第 四 屆 旺 宏 科 學 獎 成 果 報 告 書 參 賽 編 號 :SA4-191 作 品 名 稱 : 蟻 小 搏 大 校 園 螞 蟻 的 形 態 學 和 生 態 學 的 研 究 姓 名 : 王 皓 平 關 鍵 字 : 螞 蟻 的 分 類 螞 蟻 的 形 態 螞 蟻 的 生 態 環 境
摘 要 本 實 驗 是 研 究 校 園 內 螞 蟻 的 形 態 學 和 生 態 學 螞 蟻 隸 屬 於 昆 蟲 綱 (Insecta) 膜 翅 目 (Hymenoptera) 針 刺 亞 目 (Aculeata) 胡 蜂 總 科 (Vespoidea) 的 蟻 科 (Formicidae) 在 本 校 校 園 的 螞 蟻 中, 我 鑑 定 其 種 類, 共 發 現 16 種 螞 蟻, 分 類 關 係 為 五 個 亞 科 十 三 個 屬 分 別 是 熱 帶 火 家 蟻 破 壞 單 家 蟻 花 居 單 家 蟻 中 華 單 家 蟻 史 密 皺 家 蟻 相 似 皺 家 蟻 懸 巢 舉 尾 蟻 彎 針 彎 家 蟻 小 黑 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 長 腳 捷 蟻 黑 棘 蟻 黑 頭 慌 蟻 爪 哇 粗 針 蟻 粗 角 蟻 在 螞 蟻 的 形 態 學 方 面, 我 找 到 各 種 螞 蟻 大 小 差 異 很 大, 也 為 各 種 螞 蟻 的 特 徵 拍 下 照 片 作 為 比 較, 同 時 也 研 究 螞 蟻 生 活 史 中 各 階 段 的 成 員, 如 : 1. 黑 頭 慌 蟻 : 家 族 成 員 : A 蟻 后 : 體 型 最 大, 約 為 工 蟻 二 倍, 腹 錘 部 長, 負 責 繁 殖 工 作 B 工 蟻 : 負 責 照 顧 尋 找 食 物 等 所 有 螞 蟻 的 生 活 事 物 C 兵 蟻 : 此 種 無 兵 蟻 形 態 D 雄 蟻 : 未 發 現 雄 蟻, 在 繁 殖 季 節 出 現 生 活 史 : 卵 幼 蟲 蛹 工 蟻 蟻 后 雄 蟻 2. 長 腳 捷 蟻 : 家 族 成 員 : 和 黑 頭 慌 蟻 同, 照 片 中 有 發 現 有 翅 膀 的 年 輕 蟻 后 和 雄 蟻 生 活 史 : 卵 幼 蟲 蛹 ( 結 繭 的 型 態 ) 工 蟻 蟻 后 年 輕 蟻 后 雄 蟻 在 觀 察 的 過 程 中 我 也 紀 錄 了 一 些 螞 蟻 的 行 為 : 1. 盜 屍 : 小 黑 蟻 的 行 動 快 速, 會 進 入 熱 帶 火 蟻 的 巢 穴 偷 走 其 死 後 的 螞 蟻, 將 其 帶 回, 小 黑 蟻 似 乎 知 到 熱 帶 火 蟻 巢 穴 的 內 部 情 形 2. 噴 出 化 學 物 質 : 中 華 單 家 蟻 和 黑 頭 慌 蟻 搶 奪 食 物 時, 或 防 止 食 物 被 搶, 以 頭 部 結 觸 對 方, 造 成 對 手 螞 蟻 昏 迷 而 身 體 打 轉, 可 能 釋 放 出 化 學 物 質 3. 大 顎 攻 擊 : 邵 氏 大 頭 家 蟻 搶 奪 食 物 時, 以 大 顎 攻 擊 其 他 螞 蟻, 尤 其 兵 蟻 身 體 強 大, 常 以 一 當 十, 以 大 顎 威 嚇 敵 手 4. 躲 藏 : 一 般 螞 蟻 對 於 大 型 動 物 接 近, 會 視 若 無 睹, 沒 有 任 何 反 應, 但 爪 哇 粗 針 蟻 對 人 類 的 靠 近, 會 隱 蔽 躲 藏, 而 不 易 捕 獲 5. 集 體 搬 家 : 下 大 雨 時, 住 在 洞 穴 內 的 小 黑 蟻 集 體 搬 家, 成 群 結 隊 的 小 黑 蟻 離 開 巢 穴, 在 外 面 躲 避 淹 水, 直 到 水 消 退, 才 回 到 巢 穴 ; 搬 家 時 只 見 成 千 成 百 的 工 蟻, 並 未 見 到 蟻 后 一 起 搬 家 6. 舉 尾 威 嚇 : 熱 帶 火 蟻 的 巡 邏 蟻 遇 到 食 物 時, 食 物 上 已 有 小 黑 蟻, 熱 帶 火 蟻 在 食 物 上 面 震 動 腹 錘 部, 威 嚇 敵 手 ; 懸 巢 舉 尾 蟻 也 有 這 種 現 象, 會 高 高 舉 起 腹 錘, 警 告 對 手 7. 蟻 道 : 熱 帶 火 家 蟻 破 壞 單 家 蟻 有 蟻 道 的 現 象, 螞 蟻 行 走 在 一 條 固 定 的 路 線 上, 當 找 到 食 物 時, 使 行 動 更 快 速 有 效 率 校 園 螞 蟻 中, 在 土 中 築 巢 的 有 : 熱 帶 火 蟻 中 華 單 家 蟻 邵 氏 大 頭 家 蟻 史 密 皺 家 蟻 彎 針 彎 家 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 爪 哇 粗 針 蟻 粗 角 蟻 屬 粗 角 蟻 屬 共 八 種 在 樹 上 建 巢 的 有 : 懸 巢 舉 尾 蟻 相 似 皺 家 蟻 黑 棘 蟻 三 種 ; 在 樹 上 和 土 壤 二 者 中 築 巢 的 包 括 : 破 壞 單 家 蟻 花 居 單 家 蟻 小 黑 蟻 黑 頭 慌 蟻 共 四 種, 而 長 腳 捷 蟻 在 建 築 物 裂 縫 或 洞 中 建 巢 小 黑 蟻 黑 頭 慌 蟻 會 普 遍 在 各 種 樹 上 活 動 ; 另 外 發 現 在 喬 木 活 動 的 有 小 黃 家 蟻 花 居 單 家 蟻 懸 巢 舉 尾 蟻 長 腳 捷 蟻 會 出 現 在 人 類 活 動 環 境 的 螞 蟻 有 : 熱 帶 火 蟻 花 居 單 家 蟻 中 華 單 家 蟻 邵 氏 大 頭 - - 2
