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OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

中国教育装备采购网 2017/5/2 13:02:37 围观665次 我要分享

  序 言

  蚂蚁在我们的日常生活中随处可见,路边的草丛里、树林里甚至是房间里,随处可见蚂蚁成群结对,忙忙碌碌、懵懵懂懂的娇小身影。对于步入中年的大多数80后的小伙伴们来说,童年时光里肯定少不了蚂蚁的陪伴——蚂蚁洞里灌水、破坏蚂蚁巢穴或者静静的观察蚂蚁来来回回搬运食物等,都给童年生活平添了无穷的乐趣。

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  在这个过程中,不知道大家有没有注意到蚂蚁行为的特征,比如:走路会东张西望、摇头晃脑的,如果将手指静止放在它的面前,它有时会顺着手指爬行,而不是绕路而行。那蚂蚁这种行为特征的表现原因是什么呢?今天小编就带大家一起来看看蚂蚁的世界~

  一、蚂蚁样品的选择

  小编和小伙伴在实验室外面的草丛里捉到了几只勤劳、活泼的蚂蚁,然后将其放在装有酒精的EP管里,不到2分钟蚂蚁就蜷缩、醉倒了。将醉倒的蚂蚁取出,用滤纸将酒精吸干,然后利用导电胶将蚂蚁粘在样品桩上。

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  二、扫描电镜下的蚂蚁

  采用蔡司EVO MA系列的低真空模式,我们对多只蚂蚁进行了观察。可以看出尽管大小有所差异,其结构都是类似的,由头、胸、腹三部分组成,头部有两个触角,眼睛长在头颅两侧,下方有两颗弯曲的牙齿。共有6条腿,每条腿由粗细不同的四节组成,同时身体表面有大量柔毛。接下来,小编就带领大家依次来细致观察蚂蚁的功能部位——眼睛和触角~

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  三、扫描电镜下蚂蚁的眼睛

  对眼睛进行放大,我们可以看到它是由大量单眼组成的复眼,且其表面含有一些细长的绒毛,称为感应毛(sensory hair),对于雌雄蚂蚁来说,其感应毛的长度是不同的,雄性蚂蚁的感应毛比较短,大约为17-25μm,而雌性蚂蚁的感应毛大约为17-90μm,以此为依据,我们可以辨别雌、雄蚂蚁,不幸的是,小编此次捕获的蚂蚁均为雄性。尽管蚂蚁的复眼由大量单眼组成,但是蚂蚁的视野却只有3度,视力也只有人类平均视力的十分之一。原因是人类的眼睛是长在头颅内的,但是蚂蚁的眼睛却被自然界放在了头部的突出部分,几乎不能移动,有点类似于车灯。所以对于蚂蚁来说,面对物体时,只存在面对面看到或者视而不见。但是如果物体静止不动的话,它的眼睛依然接收不到刺激,所以这就解释了为什么当我们长时间静止不动时,蚂蚁会没有目的性的跑到身上来。

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  四、扫描电镜下蚂蚁的触角

  看完了眼睛以及如何分辨雌雄之后呢,接下来,小编带领大家一起探究蚂蚁的触角。大家应该都观察过,蚂蚁走路的样子类似于盲人,触角就相当于盲人手里的竹竿,每走一步,都要像盲人一样,用触角不断敲击地面,来探究前面的道路。蚂蚁的触角除了有触觉作用外——探明前面物体的轮廓、形态以及硬度等,还有一个重要作用——嗅觉,即通过闻味道来记路,其表面的软毛及孔洞含有吸收气味的细胞,可以帮助吸收气味。同时蚂蚁在走路时,会从腹部和腿上分泌带有特殊气味的化学物质——信息素,留下痕迹。其他蚂蚁会依据此信息,逐渐聚集到这条路径上来,但是蚂蚁也有喜欢创新的,他们也会发现更短的路径,这样,整个蚁群通过这种信息素进行相互协作,形成正反馈,从而使多个路径上的蚂蚁都逐渐聚集到最短的那条路径上。

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  

OPTON的微观世界第9期 蚂蚁的世界

  不过,最近的研究,还表明如果气味导航失效了,那蚂蚁还有一种定位功能叫做“紫外线导航”。它是依靠太阳的位置,利用天空偏振光来导航。科学家曾做过类似的实验:发现沙漠中的蚂蚁,离开巢穴时,会弯弯曲曲的前进寻找食物,但是归途中,却可以沿直线返回。但是如果让蚂蚁带上“有色眼镜”,结果发现,在波长>400nm的天空光下,蚂蚁会迷路;而波长<400nm的天空下,蚂蚁很快便可以发现回家的路。紫外线的波长是400nm,因此,说明蚂蚁是通过紫外线导航的。由此可见,蚂蚁是利用偏振紫外线导航的,他们的眼睛是天然的偏光导航仪。

  后 记

  基于蚂蚁寻找食物过程中发现路径的行为,Marco Dorigo于1992年在他的博士论文中提出了一种用来在寻找优化路径的机率型算法——蚂蚁算法或者蚁群算法。他的特点就是:通过正反馈。分布式协作来寻找最优路径。它充分利用了生物蚁群可以通过个体间简单的信息传递,搜索从蚁巢至食物间最短路径的集体寻优特征。

  基于蝙蝠的夜间飞行,科学家们在飞机上装上了雷达;基于蚂蚁寻找食物的方式,专家们发明了蚂蚁算法。大自然真的是一个神奇的造物主,造就了形态各异的世间万物,每个生物各怀绝技,为你关上了一扇门的同时为你了留了一扇窗。对大自然感到好奇吗?那就追随蔡司扫描电镜的步伐,一起来探索吧~~

点击进入北京欧波同光学技术有限公司展台查看更多 来源:中国教育装备采购网 作者:北京欧波同光学技术有限公司 责任编辑:黄磊 我要投稿
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