雙 齒 多 刺 蟻 在 惡 劣 環 境 下 保 護 自 己 的 方 法 和 能 力 學 校 : 東 華 三 院 辛 亥 年 總 理 中 學 組 員 : 黎 兆 亨 F.5 陳 肇 豐 F.5 何 鎮 邦 F.5 任 俊 年 F.5 吳 賢 熙 F.5 指 導 老 師 : 張 美 思 老 師 劉 偉 春 老 師 1
1. 探 究 動 機 我 們 在 第 一 次 的 野 外 考 察 時, 在 湖 山 遊 樂 場 附 近 的 一 個 小 山 丘 上 遇 上 了 這 種 螞 蟻, 其 體 型 雖 小, 但 數 目 其 多, 在 人 流 稀 少 的 山 上 叢 林 中, 牠 可 謂 一 種 優 勢 種, 支 配 整 個 叢 林, 而 正 正 是 這 點, 吸 引 我 們 開 始 對 其 展 開 探 究 在 搜 集 資 料 的 階 段, 我 們 發 現 雙 齒 多 刺 蟻 具 有 一 種 有 趣 的 習 性 假 死, 我 們 對 於 這 點 非 常 感 興 趣, 於 是 進 行 一 系 列 的 實 驗 研 究 這 種 特 別 的 習 性 2. 簡 介 雙 齒 多 刺 蟻 之 工 蟻 雙 齒 多 刺 蟻 是 一 種 廣 泛 分 佈 於 華 南 東 南 亞 以 至 澳 洲 的 一 種 捕 食 性 昆 蟲 2.1 外 形 概 述 雙 齒 多 刺 蟻 之 工 蟻 分 為 大 型 和 小 型, 身 長 分 別 約 4 和 6 毫 米 在 初 成 蟲 的 時 候 體 色 呈 褐 色, 其 後 漸 變 黑 色 一 對 複 眼 較 大, 單 眼 極 微 小, 無 膜 翅 前 胸 背 板 有 一 對 向 前 的 小 刺, 胸 部 後 方 亦 有 兩 對 向 後 的 小 刺 雙 齒 多 刺 蟻 之 工 蟻 最 明 顯 的 特 徵 為 其 後 腹 上 金 黃 色 橫 紋 2.2 名 稱 學 名 :Polyrhachis dives (F. Smith, 1857) 中 文 名 : 雙 齒 多 刺 蟻 雙 赤 多 刺 蟻 黑 樹 蟻 黑 棘 蟻 2.3 分 類 圖 2.3 雙 齒 多 刺 蟻 分 類 2.4 主 要 食 物 蚜 蟲 和 介 殼 蟲 等 昆 蟲 分 泌 的 蜜 露 植 物 腺 體 如 八 寶 樹 和 紅 豆 等 所 分 泌 的 甜 質 物 一 些 小 型 節 肢 動 物 如 麵 包 蟲 和 鬆 毛 蟲 1-3 齡 幼 蟲 2.5 築 巢 習 性 和 蟻 巢 特 色 牠 們 一 般 在 樹 上 築 建 蟻 巢, 而 蟻 巢 主 要 以 木 屑 和 草 葉 碎 片 築 成, 外 型 像 蜂 巢 ( 互 動 百 科 - 雙 齒 多 刺 蟻 轉 載 日 期 :6/4/2011 ) 2
3. 本 報 告 實 驗 之 概 論 我 們 將 會 探 究 雙 齒 多 刺 蟻 如 何 去 面 對 惡 劣 的 環 境 於 本 報 告 中, 我 們 為 雙 齒 多 刺 蟻 準 備 了 在 水 中 在 二 氧 化 碳 中 和 在 被 水 包 圍 的 小 島 中 這 三 個 惡 劣 環 境, 以 觀 察 雙 齒 多 刺 蟻 解 決 問 題 的 方 法, 和 探 討 牠 的 生 命 力 有 多 強 大 4. 捕 捉 雙 齒 多 刺 蟻 之 地 點 位 置 : 湖 山 遊 樂 場 附 近 的 一 個 小 山 丘 生 境 : 叢 林 圖 3a 捕 蟻 地 點 的 高 空 影 像 ( Google 地 圖 轉 載 日 期 : 4/4/2011) 圖 3b 捕 蟻 地 點 的 實 際 情 況 3
4. 觀 察 實 驗 一 : 雙 齒 多 刺 蟻 在 水 中 的 情 況 4.1 目 的 觀 察 雙 齒 多 刺 蟻 完 全 浸 水 時 和 離 開 水 之 後 的 行 為 4.2 實 驗 日 期 和 時 間 16/2/2011 16:00 19:00 4.3 實 驗 儀 器 及 物 料 雙 齒 多 刺 蟻 x10 自 來 水 白 瓷 磚 x1 蓋 上 刺 了 數 個 小 孔 ( 小 於 蟻 的 體 型 ) 大 玻 璃 水 盆 x1 的 小 膠 瓶 x1 4.4 實 驗 程 序 a. 將 一 隻 雙 齒 多 刺 蟻 放 進 小 膠 瓶 中 b. 把 小 膠 瓶 放 在 水 中, 然 後 盡 量 把 水 充 滿 小 膠 瓶 c. 觀 察 雙 齒 多 刺 蟻 的 活 動 d. 待 雙 齒 多 刺 蟻 的 活 動 再 無 改 變 化, 將 蟻 取 出, 放 在 白 瓷 磚 上 觀 察 其 活 動 e. 