家 蟻 史 密 皺 家 蟻 小 黑 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 黑 頭 慌 蟻 共 七 種 ; 其 中 會 在 建 築 物 內 出 現 的 有 黑 頭 慌 蟻 小 黑 蟻 共 三 種 本 實 驗 的 螞 蟻 種 類 鑑 定, 我 自 己 鑑 定 到 屬 名, 種 名 的 鑑 定 是 螞 蟻 專 家 林 宗 岐 老 師 協 助 完 成 1. 會 翹 起 腹 錐 部 的 懸 巢 舉 尾 蟻 2. 罕 見 的 粉 橘 色 彎 針 彎 家 蟻 3. 銜 著 幼 蟲 的 黑 頭 慌 蟻 4. 長 腳 捷 蟻 的 年 輕 工 蟻 工 蟻 雄 蟻 5. 體 型 大 沒 有 腹 眼 怕 光 的 爪 哇 粗 針 蟻 6. 採 食 蜂 蜜 中 的 花 居 單 家 蟻 - - 3
壹 研 究 動 機 最 近 台 灣 發 生 了 紅 火 蟻 事 件, 由 於 我 們 對 生 物 方 面 有 著 極 大 的 興 趣, 所 以 就 透 過 各 種 方 法 來 找 相 關 的 資 料, 在 這 過 程 中, 出 乎 我 們 意 料 之 外, 有 關 螞 蟻 的 資 料 相 當 的 有 限, 螞 蟻 是 日 常 生 活 中 常 見 的 生 物, 但 是 我 們 對 它 們 的 了 解 卻 如 此 的 缺 乏, 因 此, 強 烈 的 好 奇 心 打 從 心 裡 激 起 我 們 想 對 螞 蟻 做 進 一 步 的 研 究, 探 索 這 種 平 凡 卻 神 秘 的 生 物 貳 研 究 目 的 一 研 究 螞 蟻 的 形 態 學 : 包 括 校 園 的 螞 蟻 有 那 些 種 類? 鑑 定 其 分 類 特 徵 形 態 構 造 螞 蟻 的 生 活 史 螞 蟻 的 蟻 巢 螞 蟻 的 生 活 行 為 和 生 存 策 略 二 研 究 校 園 內 螞 蟻 和 生 態 環 境 的 關 係 : 探 討 光 照 植 物 人 類 干 擾 等 生 態 因 子 對 螞 蟻 分 布 的 影 響, 螞 蟻 族 群 的 數 量 和 密 度 參 研 究 設 備 及 器 材 1: 長 鑷 子 2: 燒 杯 3: 異 丙 醇 80% 4: 解 剖 針 5: 蓋 玻 片 6: 牙 籤 7: 放 大 鏡 8: 吸 蟲 管 9: 試 管 ( 含 有 木 塞 ) 10: 棉 花 11: 小 標 本 瓶 12: 載 玻 片 13: 鏟 子 14: 複 式 顯 微 鏡 15: 解 剖 顯 微 鏡 16: 數 位 照 相 機 17: 近 距 照 相 機 18: 顯 微 攝 影 機 19: 食 餌 ( 魚 肉 蛋 糕 蜂 蜜 ) 20: 解 剖 刀 肆 研 究 過 程 和 結 果 一 校 園 有 那 些 螞 蟻 種 類? 其 如 何 分 類 鑑 定? 其 形 態 特 徵 為 何? 方 法 : 調 查 校 園 內 螞 蟻 的 種 類, 直 接 以 肉 眼 尋 找, 以 食 物 為 餌 吸 引 螞 蟻, 食 物 包 括 魚 肉 蜂 蜜 蛋 糕 等 ; 從 腐 木 頭 上 植 物 上 落 葉 下 等 到 處 尋 找, 然 後 以 鑷 子 吸 蟲 管 捕 捉 螞 蟻, 製 成 浸 液 標 本 和 乾 燥 標 本, 並 加 以 拍 照 或 測 量, 在 複 式 顯 微 鏡 及 解 剖 顯 微 鏡 下 進 行 螞 蟻 分 類 鑑 定 結 果 : 我 們 發 現 的 螞 蟻 種 類 有 : A 家 蟻 亞 科 火 家 蟻 屬 熱 帶 火 家 蟻 : 外 形 描 述 : 長 度 3 5mm, 頭 胸 淡 棕 色, 腹 錘 部 深 褐 色, 有 大 型 兵 蟻 圖 A1 顯 微 鏡 下 分 類 的 特 徵 圖 : 有 二 節 明 顯 腰 節 前 中 胸 背 板 縫 退 化 消 失 ( 家 蟻 亞 科 特 徵 ); 腹 柄 節 ( 第 一 腰 節 ) 有 明 顯 丘 部 觸 角 10 節 其 中 錘 節 有 2 節 頭 楯 前 緣 中 央 有 明 顯 刺 毛 頭 楯 前 緣 無 突 齒 有 尾 針 ( 火 家 蟻 屬 特 徵 ) 圖 A2 A6 B 家 蟻 亞 科 單 家 蟻 屬 破 壞 單 家 蟻 : 外 形 : 長 度 2 3mm, 頭 胸 黃 褐 色, 腹 錘 部 黑 褐 色, 有 大 小 體 型 的 工 蟻 圖 B1 分 類 特 徵 : 亞 科 特 徵 同 前 觸 角 錘 節 3 節 觸 角 12 節 中 後 足 脛 節 距 簡 單 大 顎 突 齒 4 個 有 頭 楯 中 毛 前 伸 腹 節 無 齒, 成 圓 弧 狀 ( 單 家 蟻 屬 ) 圖 B2 B6 C 家 蟻 亞 科 單 家 蟻 屬 花 居 單 家 蟻 : 外 形 : 長 度 1.5 2mm, 體 形 細 小, 有 兩 色, 頭 尾 為 黑 褐 色, 胸 為 黃 褐 色, 無 兵 蟻 圖 C1 屬 特 徵 如 前, 外 形 腹 錘 部 較 細 長 圖 C2 C5 - - 4
