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蚂蚁调整他们的社会互动以适应人口密度的变化

宾夕法尼亚州立大学和乔治敦大学的研究人员表示,蚂蚁会调整他们的社交互动,以适应人口密度的变化。研究结果表明,尽管环境可能发生巨大变化,但蚁群能够维持其复杂的社会组织。

昆虫学和生物学副教授大卫·休斯说:“蚂蚁是自然界中生态最成功的群体之一,因为它们的社会组织复杂,特别是他们的分工,包括食物的获取。”“蚁群的存活取决于它们维持这种组织的能力。在我们的研究中,我们看到了蚁群对人口密度变化的显着恢复能力。这一发现有助于解释蚂蚁的进化成功。”

根据休斯的​​说法,蚁群大小和人口密度的变化是自然发生的。随着雌性繁殖和群体生长,它们可以增加,当群体决定分裂成多个巢穴时,它们可以减少。

“为了尽量减少由于密度变化引起的潜在不利影响并维持社会平衡,蚂蚁殖民地应尽量积极管理其相互作用的速度,”休斯说。“然而,到目前为止,很少有研究调查这些现象。”

研究人员通过将巢穴空间的大小增加四倍来操纵三个木偶蚂蚁群体的种群密度。他们把殖民地放在装有红外灯的木制相机盒内,这样他们就可以在自然的黑暗筑巢条件下拍摄蚂蚁。蚂蚁能够随时离开巢穴进入觅食区。

该小组在每个时间点手动识别每只蚂蚁巢中的位置 - 相当于超过690万个数据点 - 以研究增加的巢空间是否影响昆虫的空间组织。研究人员发现,无论人口密度如何,蚂蚁相对于其他人的位置都是相似的。当人口密度较低时,蚂蚁只是在空间上进一步分开。

接下来,研究人员检查了3,200只蚂蚁的相互作用,以分析巢穴空间的增加是否会影响它们的任务表现 - 特别是与trophallaxis或从蚂蚁到蚂蚁的食物转移相关。该团队的成绩于2019年5月2日在eLife上映。

宾夕法尼亚州立大学统计学副教授Ephraim Hanks说:“作为一名统计学家,我建立了统计模型,记录了个体蚂蚁在巢穴中的移动方式,以及他们如何以及何时选择参与像trophallaxis这样的重要社会行为。”“这些分析有助于解释蚂蚁群体即使在空间环境发生变化后仍保持高水平的社区互动。”

事实上,研究小组发现 - 与其预期相反,蚂蚁相互作用会随着人口减少而减少 - 蚂蚁相互作用实际上并没有随密度的降低而变化。

休斯说:“我们的研究结果展示了蚂蚁群体在面对干扰时实现社会稳态的行为机制。”“具体而言,蚂蚁主动调节其空间分布和相互作用行为,使其能够维持其社会交往模式的关键要素 - 例如食物和信息交换 - 尽管其环境发生了巨大变化。”

汉克斯说:“这项工作表明,像蚂蚁这样的社会物种即使在环境变化剧烈的情况下也可以保持社会联系和互动的水平。”“由于社会互动是传染病传播的关键驱动因素,我们的工作表明,不断变化的空间环境,例如城市或企业的布局,可能对传染病的传播几乎没有影响,因为社会物种可能改变他们的运动模式,以保护社区互动。“

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