用 剩 下 的 九 隻 雙 齒 多 刺 蟻 重 複 程 序 a 至 d 4.5 觀 察 結 果 a. 假 死 前 - 蟻 在 開 始 注 水 後, 會 走 到 水 位 以 上 的 地 方 - 當 注 滿 水 後, 蟻 的 身 體 會 出 現 氣 泡 - 蟻 會 先 待 在 原 地, 足 部 及 觸 鬚 只 有 輕 微 活 動 - 大 約 9 至 20 分 鐘 後, 蟻 突 然 開 始 活 動, 主 要 前 往 有 氣 泡 的 地 方 - 在 蟻 在 水 中 四 處 游 走 後, 若 找 不 到 氣 泡 便 會 開 始 上 浮 b. 假 死 中 - 捲 縮 足 部 或 放 鬆 足 部, 一 動 也 不 動, 進 入 假 死 狀 態 c. 甦 醒 過 程 - 蟻 在 假 死 狀 態 下 出 水 後, 需 要 等 待 若 干 時 間, 才 開 始 有 輕 微 的 足 部 振 動 - 之 後 足 部 的 活 動 漸 漸 明 顯 和 增 加, 若 有 其 他 振 動 則 會 使 蟻 立 即 翻 身 或 加 快 足 部 活 動 - 此 後 蟻 會 先 擦 觸 鬚 或 翻 身, 但 以 先 翻 身 的 為 多, 翻 身 後 蟻 仍 會 在 之 後 繼 續 振 動 足 部 及 擦 觸 鬚 - 在 整 理 約 7 至 20 分 鐘 後, 大 部 分 蟻 都 能 正 常 活 動 d. 特 別 發 現 在 實 驗 中, 雙 齒 多 刺 蟻 在 剛 接 觸 惡 劣 環 境 時 會 先 在 自 身 的 氣 泡 中 等 待, 一 會 兒 後 便 開 始 四 處 尋 找 氣 泡, 以 獲 得 氧 氣 在 最 終 找 不 到 帶 氧 的 氣 泡 後, 才 開 始 進 入 假 死 狀 態, 可 視 為 雙 齒 多 刺 蟻 保 護 自 己 的 最 後 手 段 圖 4a 尚 未 甦 醒 的 蟻 4
5. 實 驗 1: 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 在 水 中 的 假 死 5.1 目 的 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 在 水 中 假 死 時 間 與 其 甦 醒 時 間 的 關 係 5.2 實 驗 日 期 和 時 間 23/2/2011 16:00 19:00 2/3/2011 16:00 19:00 3/3/2011 16:00 19:00 5.3 假 設 由 觀 察 實 驗 一, 我 們 得 出 以 下 假 設 : a. 擦 觸 鬚 代 表 螞 蟻 開 始 恢 復 探 知 能 力 b. 翻 身 代 表 螞 蟻 準 備 好 活 動 / 有 能 量 可 以 活 動 c. 假 死 至 出 水 時 間 代 表 螞 蟻 最 低 限 度 維 持 身 體 機 能 的 持 續 時 間 ( 假 死 狀 態 ) d. 浸 水 至 假 死 之 間 的 時 間 代 表 小 膠 瓶 中 氧 氣 能 夠 支 持 蟻 新 陳 代 謝 正 常 的 時 間 ( 新 陳 代 謝 時 間 因 蟻 而 異 ) 5.4 實 驗 儀 器 及 物 料 雙 齒 多 刺 蟻 x15 自 來 水 大 玻 璃 水 盆 x1 蓋 上 刺 了 數 個 小 孔 ( 小 於 蟻 的 體 型 ) 的 小 膠 瓶 x5 秒 錶 x5 白 瓷 磚 x5 5.5 實 驗 程 序 a. 分 別 將 5 隻 雙 齒 多 刺 蟻 放 進 小 膠 瓶 中 b. 把 全 部 瓶 子 放 在 水 中, 然 後 把 水 注 滿 小 膠 瓶 c. 在 每 一 個 瓶 中, 觀 察 雙 齒 多 刺 蟻, 待 牠 再 沒 有 任 何 顫 動, 即 表 示 牠 已 經 假 死, 記 錄 牠 由 下 水 到 其 假 死 需 要 的 時 間 d. 讓 牠 浸 在 水 中 十 分 鐘 e. 十 分 鐘 之 後, 打 開 蓋 子 放 走 自 來 水, 輕 力 把 蟻 放 在 白 瓷 磚 上 以 便 觀 察 ( 雙 齒 多 刺 蟻 可 能 因 震 盪 而 突 然 醒 來, 影 響 實 驗 結 果 ) f. 記 錄 雙 齒 多 刺 蟻 由 離 開 水 中 到 成 功 翻 身 向 擦 觸 鬚 需 要 的 時 間 h. 重 複 程 序 a 至 f 兩 次, 假 死 後 浸 水 時 間 分 別 改 為 二 十 分 鐘 和 三 十 分 鐘 圖 5a 同 學 做 實 驗 的 情 況 圖 5b 浸 在 水 中 的 蟻 5
