不过这些都是前进时的策略,迅捷箭蚁的“开倒车”操作还是让人既惊叹又困惑。来自法国图卢兹第三大学的动物行为学家塞巴斯蒂安·施瓦尔兹(Sébastian Schwarz)在博士期间就开始研究蚂蚁导航策略。他和他的合作者,爱丁堡大学的信息学家埃弗利皮德斯·卡尼亚斯(Evripides Gkanias)共同组建了一支四人小团队,从2017年起每年夏天雷打不动奔赴塞维利亚沙漠,研究沙漠箭蚁的神奇行为。施瓦尔兹告诉“赛先生”:“沙漠箭蚁非常擅长在沙漠中寻找昆虫残骸,有时候它们会离开巢穴走到五六十米开外的地方,找到食物,拖行回巢,却从不会迷失方向。所以我们很想知道它们到底是怎么做到的。”早在2017年,施瓦尔兹就在《现代生物》(Current Biology)期刊上发表过题为《蚂蚁倒行回巢时视觉能力的使用机制》(How Ants Use Vision When Homing Backward)的文章,其中强调了小蚂蚁倒行时主要依赖的并非视觉记忆,而是天体罗盘和路径整合策略。除此之外,如果食物太过沉重,它们就会时不时停下来,放下口中食物,转过身,看一眼周围地面环境,然后再转回身,调整好方向,拖着食物继续“倒车”到家门口。施瓦尔兹当时就猜测:就算是倒退行走,蚂蚁或许也能在视觉上辨认出什么来。于是,他们分别在2017年和2018年展开实验,进一步探究蚂蚁倒车回家之谜。首先,研究人员在巢穴和食物之间用白色的塑料板划出一条笔直大道,然后训练一些蚂蚁往返在巢穴和取食器之间,让它们熟悉道路。训练之后,研究人员换上大块饼干,使得蚂蚁只能靠拖行,倒退着回巢。参加测试的除了训练过的蚂蚁,研究人员还会抓一些不熟悉路径的蚂蚁加入作为对照。此外,在蚂蚁将饼干拖回巢穴时,研究人员通过在路径边添加黑色塑料袋和防水布来模仿奇怪的山脉,从而改变路径上的风景。最终的研究结果显示,当面对新地标时,蚂蚁在8米长的实验道路上走了3.2米就“偷看”了,而在熟悉的道路上,蚂蚁可以走近6米而不回头。让施瓦兹尔有了新发现,他提出了“逆向视野”(repulsive view)理论:蚂蚁记住了从巢穴到食物点的路径,作为视觉信息记忆在大脑中,而需要逆行时,它们将记忆中的场景作为逆向视野,形成返回路径,从而做到退行大段距离而不用时不时回头看。当然,在这个过程中,它们也会同时借助太阳光角度和路径整合策略。该研究已以预印本形式发表在bioRxiv上。
[1] Schwarz, S., Mangan, M., Zeil, J., Webb, B., & Wystrach, A. (2017). How ants use vision when homing backward. Current Biology, 27(3), 401-407. DOI: 10.1016/j.cub.2016.12.019
[2] Sebastian Schwarz et al. How do backward walking ants (Cataglyphis velox) cope with navigational uncertainty?. bioRxiv 2019. DOI: 10.1101/2019.12.16.877704