D 家 蟻 亞 科 單 家 蟻 屬 中 華 單 家 蟻 : 外 形 : 長 度 1.5mm, 體 形 更 細 小, 體 色 單 色 為 黑 褐 色 圖 D1 屬 特 徵 如 前, 有 四 個 明 顯 腹 錘 節 圖 D2 D4 E 家 蟻 亞 科 大 頭 家 蟻 屬 邵 氏 大 頭 家 蟻 : 外 形 : 長 度 1.5 2.5mm, 頭 胸 紅 褐 色, 腹 部 黑 褐 色, 工 蟻 短 小, 兵 蟻 有 二 倍 大 圖 E1 亞 科 特 徵 同 前 ; 觸 角 12 節 錘 節 3 節 觸 鬚 節 形 式 少 於 6,4 型 伸 腹 節 刺 小 丘 部 明 顯 大 顎 齒 8 個, 第 3 齒 較 第 4 齒 小 ( 大 頭 家 蟻 屬 ) 體 表 有 圓 形 花 紋, 頭 背 有 縱 條 紋 圖 E2 E5 F 家 蟻 亞 科 皺 家 蟻 屬 史 密 皺 家 蟻 : 外 形 : 長 度 2.5mm, 全 身 單 色, 為 褐 色, 無 兵 蟻 圖 F1 亞 科 特 徵 同 前 ; 觸 角 12 節, 節 距 短, 觸 角 錘 節 3 節 伸 腹 節 刺 大 而 明 顯 複 眼 位 頭 中 線 前 方, 頭 楯 前 緣 非 圓 弧 狀 ( 屬 特 徵 ), 體 表 腰 節 有 圓 圈 花 紋 腹 錘 節 凹 凸 不 平 圖 F2 F5 G 家 蟻 亞 科 皺 家 蟻 屬 相 似 皺 家 蟻 : 外 形 : 長 度 2mm, 體 色 兩 色, 紅 褐 身 黑 尾 圖 G1 屬 特 徵 : 前 伸 腹 節 刺 小 大 顎 突 齒 7 個 前 中 胸 背 板 平 順 頭 胸 體 表 有 縱 紋 圖 G2 G5 H 家 蟻 亞 科 舉 尾 蟻 屬 懸 巢 舉 尾 蟻 : 外 形 : 長 度 3.5mm, 淡 褐 身 黑 尾, 尾 部 常 高 高 翹 起 圖 H1 屬 特 徵 : 腹 柄 節 二 節, 其 為 筒 狀 無 明 顯 丘 部 觸 角 11 節 圖 H2 H5 I 家 蟻 亞 科 彎 家 蟻 屬 彎 針 彎 家 蟻 : 外 形 : 長 度 2mm, 體 型 中 小, 全 身 粉 紅 又 近 褐 色 圖 I-1 屬 特 徵 : 觸 角 11 節 前 額 葉 明 顯, 蓋 住 觸 角 窩 頭 楯 前 緣 二 齒 大 顎 突 齒 4 個 前 伸 腹 節 齒 大 而 明 顯, 向 上 彎, 第 一 節 腹 柄 節 下 腹 部 有 齒 圖 I-2 I-5 J 山 蟻 亞 科 黃 山 蟻 屬 小 黑 蟻 : 外 形 : 長 度 2.5 3mm, 全 身 黑 色, 中 等 體 型, 行 動 很 快 速, 很 常 見 圖 J1 山 蟻 亞 科 特 徵 : 腹 柄 節 一 節 尾 末 端 的 酸 腺 孔 為 管 狀 突 出, 有 一 圈 剛 毛 ; 觸 角 12 節, 小 顎 鬚 6 節 前 伸 腹 節 氣 孔 呈 圓 型 ( 黃 山 蟻 屬 ) 圖 J2 J5 K 山 蟻 亞 科 黃 山 蟻 屬 柯 氏 黃 山 蟻 : 外 形 : 長 度 2.5 3mm, 全 身 褐 色, 尾 部 稍 黑 且 稍 為 三 角 形, 行 動 快 速 圖 K1 屬 特 徵 同 小 黑 蟻 圖 K2 K5 L 山 蟻 亞 科 捷 山 蟻 屬 長 腳 捷 蟻 : 外 形 : 長 度 4 4.5mm, 體 形 中 大 形, 全 身 黃 褐 色, 腳 細 長, 行 動 快 速 圖 L1 屬 特 徵 : 觸 角 11 節 中 胸 背 板 與 後 胸 背 板 癒 合, 無 縱 溝 前 伸 腹 節 和 腹 柄 節 無 刺 或 瘤 L2 L4 M 山 蟻 亞 科 棘 山 蟻 屬 黑 棘 蟻 : 外 形 : 長 度 4.5mm, 大 型 蟻, 全 身 黑 色, 體 背 有 明 顯 的 棘 圖 M1 分 類 特 徵 : 觸 角 12 節 觸 角 窩 遠 離 頭 楯 後 緣 前 胸 背 板, 前 伸 腹 節, 腹 柄 節 都 具 刺 腹 節 第 一 節 背 板 大, 超 過 腹 節 一 半 圖 M2 M5 - - 5
N 琉 璃 蟻 亞 科 慌 琉 璃 蟻 屬 黑 頭 慌 蟻 : 外 形 : 長 度 1.5 2mm, 小 型 蟻, 頭 黑, 腹 胸 灰 白, 行 動 快 速 圖 N1 分 類 特 徵 : 腰 節 1 節, 呈 筒 狀 腹 錘 末 端 無 管 狀 酸 腺 孔, 腹 臀 後 緣 光 滑 ( 亞 科 特 徵 ); 腹 錘 背 面 觀 有 四 節, 第 五 腹 節 在 下 方 向 前 彎 圖 N2 N4 O 針 蟻 亞 科 爪 哇 粗 針 蟻 屬 爪 哇 粗 針 蟻 : 外 形 : 長 度 1.2mm, 大 型 蟻, 黑 色 身 體, 腹 錘 尾 端 暗 紅 色 圖 O1 科 特 徵 : 腹 柄 節 1 節 腹 錘 第 一 節 與 第 二 節 間 有 帶 狀 縊 縮, 腹 部 末 端 尾 針 發 達 腹 錘 臀 板 後 緣 無 短 齒, 腹 錘 第 3 至 第 5 對 氣 孔 被 遮 蓋 屬 特 徵 : 大 顎 長, 呈 三 角 形 後 足 脛 節 有 2 個 脛 節 距 大 顎 有 8 個 突 齒, 頭 楯 前 緣 無 齒 突 圖 O2 O5 P 粗 角 蟻 亞 科 粗 角 蟻 屬 : 外 形 : 長 2.5mm, 體 型 粗 短, 頭 部 及 腹 錘 部 呈 黑 色, 胸 及 腰 部 暗 褐 色 圖 P1 科 特 徵 : 腹 柄 節 一 節 腹 錘 第 一 節 與 第 二 節 有 明 顯 縊 縮, 尾 端 有 刺 針 腹 錘 末 端 有 短 齒 圖 P2 P4 各 種 螞 蟻 的 外 形 : 照 片 1~5 以 下 各 項 實 驗 以 英 文 代 號 表 示 螞 蟻 種 類 二 螞 蟻 的 生 活 史 和 成 員 結 構 為 何? 