5.6 結 果 假 死 後 浸 水 時 間 與 平 均 出 水 後 至 擦 觸 鬚 時 間 的 關 係 平 均 出 水 後 至 擦 觸 鬚 時 間 ( 秒 ) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 600 1200 1800 假 死 後 浸 水 時 間 ( 秒 ) 6
假 死 後 浸 水 時 間 與 平 均 出 水 後 至 翻 身 時 間 的 關 係 平 均 出 水 後 至 翻 身 時 間 ( 秒 ) 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 600 1200 1800 假 死 後 浸 水 時 間 ( 秒 ) 1* 及 2*: 因 誤 差 太 大, 此 項 數 據 不 列 入 平 均 數 值 計 算 假 死 後 浸 水 時 間 (s) 平 均 出 水 後 至 翻 身 時 間 (s) 翻 身 時 間 與 假 死 時 間 的 比 例 600.00 1035.80 1.73 1200.00 1152.40 0.96 1800.00 1561.75 0.87 5.7 討 論 我 們 認 為 出 水 後 翻 身 的 時 間 較 能 代 表 雙 齒 多 刺 蟻 的 真 實 恢 復 時 間, 因 為 出 水 後 第 一 次 擦 觸 鬚 的 時 間 代 表 在 假 死 後 開 始 恢 復 探 知 能 力 的 所 需 時 間, 但 每 隻 雙 齒 多 刺 蟻 在 擦 完 第 一 次 觸 鬚 前 後 都 會 翻 身, 再 繼 續 擦 觸 鬚, 因 此 此 數 據 未 能 代 表 恢 復 雙 齒 多 刺 蟻 的 活 動 能 力 的 所 需 時 間, 僅 作 參 考, 但 從 中 可 看 出 雙 齒 多 刺 蟻 對 保 持 探 知 能 力 和 活 動 能 力 的 重 要 性, 從 而 保 護 自 己 此 外, 浸 水 至 假 死 時 間 代 表 雙 齒 多 刺 蟻 在 惡 劣 環 境 下 能 支 持 正 常 新 陳 代 謝 的 時 間, 因 為 每 隻 雙 齒 多 刺 蟻 的 體 質 和 身 體 狀 況 都 有 不 同, 所 以 此 項 數 據 的 誤 差 最 大 7
5.8 實 驗 誤 差 和 改 善 方 法 a. 誤 差 : 在 水 瓶 中 有 氣 泡, 所 以 螞 蟻 能 在 當 中 獲 得 氧 氣, 因 此 浸 水 至 假 死 時 間 有 誤 差 改 善 方 法 : 盡 量 把 氣 泡 從 瓶 中 擠 出 來 b. 誤 差 : 我 們 三 個 實 驗 並 不 是 同 日 完 成, 因 為 時 間 並 不 足 以 我 們 完 成 三 組 實 驗, 令 環 境 因 素 有 異, 造 成 對 實 驗 有 一 定 誤 差 改 善 方 法 : 盡 量 在 星 期 六 或 日 做 該 實 驗, 讓 有 足 夠 時 間 一 天 內 完 成 c. 誤 差 : 我 們 組 每 一 個 人 對 觀 察 螞 蟻 假 死 的 準 確 度 都 有 差 別, 因 此 對 假 死 時 間 的 統 計 有 影 響 改 善 方 法 : 在 每 一 次 實 驗 都 以 多 於 一 個 人 來 同 時 決 定 該 螞 蟻 是 否 已 假 死 5.9 限 制 a. 每 一 隻 螞 蟻 的 體 質 都 有 分 別, 因 此 對 他 們 的 假 死 時 間 和 實 驗 結 果 有 一 定 的 影 響 b. 螞 蟻 在 浸 水 實 驗 中 身 上 有 氣 泡, 因 我 們 不 能 在 他 們 身 上 弄 走 這 些 氣 泡, 所 以 對 實 驗 的 結 果 有 影 響, 令 他 們 假 死 的 時 間 有 誤 差 5.10 結 論 根 據 實 驗 一, 我 們 假 設 雙 齒 多 刺 蟻 的 浸 水 後 假 死 時 間 為 維 持 最 低 限 度 身 體 機 能 的 持 續 時 間, 而 出 水 至 翻 身 時 間 則 為 脫 離 惡 劣 環 境 後 恢 復 身 體 活 動 能 力 的 所 需 時 間 從 結 果 可 見, 雙 齒 多 刺 蟻 假 死 的 持 續 時 間 愈 長, 恢 復 身 體 活 動 能 力 的 所 需 時 間 亦 愈 長, 但 恢 復 身 體 活 動 能 力 的 所 需 時 間 的 增 加 速 率 會 隨 時 間 增 加 而 減 少, 需 要 較 少 時 間 恢 復 較 長 時 間 的 假 死 狀 態, 即 這 兩 個 比 例 不 停 減 少, 而 且 不 停 趨 向 零 出 水 至 翻 身 時 間 和 出 水 至 擦 觸 鬚 都 可 定 義 為 雙 齒 多 刺 蟻 的 恢 復 時 間 圖 5c 擦 觸 鬚 中 的 蟻 8
