找回密码
 注册
搜索
查看: 278|回复: 0

[动物世界] 白蚁是如何进行阶级分工的?

[复制链接]
发表于 2021-12-2 05:11 PM | 显示全部楼层 |阅读模式


0.jpeg

白蚁是如何进行阶级分工的?

每一只新生工蚁做什么是如何决定的?任务分工的机制是什么?

作者 / Mr-HH

上面各位谈了蚂蚁和蜜蜂的阶级分工,那接下来我就来给大家说说另一种社会性昆虫——白蚁

首先跟大家简单介绍一下白蚁的阶级制度(Caste Systems)。

白蚁的种群里面首先可以分为两大阶级:生殖型个体不育型个体。其中生殖型个体包括了有翅生殖蚁(winged reproductive)、原始生殖蚁(包括了蚁王和蚁后)(primary reproductives)以及补充生殖蚁(secondary reproductives);而不育型阶级则主要有工蚁(worker)和兵蚁(soldier)。

IMG_8381.JPG
白蚁的各阶级(图片来源:Encyclopedia Britannica)

生殖阶级顾名思义负责的是种群的后代繁衍。每当春夏雨后,大批的有翅生殖蚁便会从巢中钻出,进行婚飞(nuptial flights),随后脱落翅膀,在地上、墙上相互追逐,寻找配偶进行交配,再寻找合适的居所成为新的殖民地,随后发展为初级蚁王初级蚁后

IMG_8382.JPG
有翅生殖蚁(图片来源:PestWorld.org)

在原始蚁王、蚁后死亡或者衰老或者殖民地需要进一步扩张的时候,就会有一部分个体发育成补充生殖蚁进行辅助生殖。

由于蚁后的体型比普通白蚁可以说大了几乎上千倍,难以轻易挪动,再加上它近乎疯狂的产卵速度(平均算下来甚至可达到 1 秒产 1 只卵),意味着它们必然需要有「侍从」及「侍卫」来从旁辅助,才能保证这种养尊处优生活的继续。

IMG_8383.JPG
蚁王和蚁后(图片来源:mitchellpest.com)

而这「侍从」「侍卫」便是由处于非生殖阶级的工蚁兵蚁来充当。

工蚁的数量最多,但是工作也最为繁杂——筑巢、掘道、修路、培菌、采食、清扫、开路、喂养等,甚至在某些没有兵蚁分化的种群中,还要肩负起防御外敌的重担。工蚁有雌雄之分,但是它们的性腺会逐渐退化,「自愿」成为女王的「侍从」,专心服务这个王国。

兵蚁的数量则比工蚁少,它们的头部有高度特化的上颚,用以攻击外敌,但也正因为如此,所以它们不能主动进食,必须要由工蚁来进行喂养。兵蚁是完全不育的,因为相对于工蚁而言,它们的性腺已经极度萎缩,完全失去生殖的功能。

IMG_8384.JPG
兵蚁绘图(图片来源:orkin.com)

对于一个已经发展成熟的白蚁帝国来说,各个阶级的发展是有序且相对固化的。蚁王、蚁后交配产卵后,卵孵化形成幼蚁,幼蚁又朝着两个方向进行分化:有翅芽的若蚁没有翅芽的工蚁。这个有翅芽的若蚁随后又会发育成前面所说的有翅生殖蚁,到了合适的时候便会飞出巢外建立新的殖民地;而另外的没有翅芽的工蚁,除了会继续保持工蚁的形态之外,还会有部分分化成兵蚁。从而,一个帝国的几个主要阶级就此呈现,也由此保持着这个帝国的繁荣发展。

但是当这个白蚁帝国并不是这么稳定的时候,比如说蚁王蚁后「驾崩」了,这时工蚁就会蜕皮变成补充生殖蚁来进行接替繁殖,维持这个帝国的稳定。

IMG_8385.JPG
白蚁的发育过程(图片来源:参考文献 [3])

由此可见,工蚁这个阶级在白蚁中的灵活性是最高的:既可维持工蚁形态服务帝国,也可以分化成兵蚁防御外敌,更可以在生殖蚁缺位后恢复生殖力,分化成补充生殖蚁接替繁殖。

IMG_8386.JPG
工蚁绘图(图片来源:orkin.com)

那么,是什么决定了它们的阶级分化呢?应该来说,这与环境、遗传以及信息素的影响等都有着密切的关系。

先来说说遗传。有研究表明,性别在白蚁的阶级分化中扮演着重要的角色,简单地说有某些种类的白蚁它们的工蚁和兵蚁中是有性别偏差的,研究人员推测这可能是由于在X 染色体上连锁有可导致发育成工蚁的基因,因而导致的性别连锁,这一点在黄胸散白蚁(Reticulitermes speratus)中已经得到了报道。

另一方面,除了性别之外,蚁后及补充生殖蚁所分泌信息素(pheromone)的抑制作用同样也是影响工蚁分化的重要因素。只有当巢中的生殖蚁死亡,或者被隔离远离生殖蚁时,信息素的抑制被解除,工蚁才能得以分化补充生殖蚁。

令人惊异的是,这些信息素甚至是蚁卵(Eggs)也会散布。蚁后产下的蚁卵必须由工蚁搬运到育婴室,涂上唾液和抗生素后等待孵化。可是工蚁们估计没想到的是,这些蚁卵除了要分泌出吸引工蚁的识别信息素外,还可以挥发出与蚁后相同的信息素,从而抑制工蚁的生殖,确保它们可以安心地服务帝国。

IMG_8387.JPG
工蚁在搬运蚁卵(图片来源:WorldPress.com)

生殖蚁的信息素可以抑制工蚁阶级向自身阶级的分化;同样的,兵蚁的信息素也可以抑制工蚁向自身兵蚁阶级分化。每个蚁巢中的兵蚁数量是相对稳定的,因为兵蚁数量一旦偏多,就势必使得工蚁喂养的社会成本上升,不利于帝国的长期发展。为了抑制这种情况,这些兵蚁自身也会分泌出信息素,从而抑制工蚁的分化,使其停留并继续保持工蚁的形态。

IMG_8388.JPG
生殖蚁和兵蚁都可以分泌信息素或刺激、或抑制阶级的分化(图片来源:参考文献 [1])

由此可见,白蚁这个种群,个体虽小,但是它们的社会机制其实也并没有简单,值得研究的还有很多。

想了解更多关于白蚁或者蚂蚁的小知识,还可以参见下面我这几个回答,感谢关注!

Mr-HH:不需要用电的自然空调系统,白蚁的巢穴是怎么做到的?蚂蚁为什么要用腿捋触角?不侵入蚂蚁大脑就可以操纵「丧尸蚂蚁」的寄生真菌是怎么做到的?一群蚂蚁搬食物,如何保障前进方向?

参考文献

[1] Watanabe D, Gotoh H, Miura T, et al. Social interactions affecting caste development through physiological actions in termites[J]. Frontiers in physiology, 2014, 5: 127.

[2] Matsuura K, Himuro C, Yokoi T, et al. Identification of a pheromone regulating caste differentiation in termites[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010, 107(29): 12963-12968.

[3] Matsuura K. Evolution of the asexual queen succession system and its underlying mechanisms in termites[J]. Journal of Experimental Biology, 2017, 220(1): 63-72.

欢迎关注知乎专栏 Mr-HH 的生物学科普  Mr-HH

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

手机版|小黑屋|www.hutong9.net

GMT-5, 2024-4-26 09:33 AM , Processed in 0.189682 second(s), 17 queries .

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2024 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表