方 法 : 尋 找 螞 蟻 巢, 挖 開 內 部, 了 解 其 家 族 成 員 組 織, 辨 識 生 活 史 各 期 的 形 態, 並 照 相 以 說 明 結 果 : 我 們 以 二 種 螞 蟻 來 說 明 : 1. 黑 頭 慌 蟻 : 家 族 成 員 : A 蟻 后 : 體 型 最 大, 約 為 工 蟻 二 倍, 腹 錘 部 長, 負 責 繁 殖 工 作 B 工 蟻 : 負 責 照 顧 尋 找 食 物 等 所 有 螞 蟻 的 生 活 事 物 圖 2-1 C 兵 蟻 : 此 種 無 兵 蟻 形 態 D 雄 蟻 : 未 發 現 雄 蟻, 在 繁 殖 季 節 出 現 生 活 史 : 卵 幼 蟲 蛹 工 蟻 蟻 后 雄 蟻 ( 圖 2-2) 2. 長 腳 捷 蟻 : 家 族 成 員 : 和 黑 頭 慌 蟻 同, 照 片 中 有 發 現 有 翅 膀 的 年 輕 蟻 后 和 雄 蟻 圖 2-3 生 活 史 : 卵 幼 蟲 蛹 ( 結 繭 的 型 態 ) 工 蟻 蟻 后 年 輕 蟻 后 雄 蟻 ( 圖 2-4) 3. 有 兵 蟻 型 態 的 螞 蟻 : 發 現 的 種 類 有 三 種 熱 帶 火 蟻 的 兵 蟻 體 型 比 工 蟻 大 很 多 邵 氏 大 頭 家 蟻 的 兵 蟻 只 有 一 種 型 式, 體 長 約 一 般 工 蟻 的 二 倍 圖 2-6 破 壞 單 家 蟻 無 兵 蟻 形 態, 但 工 蟻 有 明 顯 的 大 小 差 異 4. 多 蟻 后 型 : 一 個 巢 穴 中 有 二 隻 以 上 的 蟻 后, 有 些 蟻 后 會 跑 到 巢 外, 自 己 也 要 工 作, 不 是 讓 工 蟻 飼 養, 如 黑 頭 慌 蟻 ( 圖 2-5) 我 們 發 現 多 蟻 后 型 的 種 類 有 :A B C D J L M N 等 8 種 三 各 種 螞 蟻 的 蟻 巢 形 態 是 怎 樣? 方 法 : 調 查 校 園 各 種 螞 蟻 的 蟻 巢, 以 食 餌 引 誘 或 到 處 尋 找 蟻 巢, 記 錄 蟻 巢 發 現 地 點 並 探 討 蟻 巢 的 特 性 和 構 造, 我 們 發 現 的 各 種 蟻 巢 地 點 和 特 點 如 下 : - - 6
結 果 :( 表 1 ) ( 圖 3-1 3-5) 代 號 種 類 名 稱 築 巢 地 點 蟻 巢 說 明 及 構 造 A 熱 帶 火 家 蟻 土 壤 中 大 樹 根 石 頭 旁 堆 積 沙 土, 成 土 丘 狀, 大 蟻 巢 面 積 大, 可 達 1 公 尺 長 大 的 族 群 有 很 多 出 口 B 破 壞 單 家 蟻 樹 上 土 壤 中 做 巢 在 土 壤 中 的 巢, 通 常 只 有 1 個 小 開 口, 也 會 住 在 大 樹 樹 皮 內 做 巢 C 花 居 單 家 蟻 樹 上 空 隙 牆 壁 地 板 的 小 洞 枯 乾 的 樹 枝 內 螺 絲 釘 的 空 隙 在 枯 乾 樹 枝 的 空 腔 中 常 發 現 ; 最 特 殊 的 築 巢 地 點 是 螺 絲 釘 內 的 小 動, 似 乎 只 要 有 空 隙, 此 蟻 就 可 定 居, 其 出 口 常 只 是 一 個 小 洞 巢 開 口 很 小 且 只 一 個 D 中 華 單 家 蟻 草 叢 內 土 壤 內 人 行 道 的 縫 隙 草 叢 內 落 葉 下 土 壤 中 巢 單 一 開 口, 會 將 沙 土 搬 到 洞 E 邵 氏 大 頭 家 蟻 外, 造 成 小 土 丘 F 史 密 皺 家 蟻 土 壤 內 草 皮 下 巢 單 一 開 口 落 葉 下 G 相 似 皺 家 蟻 枯 木 樹 皮 內 無 明 顯 的 巢 穴 H 懸 巢 舉 尾 蟻 枯 木 內 樹 幹 的 樹 皮 內 枯 木 有 一 個 大 開 口 I 彎 家 蟻 落 葉 下 土 壤 內 有 一 小 型 開 口 J 小 黑 蟻 樹 上 或 樹 洞 水 溝 內 石 頭 在 樹 洞 時 有 大 開 口, 以 天 然 的 洞 旁 的 洞 穴 穴 為 巢, 自 己 不 築 巢 K 褐 山 蟻 土 壤 內 落 葉 下 有 單 一 開 口, 會 將 沙 土 搬 到 洞 外, 形 成 小 土 丘 L 長 腳 捷 蟻 牆 壁 洞 穴 在 牆 壁 的 裂 縫 或 洞 穴 做 巢 M 黑 棘 蟻 樹 上 築 巢 布 袋 內 會 在 茂 密 的 樹 叢 ( 如 扁 柏 ) 中 建 造 紙 質 橢 圓 形 的 大 巢 穴 N 黑 頭 慌 蟻 樹 上 洞 穴 土 壤 內 牆 壁 小 似 乎 以 自 然 縫 隙 為 巢 洞 枯 枝 落 葉 下 O P 爪 哇 粗 針 蟻 粗 角 蟻 屬 落 葉 下 土 壤 土 壤 內 未 見 明 顯 的 巢 穴, 看 到 爪 哇 粗 針 蟻 各 自 躲 藏 土 縫 中 洞 口 非 常 小, 只 有 一 開 口 四 螞 蟻 族 群 分 布 和 環 境 有 何 關 係? 