6. 觀 察 實 驗 二 : 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 在 高 濃 度 二 氧 化 碳 及 缺 氧 情 況 的 表 現 6.1 目 的 觀 察 雙 齒 多 刺 蟻 在 二 氧 化 碳 中 時 和 離 開 二 氧 化 碳 之 後 的 行 為 6.2 實 驗 日 期 和 時 間 16/3/2011 16:00 19:00 6.3 實 驗 儀 器 及 物 料 雙 齒 多 刺 蟻 x10 試 管 ( 連 試 管 塞 和 載 有 二 氧 化 碳 )x10 白 瓷 磚 x1 a. 放 置 雙 齒 多 刺 蟻 在 白 瓷 磚 上 b. 將 充 滿 二 氧 化 碳 的 試 管 倒 置, 取 出 試 管 塞, 迅 速 罩 着 蟻 c. 觀 察 蟻 的 反 應 d. 待 雙 齒 多 刺 蟻 的 活 動 再 無 改 變 化, 將 蟻 取 出, 放 在 白 瓷 磚 上 觀 察 其 活 動 e. 用 剩 下 的 九 隻 雙 齒 多 刺 蟻 和 試 管 重 複 程 序 a 至 d 6.4 觀 察 結 果 a. 在 二 氧 化 碳 中 - 螞 蟻 會 向 試 管 壁 撞 去 或 向 上 逃 走 - 數 十 秒 後 螞 蟻 會 因 受 不 住 二 氧 化 碳 而 倒 下, 然 後 身 體 蜷 縮 成 一 團 - 倒 下 之 後, 螞 蟻 的 腹 部 開 始 變 得 半 透 明 - 螞 蟻 身 體 和 足 部 不 停 顫 動, 之 後 就 不 再 有 任 何 動 靜 c. 離 開 二 氧 化 碳 後 - 身 體 會 開 始 由 半 透 明 變 回 黑 色 - 身 體 和 足 部 開 始 顫 動 - 會 突 然 快 速 翻 身 - 之 後 開 始 擦 觸 鬚 圖 6a 載 有 二 氧 化 碳 的 試 管 圖 6b 蟻 在 試 管 中 假 死 9
7. 實 驗 2: 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 在 二 氧 化 碳 中 假 死 7.1 目 的 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 在 二 氧 化 碳 中 假 死 時 間 與 其 甦 醒 時 間 的 關 係 7.2 實 驗 日 期 和 時 間 30/3/2011 16:00 19:00 2/4/2011 09:00 15:00 7.3 假 設 由 觀 察 實 驗 二, 我 們 得 出 以 下 假 設 : a. 擦 觸 鬚 代 表 螞 蟻 開 始 恢 復 探 知 能 力 b. 翻 身 代 表 螞 蟻 準 備 好 活 動 / 有 能 量 可 以 活 動 c. 假 死 至 出 水 時 間 代 表 螞 蟻 最 低 限 度 維 持 身 體 機 能 的 持 續 時 間 d. 在 二 氧 化 碳 環 境 至 假 死 之 間 的 時 間 代 表 支 持 蟻 新 陳 代 謝 正 常 的 時 間 ( 新 陳 代 謝 時 間 因 蟻 而 異 ) 7.4 實 驗 儀 器 及 物 料 雙 齒 多 刺 蟻 x15 試 管 ( 連 試 管 塞 和 載 有 二 氧 化 碳 )x15 秒 錶 x5 白 瓷 磚 x5 7.5 實 驗 程 序 a. 預 備 15 支 充 滿 二 氧 化 碳 的 試 管 b. 分 別 放 置 5 隻 蟻 在 5 個 白 瓷 磚 上 c. 將 5 個 充 滿 二 氧 化 碳 的 試 管 倒 置, 取 出 試 管 塞, 迅 速 罩 着 蟻 d. 觀 察 蟻 的 反 應, 分 別 記 錄 5 隻 蟻 進 入 假 死 狀 態 的 時 間 e. 蟻 假 死 後 1 分 鐘, 移 開 試 管 f. 觀 察 蟻 的 反 應 當 蟻 翻 身 和 擦 觸 鬚 g. 重 覆 步 驟 b-f 步 驟 e 改 為 蟻 假 死 後 3 分 鐘 h. 重 覆 步 驟 b-f 步 驟 e 改 為 蟻 假 死 後 5 分 鐘 7.6 結 果 10
