的社會結構,由互相合作的工蟻和生殖個體,以及未成熟個體構成。同一蟻群的成員能夠互相識別,彼此之間沒有攻擊性。個體數量由數隻到數百萬隻不等。

二十劃

觸角柄節(Antennal scape)。觸角最底部的一節,明顯拉長。

觸角錘節(Antennal club)。觸角頂端明顯增長增大的部分。

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