方 法 : 在 校 園 環 境 中, 選 定 具 代 表 性 且 較 無 人 類 干 擾 的 環 境, 調 查 其 中 螞 蟻 的 種 類, 以 了 解 螞 蟻 族 群 在 校 園 分 布 的 情 形 結 果 : 各 種 環 境 發 現 的 螞 蟻 如 下 : ( 表 2) 光 照 地 點 草 皮 一 ( 運 動 場 ) 草 皮 二 ( 涼 亭 ) 草 皮 三 ( 運 動 場 旁 樹 下 ) 運 動 場 牆 邊 枯 木 出 現 次 數 - - 7
強 螞 蟻 種 類 A D E D E K K F B D E F J K N C N G 三 次 :D E K 二 次 :F N 一 次 :A B C G J 弱 光 照 其 它 地 區 出 現 次 數 總 數 地 點 螞 蟻 種 類 樹 林 一 ( 行 政 樓 樹 林 二 ( 軍 樹 林 三 ( 教 育 圖 書 館 後 樹 福 木 花 壇 ) 訓 樓 後 ) 廳 樓 旁 ) 林 C E F C E F E N D E J I J k H K L N N O N 出 現 次 數 四 次 :E N 三 次 : 二 次 :C F J K 一 次 :D H I L O 枯 木 區 一 枯 木 區 二 較 稀 疏 的 樹 較 稀 疏 的 樹 地 點 下 一 ( 工 藝 樓 下 二 ( 體 育 出 現 次 數 前 ) 館 旁 ) C N G E J K A B D F D E H J 四 次 :N 螞 蟻 N J N 三 次 :J 種 類 K N 二 次 :D E K 一 次 :A B C F G H N(10 次 ) E(9 次 ) K(7 次 ) D(6 次 ) J F(5 次 ) 五 植 物 對 螞 蟻 族 群 分 布 有 何 關 係? 方 法 : 調 查 校 園 內 各 種 植 物 上 螞 蟻 種 類, 尋 找 植 物 上 的 螞 蟻, 了 解 植 物 和 螞 蟻 的 關 係 結 果 : 螞 蟻 常 出 現 的 植 物 如 下 :( 表 3 ) 螞 蟻 種 類 植 物 名 稱 定 居 或 活 動 破 壞 單 家 蟻 菩 提 樹 榕 樹 定 居 花 居 單 家 蟻 福 木 鴨 掌 木 菩 提 樹 定 居 懸 巢 舉 尾 蟻 鳳 凰 木 菩 提 樹 鳳 凰 木 定 居 小 黑 蟻 榕 樹 印 度 橡 膠 波 羅 蜜 雀 榕 琴 葉 榕 黑 板 樹 火 燄 樹 鳳 凰 木 木 棉 大 王 椰 子 在 榕 樹 印 度 橡 膠 大 王 椰 子 的 洞 中 定 居 長 腳 捷 蟻 菩 提 樹 在 樹 上 活 動 黑 頭 慌 蟻 榕 樹 菩 提 樹 阿 勃 勒 印 度 紫 壇 鴨 掌 木 構 榕 樹 印 度 紫 壇 鴨 掌 樹 麵 包 樹 印 度 橡 膠 黑 板 樹 木 麵 包 樹 印 度 橡 膠 黑 板 樹 定 居 - - 8
六 人 類 環 境 對 螞 蟻 族 群 分 布 有 何 影 響? 方 法 : 選 定 學 校 中, 人 類 活 動 的 代 表 區, 包 括 : 學 生 教 室 建 築 物 人 行 道 掃 地 區, 探 討 這 些 環 境 和 螞 蟻 關 係 結 果 :( 表 4 ) 地 點 螞 蟻 種 類 辦 公 室 教 室 建 物 地 板 校 園 人 行 道 內 水 泥 地 N J C J L A D E F J N 自 然 館 外 樹 下 打 掃 區 A D E N 七 校 園 運 動 場 內 螞 蟻 族 群 的 密 度 和 數 量 為 何? 方 法 : 校 園 運 動 場 是 400 公 尺 的 跑 道, 在 其 草 皮 內 選 定 四 地 區, 各 圍 成 1 2 公 尺 區 域, 調 查 運 動 場 草 皮 的 螞 蟻 種 類 數 量 密 度 結 果 :( 表 五 )( 圖 7-1 7-2) 種 類 A D E F K 草 皮 一 1m 2 草 皮 二 1m 2 草 皮 三 2m 2 草 皮 四 2m 2 合 計 數 目 95 87 36 數 目 262 56 數 目 513 383 56 數 目 25 371 240 17 65 數 目 25 1241 766 73 101 隻 / m 2 / m 2 隻 / m 2 / m 2 密 度 4 207 128 12 17 隻 隻 隻 / m 2 八 螞 蟻 族 群 的 生 活 行 為 和 生 存 策 略 方 法 : 研 究 螞 蟻 過 程 中, 觀 察 到 螞 蟻 的 習 性 和 生 存 策 略, 敘 述 於 後 : 結 果 :1. 盜 屍 : 小 黑 蟻 的 行 動 快 速, 會 進 入 熱 帶 火 蟻 的 巢 穴 偷 走 其 死 後 的 螞 蟻, 將 其 帶 回, 小 黑 蟻 似 乎 知 到 熱 帶 火 蟻 巢 穴 的 內 部 情 形 2. 