假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 與 平 均 離 開 試 管 至 擦 觸 鬚 時 間 的 關 係 平 均 離 開 試 管 至 擦 觸 鬚 時 間 ( 秒 ) 250 200 150 100 50 0 60 180 300 假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 ( 秒 ) 假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 與 離 開 試 管 至 翻 身 時 間 的 關 係 離 開 試 管 至 翻 身 時 間 ( 秒 ) 250 200 150 100 50 0 60 180 300 假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 ( 秒 ) 假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 與 平 均 離 開 試 管 至 翻 身 時 間 的 關 係 平 均 離 開 試 管 至 翻 身 時 間 ( 秒 ) 200 150 100 50 0 60 180 300 假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 ( 秒 ) 11
假 死 後 在 二 氧 化 碳 試 管 中 的 時 間 (s) 離 開 試 管 至 翻 身 平 均 時 間 (s) 翻 身 時 間 與 假 死 時 間 的 比 例 60.00 129.40 2.16 180.00 139.20 0.77 300.00 164.40 0.55 3*: 因 誤 差 太 大, 此 項 數 據 不 列 入 平 均 數 值 計 算 7.7 誤 差 a. 誤 差 : 二 氧 化 碳 在 實 驗 過 程 中 漏 氣, 因 為 把 裝 有 二 氧 化 碳 的 試 管 蓋 在 螞 蟻 上 需 要 時 間, 在 這 之 間 有 機 會 漏 氣 改 善 方 法 : 熟 能 生 巧, 盡 量 讓 自 己 能 在 最 快 速 度 中 在 試 管 蓋 在 螞 蟻 上 b. 誤 差 : 在 實 驗 進 行 中 的 震 動 會 影 響 實 驗 結 果, 因 為 震 動 令 螞 蟻 突 然 十 分 活 躍 改 善 方 法 : 盡 量 不 做 到 震 動, 例 如 我 們 減 少 活 動 和 說 話 7.8 結 論 與 實 驗 一 的 結 論 差 不 多, 假 死 時 間 愈 長, 恢 復 時 間 愈 長, 但 隨 假 死 時 間 增 加 恢 復 時 間 上 升 速 率 會 愈 來 愈 低, 即 這 兩 個 比 例 不 停 減 少, 而 且 不 停 趨 向 零 離 開 二 氧 化 碳 至 翻 身 時 間 和 離 開 二 氧 化 碳 至 擦 觸 鬚 都 可 定 義 為 雙 齒 多 刺 蟻 的 恢 復 時 間 12
綜 合 實 驗 一 和 二 : 雙 齒 多 刺 蟻 在 二 氧 化 碳 中 假 死 的 習 性 與 在 水 中 假 死 的 習 性 大 致 相 似, 在 水 和 二 氧 化 碳 中 假 死 的 時 間 大 幅 增 加 的 同 時, 恢 復 時 間 的 增 加 相 對 而 言 是 十 分 少 的, 由 此 可 見 雙 齒 多 刺 蟻 強 韌 的 生 命 力 和 驚 人 的 恢 復 能 力, 能 夠 用 假 死 的 方 法 來 保 護 自 己, 同 時 亦 減 少 對 氧 氣 的 需 求 此 外, 二 氧 化 碳 明 顯 比 水 較 快 使 蟻 進 入 假 死 狀 態, 可 見 此 蟻 對 二 氧 化 碳 的 抵 抗 性 不 如 其 耐 水 性 8. 實 驗 3: 護 城 河 圖 5.2a 護 城 河 8.1 目 的 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 的 泳 姿 應 變 能 力 和 學 習 能 力 ( 重 複 過 河 中 每 次 過 河 需 要 的 時 間 ) 8.2 實 驗 日 期 和 時 間 3/4/2011 13:00 17:30 8.3 假 設 a. 過 河 時 間 代 表 螞 蟻 逃 離 困 境 所 需 的 時 間 b. 過 河 次 數 代 表 螞 蟻 的 經 驗 和 學 習 次 數 8.4 實 驗 儀 器 及 物 料 雙 齒 多 刺 蟻 x5 自 來 水 垃 圾 桶 蓋 x1( 作 護 城 河 ) 13
