社会情境与群体规模如何塑造象白蚁的行为投资策略?

时间:2026年4月1日
来源:Entomologia Experimentalis et Applicata

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本研究探讨了社会促进在缓解昆虫应激中的作用。为解决先前研究多忽视社会情境(如兵蚁存在)对个体行为影响的问题,研究人员以Nasutitermes corniger为模型,系统探究了群体规模与兵蚁存在对个体行为频率的影响。结果发现,随着群体规模增大,个体的单位行为频率呈下降趋势,而兵蚁的存在可缓冲此效应,为理解白蚁群体行为调控机制提供了新视角。

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想象一下,在一个由成千上万成员构成的昆虫社会里,每一个个体都是一个微小的单元,它们通过彼此协作,共同应对来自环境的挑战。在真社会性昆虫中,比如白蚁,群体生活被认为能带来诸多优势,而“社会促进”现象(social facilitation)是解释这些优势的关键理论之一。简单来说,社会促进指的是,由于同类的存在和/或行为,个体自身的某些行为被激发或增强。过去的大量研究通常认为,更大的群体规模能通过增加个体间的社交互动频率,帮助整个群体更好地抵抗压力,比如食物短缺、病原感染或杀虫剂暴露。然而,一个核心问题长期被忽视:在白蚁社会中,除了群体规模,群体的“社会情境”,特别是兵蚁(soldiers)这种非生殖品级的存在,是否以及如何影响个体的行为?
传统观点认为,群体越大,个体互动越多,益处越大。但现实真的如此吗?如果只将目光聚焦在工蚁(workers)身上,而忽略了兵蚁这种在群体防御、信息交流中扮演重要角色的品级,我们对群体行为的理解是否全面?兵蚁的存在,是会像催化剂一样促进互动,还是会像稳定器一样调节互动频率,甚至“缓冲”工蚁的应激?这些问题触及了真社会性昆虫行为调节机制的核心,对理解群体智能、分工优化和集体抗逆性有着重要意义。正是基于此,《Entomologia Experimentalis et Applicata》上发表的这项研究,以鼻白蚁(Nasutitermes corniger)为对象,进行了一次精巧的实验,为我们揭开了谜团的一角。
研究者们为开展这项研究,主要运用了几项关键技术方法。首先,是实验室操控性行为测定,研究者从巴西伯南布哥联邦农业大学校园采集了7个活跃的白蚁群体,在控制温度、湿度和光照的实验室条件下,从每个群体中随机抽取个体,将其分配到不同规模(6、10、14、22、26、30、60个个体)的“社会情境”中:一组仅包含工蚁,另一组则按天然比例(30%)加入了兵蚁。每个组合都设置于铺有滤纸的培养皿中,给予5分钟适应期后,进行5分钟的视频记录。其次,是系统的行为观察与量化,两名观察者独立回看视频,使用模拟计数器记录七种预定义行为(触角触碰、理毛、交哺、振动、躲避、打斗、撕咬)的发生频率。最后,是复杂的数据标准化与统计分析,由于各组个体数不同,研究者将总行为频率换算为“单位行为频率”(per-capita behavioral frequency),并使用考虑了群体规模和兵蚁存在作为固定效应、群体来源和重复作为随机效应的广义线性混合模型(GLMM),对行为数据进行了分离分析。
结果
整体行为频率
研究结果显示,单位行为频率总体上随着群体规模的增大而显著降低。同时,兵蚁的存在也对单位行为频率有显著影响,不含兵蚁的纯工蚁组表现出更高的单位行为频率。然而,群体规模与兵蚁存在之间的交互作用并不显著,意味着单位行为频率随群体规模增大的下降速率,在有兵蚁和无兵蚁两种情境下是一致的。值得注意的是,在观察过程中,攻击性的行为如躲避、打斗和撕咬均未发生。
各行为的独立分析
当对不同行为进行单独分析时,结果呈现了差异性。其中,只有“触角触碰”(antennation)这一行为同时受到群体规模和兵蚁存在的显著影响,其单位频率随着群体规模增大而降低。其次,“理毛”(grooming)行为的单位频率仅受群体规模显著影响,同样呈现下降趋势。而“交哺”(trophallaxis)和“振动”(vibratory movements)这两种行为的单位频率,则不受群体规模或兵蚁存在的影响。
结论与讨论
本研究对“社会促进”在鼻白蚁中的表现机制提供了新的见解。与通常假设的“群体越大,个体越活跃”不同,研究发现个体层面的单位行为频率(特别是触角触碰和理毛)实际上随着群体规模增大而降低。这挑战了传统观点,即群体生存优势仅仅源于个体互动频率的线性增加。研究者认为,这种现象可以在“复杂适应系统”(complex adaptive systems)的框架下进行解释。随着群体规模扩大,分工和任务专业化(task specialization)得以增强,并非所有个体都需要同时执行全套行为。在没有中央控制器的去中心化系统中,个体依靠局部互动和社会信息调节活动,从而实现群体层面的效率提升,即使个体行为频率下降。
兵蚁的存在,作为一种社会情境,起到了行为“缓冲”作用。不含兵蚁的工蚁群体表现出更高的单位行为频率,暗示兵蚁的缺失可能导致工蚁应激水平升高,从而引发更多互动作为补偿。这与之前的研究相符,表明兵蚁能减少工蚁的行为活动和能量消耗,是群体内重要的压力缓冲器。
此外,交哺和振动这两种行为不受群体规模影响,揭示了维持群体完整性(colony integrity)的“核心”功能。振动是报警交流(alarm communication)的关键,而交哺对沟通、识别同伴和生理整合至关重要。这两种行为的稳定输出表明,群体中始终有一定数量的个体会执行这些基本功能,无论群体规模如何变化,以确保群体的警觉性和凝聚力。
综上所述,这项研究从个体行为频率层面重新阐释了白蚁中的社会促进机制。研究发现,更大的群体规模并非简单地增加个体互动,而是通过促进行为效率和分工,优化资源分配。同时,社会情境(兵蚁的存在)是调节个体应激水平的重要变量。这不仅深化了对真社会性昆虫行为调控的理解,也为研究等级制度(caste composition)、行为生态学(behavioral ecology)和群体抗逆性提供了重要的实证依据。通过将单位行为频率与总行为输出分离开,并明确纳入社会情境,本研究为连接群体规模、品级构成和行为调节提供了一个清晰的机制框架,强调了兵蚁作为社会缓冲器的、此前未被充分重视的作用。

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