噴 出 化 學 物 質 : 中 華 單 家 蟻 和 黑 頭 慌 蟻 搶 奪 食 物 時, 或 防 止 食 物 被 搶, 以 頭 部 結 觸 對 方, 造 成 對 手 螞 蟻 昏 迷 而 身 體 打 轉, 可 能 釋 放 出 化 學 物 質 3. 大 顎 攻 擊 : 邵 氏 大 頭 家 蟻 搶 奪 食 物 時, 以 大 顎 攻 擊 其 他 螞 蟻, 尤 其 兵 蟻 身 體 強 大, 常 以 一 當 十, 以 大 顎 威 嚇 敵 手, 將 敵 手 打 得 落 花 流 水 4. 躲 藏 : 一 般 螞 蟻 對 於 大 型 動 物 接 近, 會 視 若 無 睹, 沒 有 任 何 反 應, 但 爪 哇 粗 針 蟻 對 人 類 的 靠 近, 會 隱 蔽 躲 藏, 而 不 易 捕 獲 - - 9
5. 集 體 搬 家 : 下 大 雨 時, 住 在 洞 穴 內 的 小 黑 蟻 集 體 搬 家, 成 群 結 隊 的 小 黑 蟻 離 開 巢 穴, 在 外 面 躲 避 淹 水, 直 到 水 消 退, 才 回 到 巢 穴 ; 搬 家 時 只 見 成 千 成 百 的 工 蟻, 並 未 見 到 蟻 后 一 起 搬 家 6. 舉 尾 威 嚇 : 熱 帶 火 蟻 的 巡 邏 蟻 遇 到 食 物 時, 食 物 上 已 有 小 黑 蟻, 熱 帶 火 蟻 在 食 物 上 面 震 動 腹 錘 部, 威 嚇 敵 手 ; 懸 巢 舉 尾 蟻 也 有 這 種 現 象, 會 高 高 舉 起 腹 錘, 警 告 對 手 7. 蟻 道 : 熱 帶 火 家 蟻 破 壞 單 家 蟻 有 蟻 道 的 現 象, 螞 蟻 行 走 在 一 條 固 定 的 路 線 上, 當 找 到 食 物 時, 使 行 動 更 快 速 有 效 率 伍 結 論 一 我 們 在 校 園 中, 共 發 現 16 種 螞 蟻, 包 括 山 蟻 亞 科 4 種, 包 括 黃 山 蟻 屬 二 種 捷 山 蟻 屬 一 種 棘 山 蟻 屬 一 種 ; 家 蟻 亞 科 有 9 種, 包 括 單 家 蟻 屬 三 種 皺 家 蟻 屬 二 種 火 家 蟻 屬 大 頭 家 蟻 屬 舉 尾 蟻 屬 彎 家 蟻 屬 各 一 種 ; 琉 璃 蟻 亞 科 有 慌 琉 璃 蟻 屬 一 種 ; 針 蟻 亞 科 有 粗 針 蟻 屬 一 種 ; 粗 角 蟻 亞 科 有 粗 角 蟻 屬 一 種 ; 總 共 五 個 亞 科 十 三 個 屬 十 六 種 二 螞 蟻 的 生 活 史 過 程 : 卵 幼 蟲 蛹 工 蟻 蟻 后 雄 蟻, 平 常 所 見 的 螞 蟻 屬 於 工 蟻 我 們 所 調 查 的 螞 蟻 中, 有 兵 蟻 形 態 是 熱 帶 火 蟻 邵 氏 大 頭 家 蟻 屬 共 二 種 ; 另 外 小 黃 家 蟻 無 兵 蟻 形 態, 但 工 蟻 有 明 顯 的 大 小 形 熱 帶 火 蟻 單 家 蟻 屬 三 種 小 黑 蟻 長 腳 捷 蟻 黑 棘 蟻 黑 頭 慌 蟻 為 多 蟻 后 型, 其 餘 種 類 待 查 三 校 園 螞 蟻 中, 在 土 中 築 巢 的 有 : 熱 帶 火 蟻 中 華 單 家 蟻 邵 氏 大 頭 家 蟻 史 密 皺 家 蟻 彎 針 彎 家 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 爪 哇 粗 針 蟻 粗 角 蟻 屬 粗 角 蟻 屬 共 八 種 ; 在 樹 上 建 巢 的 有 : 懸 巢 舉 尾 蟻 相 似 皺 家 蟻 黑 棘 蟻 三 種, 其 中 相 似 皺 家 蟻 生 活 於 腐 爛 木 頭 而 歸 於 樹 棲 ; 在 樹 上 和 土 壤 二 者 中 築 巢 的 包 括 : 破 壞 單 家 蟻 花 居 單 家 蟻 小 黑 蟻 黑 頭 慌 蟻 共 四 種, 而 長 腳 捷 蟻 在 建 築 物 裂 縫 或 洞 中 建 巢 四 由 結 果 四 中, 較 能 適 應 強 光 照 的 種 類 為 中 華 單 家 蟻 邵 氏 大 頭 家 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 ; 較 能 適 應 弱 光 照 的 種 類 為 邵 氏 大 頭 家 蟻 黑 頭 慌 蟻 ; 較 能 普 遍 出 現 在 校 園 的 種 類 為 邵 氏 大 頭 家 蟻 黑 頭 慌 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 中 華 單 家 蟻 五 小 黑 蟻 黑 頭 慌 蟻 會 普 遍 在 各 種 樹 上 活 動 ; 另 外 發 現 在 喬 木 活 動 的 有 小 黃 家 蟻 花 居 單 家 蟻 懸 巢 舉 尾 蟻 長 腳 捷 蟻 六 會 出 現 在 人 類 活 動 環 境 的 螞 蟻 有 : 熱 帶 火 蟻 花 居 單 家 蟻 中 華 單 家 蟻 邵 氏 大 頭 家 蟻 史 密 皺 家 蟻 小 黑 蟻 柯 氏 黃 山 蟻 黑 頭 慌 蟻 共 七 種 ; 其 中 會 在 建 築 物 內 出 現 的 有 黑 頭 慌 蟻 小 黑 蟻 共 三 種 七 運 動 場 草 皮 內 發 現 五 種 螞 蟻, 其 中 以 中 華 單 家 蟻 邵 氏 大 頭 家 蟻 的 族 群 密 度 最 高 ; 中 華 單 家 蟻 每 平 方 公 尺 有 207 隻 八 我 們 觀 查 到 螞 蟻 的 行 為 和 生 存 策 略 有 : 盜 屍 噴 出 化 學 物 質 大 顎 攻 擊 躲 藏 集 體 搬 家 舉 尾 威 嚇 蟻 道 等 行 為 - - 10