8.5 實 驗 程 序 a. 把 護 城 河 注 滿 水 b. 把 一 隻 蟻 放 在 中 心 的 小 島 c. 等 待 牠 游 離 小 島, 記 錄 游 離 小 島 需 要 的 時 間 d. 重 複 程 序 c 三 次 e. 用 其 他 蟻 重 複 程 序 c 至 d, 記 錄 牠 們 每 次 游 離 小 島 需 要 的 時 間 圖 8b 在 水 中 游 泳 的 蟻 8.6 觀 察 結 果 在 觀 察 方 面, 護 城 河 實 驗 中, 雙 齒 多 刺 蟻 在 到 達 小 島 後, 有 的 先 定 下 來, 有 的 則 立 即 展 開 搜 索 大 部 分 的 雙 齒 多 刺 蟻 都 會 在 岸 邊 搜 索 一 會 後 用 前 足 擦 觸 鬚, 之 後 便 會 嘗 試 衝 到 水 中 大 部 分 的 雙 齒 多 刺 蟻 在 選 擇 入 水 方 向 時 多 向 陽 光 猛 烈 的 一 面, 而 且 有 時 在 離 開 小 島 入 水 後 會 游 回 小 島 14
8.7 結 果 雙 齒 多 刺 蟻 過 河 次 數 與 過 河 時 間 的 關 係 過 河 時 間 ( 秒 ) 400 350 300 250 200 150 100 50 蟻 A 蟻 B 蟻 C 蟻 D 蟻 E 0 1 2 3 4 過 河 次 數 ( 次 ) 在 時 間 方 面, 蟻 A,B,C,D 及 E 在 第 二 次 實 驗 時 的 過 河 時 間 明 顯 比 第 一 次 快 在 第 三 次 實 驗 或 以 後 則 開 始 有 較 第 一 次 實 驗 時 過 河 時 間 較 慢 的 雙 齒 多 刺 蟻 在 第 四 次 實 驗 時, 大 部 分 的 雙 齒 多 刺 蟻 的 過 河 時 間 都 比 第 二 次 實 驗 時 慢, 只 有 蟻 C 仍 然 較 第 二 次 實 驗 時 快 8.8 誤 差 a. 誤 差 : 水 的 高 度 不 平 均, 水 的 高 度 不 平 均 令 螞 蟻 有 傾 向 向 低 水 位 的 路 線 離 開, 也 會 影 響 他 們 決 定 逃 走 的 時 間 改 善 方 法 : 盡 量 在 平 地 做 該 實 驗 b. 誤 差 : 水 的 雜 質 可 能 對 螞 蟻 逃 走 時 間 有 影 響, 因 為 一 些 化 學 物 可 能 會 影 響 螞 蟻 令 他 們 不 敢 經 過 水 路 逃 走 改 善 方 法 : 用 蒸 餾 水 作 護 城 河 15
9. 有 趣 的 觀 察 9.1 發 現 蟻 卵 : 在 有 次 捕 捉 中, 我 們 到 屯 門 蝴 蝶 灣 體 育 館 後 山 尋 找 雙 齒 多 刺 蟻, 我 們 發 現 蟻 卵, 其 實 當 時 我 們 仍 然 不 知 它 是 蟻 卵, 因 為 它 外 觀 像 一 粒 米, 而 我 們 亦 認 為 蟻 卵 很 少 會 在 外 所 以, 我 們 看 到 它 的 第 一 個 反 應 是 : 怎 麼 這 隻 蟻 會 這 麼 有 趣, 身 上 黏 上 了 一 粒 飯 我 們 放 近 一 看, 才 發 現 該 物 不 是 食 物, 而 應 該 是 蟻 卵 我 們 安 置 牠 在 玻 璃 小 瓶 中, 牠 在 瓶 中 四 處 亂 走, 但 口 中 一 直 沒 有 放 下 蟻 卵 一 隻 小 小 的 雙 齒 多 刺 蟻 也 可 以 盡 心 盡 力 照 顧 自 己 下 一 代 而 這 種 特 性 與 我 們 人 類 很 相 似, 可 見 蟻 並 不 只 是 一 些 有 系 統 而 勤 力 的 生 物, 更 有 保 護 下 一 代 的 心 讓 我 們 十 分 感 動 圖 9a 搬 卵 中 的 工 蟻 9.2 擦 觸 鬚 習 慣 : 在 3 個 實 驗 當 中, 我 們 發 現 了 雙 齒 多 刺 蟻 的 一 個 有 趣 的 習 慣, 就 是 他 們 在 假 死 後 都 有 擦 觸 鬚 的 習 慣 雙 齒 多 刺 蟻 長 時 間 在 水 中 停 留 的 時 候 和 在 充 滿 二 氧 化 碳 的 環 境, 他 們 都 會 進 行 假 死 而 在 假 死 後, 他 們 醒 來 後 都 會 先 用 前 足 擦 擦 自 己 的 觸 鬚, 然 後 才 會 有 其 他 的 行 動 圖 9b 擦 觸 鬚 中 的 蟻 圖 9c 剛 甦 醒 的 蟻 9.3 搬 屍 習 慣 : 在 我 們 最 初 發 現 雙 齒 多 刺 蟻 時, 我 們 便 看 見 牠 們 用 大 顎 鉗 著 同 類 的 屍 體, 並 用 前 足 協 助 搬 運 由 於 我 們 找 不 到 牠 們 的 蟻 巢, 我 們 都 不 知 道 為 什 麼 牠 們 要 搬 運 同 伴 的 屍 體, 也 16