陸 討 論 和 展 望 一 我 們 在 校 園 中 找 到 16 種 螞 蟻, 校 園 內 應 有 更 多 螞 蟻 的 種 類, 需 以 更 有 效 的 方 式 採 集 螞 蟻, 尋 找 夜 行 性 洞 穴 中 或 木 頭 內 的 螞 蟻 都 是 有 待 努 力 的 方 向 校 園 螞 蟻 中, 最 特 別 的 是 黑 棘 蟻, 身 上 有 很 多 刺 ; 顏 色 最 特 別 的 是 彎 家 蟻, 是 橘 色 螞 蟻, 身 上 有 彎 曲 的 刺 ; 巨 型 螞 蟻 是 爪 哇 粗 針 蟻 在 蟻 巢 方 面, 大 部 分 的 螞 蟻 是 挖 土 築 巢, 也 有 不 建 築 巢 穴, 尋 找 現 成 的 洞 穴 ; 最 有 技 巧 的 建 築 家 是 黑 棘 蟻, 會 建 出 完 整 美 麗 的 巢 穴, 將 巢 掛 在 隱 密 的 樹 叢 裡 二 在 螞 蟻 種 類 的 分 類 鑑 定 上, 是 研 究 螞 蟻 最 基 本 的 工 作, 但 這 也 是 感 到 最 困 難 的 事, 螞 蟻 的 特 徵 要 靠 顯 微 鏡 來 鑑 定, 剛 開 始 鑑 定 一 種 螞 蟻, 要 花 很 多 天 的 時 間, 甚 至 鑑 定 不 出 來 螞 蟻 隸 屬 於 昆 蟲 綱 (Insecta) 膜 翅 目 (Hymenoptera) 針 刺 亞 目 (Aculeata) 胡 蜂 總 科 (Vespoidea) 的 蟻 科 (Formicidae) 我 們 查 到 的 資 料 台 灣 螞 蟻 相 是 最 好 的 資 料, 我 們 鑑 定 螞 蟻 到 屬 名, 至 於 種 名 的 鑑 定, 是 熱 心 的 螞 蟻 專 家 林 宗 岐 老 師 幫 忙 鑑 定, 很 感 謝 林 老 師 三 本 來 以 為 運 動 場 草 皮 上 的 螞 蟻 很 少, 茂 盛 的 草 皮 看 不 到 螞 蟻, 現 在 知 道 草 皮 內 螞 蟻 的 種 類, 更 知 道 其 中 螞 蟻 的 數 量 非 常 驚 人, 草 皮 內 也 有 很 多 昆 蟲 和 蜘 蛛, 但 以 螞 蟻 最 優 勢 最 多, 甚 至 可 以 說 校 園 內 到 處 是 螞 蟻, 螞 蟻 是 自 然 世 界 的 強 者 四 我 們 觀 察 到 螞 蟻 的 一 些 行 為 是 很 有 趣 的, 這 篇 報 告 提 出 七 點 螞 蟻 行 為, 還 有 更 多 的 行 為 和 生 存 策 略 等 待 探 討 這 篇 研 究 中, 我 們 了 解 螞 蟻 的 基 本 知 識, 對 螞 蟻 產 生 濃 厚 的 興 趣, 以 後 若 繼 續 在 螞 蟻 上 研 究, 將 更 有 目 標 柒 参 考 資 料 一 台 灣 螞 蟻 相 林 宗 岐 吳 文 哲 國 立 台 灣 博 物 館 年 刊 第 四 十 六 卷 民 國 92 年 二 別 和 螞 蟻 拼 命 黛 柏 拉 戈 登 皇 冠 叢 書 1999 年 三 螞 蟻 螞 蟻 威 爾 森 和 霍 德 伯 勒 蔡 承 志 譯 遠 流 出 版 社 四 台 灣 的 常 見 昆 蟲 渡 假 出 版 社 - - 11
捌 圖 片 部 分 A 熱 帶 火 家 蟻 圖 A1: 外 形 長 度 ( 兵 蟻 5mm vs 工 蟻 3.5mm) 圖 A2: 腹 柄 節 ( 第 一 腰 節 ) 有 明 顯 丘 部, 有 二 節 明 顯 腰 節 ( 顯 微 鏡 下 100 倍 ) 圖 A3: 前 中 胸 背 板 退 化 消 失 圖 A4: 腹 錘 部 有 尾 針 圖 A5: 觸 角 10 節, 錘 節 2 節 圖 A6 頭 楯 前 緣 中 央 具 有 1 個 頭 楯 中 毛 (40 倍 ) - - 12
B 破 壞 單 家 蟻 圖 B1 外 形 長 度 2mm 圖 B2 中 後 足 脛 節 距 簡 單 圖 B3 大 顎 突 齒 4 個 圖 B4 前 伸 腹 節 無 齒, 呈 圓 弧 狀 ( 單 家 蟻 屬 ) 圖 B5 頭 楯 前 緣 中 央 具 有 1 個 頭 楯 中 毛 圖 B6 觸 角 錘 節 3 節 - - 13
C 花 居 單 家 蟻 圖 C1 花 居 單 家 蟻 外 型 長 度 1.5mm 圖 C2 前 伸 腹 節 無 齒 圖 C3 大 顎 突 齒 4 個 ( 咬 食 物 ) 圖 C4 頭 楯 前 緣 中 央 具 有 1 個 頭 楯 中 毛 D 中 華 單 家 蟻 (C-5) 尾 針 (D-1) 外 型 長 度 1.5mm - - 14
(D-2) 外 型 有 4 個 明 顯 腹 錘 節, 腹 柄 節 2 節 (D-3) 前 伸 腹 節 呈 圓 弧 狀 E 邵 氏 大 頭 家 蟻 (D-4) 大 顎 齒 4 個 (E-1) 外 型 長 度 ( 兵 蟻 2.5mm vs 工 蟻 1.5mm) (E-2) 大 顎 齒 8 個 (E-3) 觸 角 錘 節 3 節 - - 15