不 知 道 牠 們 搬 運 的 目 的 地 起 初 我 們 認 為 雙 齒 多 刺 蟻 搬 屍 的 習 性 是 搜 集 食 物 的 其 中 一 種 表 現, 因 為 雙 齒 多 刺 蟻 含 有 豐 富 的 蛋 白 質, 死 後 仍 有 很 高 的 營 養 價 值 可 是 隨 著 從 不 同 途 徑 中 找 到 的 資 料, 很 多 螞 蟻 都 會 在 巢 穴 附 近 建 立 一 個 蟻 塚, 把 同 類 的 屍 體 一 隻 隻 堆 在 一 起, 而 不 是 直 接 搬 回 巢 穴 吃 掉, 雙 齒 多 刺 蟻 就 是 其 中 一 種 我 們 曾 把 自 然 死 亡 的 雙 齒 多 刺 蟻 放 到 其 他 雙 齒 多 刺 蟻 附 近, 牠 們 亦 主 動 搬 運 圖 9c 搬 屍 中 的 工 蟻 但 在 一 次 野 外 考 察 時 突 然 發 現 有 關 雙 齒 多 刺 蟻 搬 運 屍 體 的 奇 異 景 象 那 時 我 們 看 見 兩 隻 雙 齒 多 刺 蟻 在 用 大 顎 鬥 力, 爭 持 不 下 忽 然, 一 隻 雙 齒 多 刺 蟻 把 另 一 隻 同 類 連 接 頭 胸 的 位 置 鉗 著, 然 後 被 鉗 著 的 那 隻 捲 起 身 體, 不 停 掙 扎 之 後, 鉗 著 同 類 的 雙 齒 多 刺 蟻 抬 起 掙 扎 中 的 同 類, 開 始 行 走 一 會 兒 後, 掙 扎 的 雙 齒 多 刺 蟻 開 始 停 止 抵 抗, 最 後 停 止 活 動, 變 成 與 我 們 初 次 看 見 的 搬 屍 情 況 一 樣 總 括 而 言, 這 個 搬 屍 習 性 是 一 個 充 滿 迷 團 的 行 為 9.4 翻 身 習 慣 : 我 們 在 捕 捉 雙 齒 多 刺 蟻 時, 曾 看 見 牠 們 多 次 快 速 翻 身 通 常 雙 齒 多 刺 蟻 有 兩 種 翻 身 方 法, 第 一 是 仰 臥 起 坐 式, 第 二 是 左 右 翻 滾 式, 此 兩 種 翻 身 法 的 第 一 個 動 作 都 是 屈 起 身 體 正 常 的 雙 齒 多 刺 蟻 工 蟻 都 能 在 一 至 兩 秒 內 翻 身, 但 在 虛 弱 時 則 需 要 更 多 時 間 有 一 次 我 們 在 進 行 二 氧 化 碳 對 雙 齒 多 刺 蟻 影 響 的 實 驗 時, 不 小 心 把 雙 齒 多 刺 蟻 的 腹 部 連 連 接 胸 部 的 關 節 用 試 管 切 了 下 來, 發 現 雙 齒 多 刺 蟻 在 缺 少 腹 部 及 其 關 節 的 情 況 下 無 法 翻 身, 失 去 活 動 能 力 圖 9d 準 備 翻 身 的 蟻 我 們 得 知 腹 部 關 節 對 雙 齒 多 刺 蟻 翻 身 的 重 要 性, 以 及 牠 們 在 無 法 翻 身 時 會 失 去 活 動 能 力, 可 見 腹 部 關 節 對 雙 齒 多 刺 蟻 生 存 的 重 要 性 9.5 泳 姿 : 我 們 曾 分 別 在 實 驗 室 和 郊 外 進 行 護 城 河 實 驗, 從 中 觀 察 到 雙 齒 多 刺 蟻 的 游 泳 多 式 在 實 驗 室 和 郊 外 所 觀 察 到 的 原 來 各 有 不 同, 現 對 牠 們 的 游 泳 方 式 作 出 描 述 17
在 實 驗 室 所 用 的 蟻 和 郊 外 所 用 的 蟻, 當 落 在 護 城 河 中 間 的 小 島 上 時, 同 樣 會 繞 着 小 島 團 團 轉, 尋 找 出 路 不 過 後 者 的 行 動 比 較 快, 顯 得 較 為 焦 急, 時 間 愈 久, 走 得 愈 快, 不 久 便 跳 了 落 水 前 者 落 水 後, 盡 量 將 身 體 保 持 垂 直, 頭 部 露 出 水 面, 主 要 利 用 四 條 後 腿 划 水, 前 兩 條 腿 及 觸 鬚 甚 少 郁 動 雖 然 極 力 划 水, 但 游 泳 速 度 緩 慢 後 者 落 水 後, 將 身 體 保 持 水 平, 觸 鬚 伸 直 向 前, 利 用 前 四 條 腿 划 水, 兩 條 後 腿 向 後 直 放, 估 計 用 來 維 持 身 體 平 衡 泳 姿 有 點 像 蛙 式, 游 泳 速 度 很 快 兩 者 有 如 此 分 別, 估 計 是 由 於 體 力 問 題 所 致 實 驗 室 的 蟻 存 放 了 數 天, 可 能 餓 了 ; 郊 外 的 蟻 可 能 保 持 飲 食, 體 力 較 多 10. 未 來 研 究 : 圖 9e 正 在 游 蛙 式 的 蟻 透 過 浸 水 的 實 驗 結 果, 我 們 可 見 浸 水 時 間 愈 長, 假 死 至 翻 身 的 時 間 有 減 少 的 趨 勢 接 着, 我 們 有 一 個 疑 問 : 假 死 至 翻 身 的 時 間 有 可 能 降 至 0 嗎? 要 是 雙 齒 多 刺 蟻 不 能 忍 受 無 限 延 長 的 浸 水 時 間 而 死 亡, 那 麼 要 多 久 才 達 到 假 死 時 間 的 極 限 呢? 所 以, 我 們 會 在 未 來 研 究 雙 齒 多 刺 蟻 的 極 限 假 死 時 間 此 外, 我 們 會 探 究 除 了 二 氧 化 碳 和 水 以 外, 有 沒 有 其 他 物 質 同 樣 令 雙 齒 多 刺 蟻 假 死, 甚 至 找 出 哪 一 種 物 質 能 使 雙 齒 多 刺 蟻 最 快 假 死 雙 齒 多 刺 蟻 既 然 可 以 假 死 使 牠 有 能 力 在 缺 氧 和 被 水 淹 浸 的 惡 劣 環 境 下 生 存, 那 麼 牠 在 自 然 生 活 環 境 中, 甚 麼 時 候 會 真 正 遇 上 這 樣 的 危 機? 就 有 待 未 來 的 研 究 了 11. 總 結 在 3 個 觀 察 及 實 驗 中, 我 們 了 解 到 螞 蟻 的 生 命 力 適 應 力 恢 復 能 力 均 非 常 之 強, 甚 至 擁 有 驚 人 的 學 習 能 力, 因 而 能 夠 在 各 種 惡 劣 環 境 下 保 護 自 己 並 生 存 下 去, 其 中 螞 蟻 所 會 的 技 巧 包 括 假 死 以 及 游 泳 在 實 驗 一, 二 中, 我 們 發 現 當 螞 蟻 處 於 水 中 或 二 氧 化 碳 等 環 境 時, 會 以 假 死 的 方 法 保 護 自 已, 以 短 暫 減 少 對 氧 的 需 求 來 捱 過 缺 氧 的 環 境 另 一 方 面, 當 螞 蟻 回 到 一 個 含 充 足 氧 氣 的 環 境 時, 牠 們 又 能 夠 快 速 恢 復 活 動 能 力, 顯 示 出 其 擁 有 18
強 韌 的 生 命 力 和 驚 人 的 恢 復 能 力 的 特 點 在 實 驗 三 的 過 河 實 驗 中, 我 們 發 現 螞 蟻 能 透 過 重 複 的 實 驗 累 積 經 驗, 繼 而 在 往 後 的 實 驗 中 選 擇 較 短 的 路 線 過 河, 顯 示 出 其 學 習 和 記 憶 能 力 此 外, 我 們 亦 發 現 螞 蟻 懂 得 一 種 獨 特 的 泳 式, 此 生 存 的 技 巧 大 大 幫 助 了 其 面 對 惡 劣 環 境 因 素 圖 11a 雙 齒 多 刺 蟻 的 腹 部 圖 11b 在 樹 枝 上 爬 行 的 蟻 圖 11c 警 戒 中 的 蟻 19
資 料 來 源 參 考 書 籍 1. 昆 蟲 萬 花 筒 作 者 : 黃 勇 慶 賀 貞 意 譚 子 慧 ( 漁 農 自 然 護 理 署 ) 廖 智 安,2007 出 版 社 : 郊 野 公 園 之 友 會 天 地 圖 書 有 限 公 司 參 考 網 站 1. 互 動 百 科 - 雙 齒 多 刺 蟻 http://www.hudong.com/wiki/%e5%8f%8c%e9%bd%bf%e5%a4%9a%e5%88%ba %E8%9A%81 2. 螞 蟻 的 家 www.ant-home.idv.tw 3. 香 港 濕 地 公 園 第 15 期 通 訊.2010 年 5 月 http://www.wetlandpark.com/images/wcms/newsletter_15.pdf 地 圖 提 供 1. Google 地 圖 http://maps.google.com.hk/ 其 他 資 料 1. 萬 眾 " 蟻 " 心 - 黑 棘 蟻 築 巢 環 境 與 動 物 行 為 的 探 索 ( 中 華 民 國 第 四 十 五 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 ) 作 者 : 鄭 茜 文 康 博 雄 黃 唯 祐 許 博 淳 指 導 老 師 : 卓 猛 暉 activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/45/high/0317/031715.pdf 20