(E-4) 前 伸 腹 節 刺 小, 腹 柄 節 丘 部 明 顯 (E-5) 體 表 有 圓 形 花 紋, 頭 背 有 縱 條 紋 路 F 史 密 皺 家 蟻 屬 (F-1) 外 型 長 度 2.5mm (F-2) 頭 楯 前 緣 非 圓 弧 型 (F-3) 伸 腹 節 齒 大 而 明 顯 (F-4) 錘 節 3 節, 觸 角 12 節 - - 16
G 相 似 皺 家 蟻 (F-5) 腰 節 有 圓 形 花 紋 (G-1) 外 型 長 度 2mm (G-2) 前 中 胸 背 板 平 順 前 伸 腹 節 刺 較 小 (G-3) 觸 角 12 節, 錘 節 3 節 (G-4) 大 顎 突 齒 7 個 以 上 (G-5) 頭 部 有 縱 紋 - - 17
H 懸 巢 舉 尾 蟻 (H-1) 外 型 長 度 3.5mm (H-2) 腹 柄 節 2 節, 筒 狀 無 明 顯 丘 部 (H-3) 腹 錘 部 常 高 高 舉 起 (H-4) 觸 角 11 節 I 彎 家 蟻 (I-1) 外 形 長 度 2mm (I-2) 觸 角 11 節 - - 18
(I-3) 大 顎 突 齒 4 個 (I-4) 前 伸 腹 柄 節 齒 大 而 明 顯 向 上 彎 曲, 腹 柄 節 下 方 有 齒 J 小 黑 蟻 (I-5) 有 前 額 葉 (J-1) 外 型 長 度 2.5mm (J-2) 小 顎 鬚 6 節 (J-3) 後 胸 側 面 的 氣 孔 圓 形 - - 19
(J-4) 圓 形 酸 腺 孔 有 一 圈 剛 毛 ( 山 蟻 亞 科 特 徵 ) (J-5) 腹 柄 節 1 節 K 褐 山 蟻 (K-1) 外 型 長 度 3mm 體 黃 褐 色 (K-2) 觸 角 12 節 (K-3) 氣 孔 圓 形 (K-4) 尾 部 呈 長 三 角 形 圓 形 酸 腺 孔 有 一 圈 剛 毛 ( 山 蟻 亞 科 特 徵 ) - - 20
L 長 腳 捷 蟻 (K-5) 腹 柄 節 1 節 (L-1) 外 型 長 度 4.5mm, 腳 細 長 (L-2) 觸 角 11 節, 觸 角 柄 節 特 長 (L-3) 長 腳 捷 蟻 中 胸 背 板 與 後 胸 背 板 癒 和 M 黑 棘 蟻 (L-4) 腹 柄 節 1 節, 前 伸 腹 節 與 腹 柄 節 不 具 刺 (M1) 外 型, 全 身 烏 黑, 有 些 個 體 的 腹 錘 部 呈 灰 白 色 - - 21
圖 M2 前 胸 背 板 前 伸 腹 節 腹 柄 節 具 刺 圖 M3 第 1 腹 錘 節 超 過 腹 錘 節 的 一 半 圖 M4 腹 柄 節 1 節 圖 M5 觸 角 窩 離 頭 楯 較 遠 N 黑 頭 慌 蟻 (N-1) 外 形 長 度 1.5~2mm, 頭 黑 色 (N-2) 腹 柄 節 1 節 呈 筒 狀 - - 22
(N-3) 無 管 狀 酸 腺 孔, 腹 臀 部 後 緣 光 滑 ( 琉 璃 蟻 亞 科 特 徵 ) 方 向 前 彎 (N-4) 腹 錘 節 背 面 觀 有 4 節, 第 5 節 腹 節 在 下 O 爪 哇 粗 針 蟻 (O-1) 外 型 長 度 12mm, 全 身 黑 色 (O-2) 大 顎 突 齒 8 個 頭 前 緣 無 齒 突 (O-3) 尾 針 發 達 (O-4) 後 足 脛 節 有 兩 個 脛 節 距 - - 23
P 粗 角 蟻 屬 (O-5) 腹 錘 部 第 一 節 和 第 二 節 有 鎰 縮 (P-1) 外 形 長 度 2.5mm (P-2) 腹 錘 臀 板 有 一 列 短 齒 (P-3) 尾 針 (P-4) 腹 柄 節 1 節, 腹 錘 第 1 節 與 第 2 節 有 明 顯 縊 縮 蟻 的 外 形 :( 照 片 1) 褐 山 蟻 分 割 魚 肉 - - 24
( 照 片 2) 花 居 單 家 蟻 吃 蜂 蜜, 頭 尾 黑 色, ( 照 片 3) 黑 頭 慌 蟻 搶 食 物 胸 部 褐 色, 長 度 2mm ( 照 片 4) 爪 哇 粗 針 蟻 ( 圖 2-1) 黑 頭 慌 蟻 蟻 后 工 蟻 ( 圖 2-2) 黑 頭 慌 蟻 幼 蟲 蛹 成 蟲 ( 圖 2-3) 長 腳 捷 蟻 成 員, 依 序 為 幼 工 蟻 工 蟻 雄 蟻 ( 圖 2-4) 長 腳 捷 蟻 的 幼 蟲 與 繭 ( 圖 2-5) 黑 頭 慌 蟻 蟻 后 和 巢 內 的 卵 蛹 ( 有 絲 包 圍 ) - - 25
( 圖 2-6) 邵 氏 大 頭 家 蟻 的 兵 蟻 ( 圖 3-1) 史 密 皺 家 蟻 的 蟻 巢, 堆 積 的 沙 直 徑 有 6 公 分 ( 圖 3-2) 長 腳 捷 蟻 的 蟻 巢 在 建 築 物 的 裂 縫 ( 圖 3-3) 花 居 單 家 蟻 在 螺 絲 釘 內 築 巢 只 有 一 個 開 口 ( 圖 3-4) 破 壞 單 家 蟻 的 蟻 窩 ( 圖 3-5) 相 似 皺 家 蟻 ( 圖 7-1) 調 查 草 皮 內 螞 蟻 族 群 密 度 ( 圖 7-2)400 公 尺 跑 道 內 整 齊 的 草 皮 - - 26
( 圖 9-1) 小 黑 蟻 集 體 搬 家 ( 圖 9-2) 熱 帶 火 家 蟻 - - 27