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本研究聚焦 pheromone trail 引导下蚂蚁觅食行为，针对新手蚁受同向 / 反向同伴影响机制展开研究。通过四组实验发现，单向返巢蚁流使新手蚁抵达时间最短。揭示 social cue 与 pheromone 协同调控觅食效率，为理解蚂蚁社会行为提供新视角。
在昆虫社会行为研究领域，蚂蚁通过信息素（pheromone）协调群体活动的机制一直是热点方向。已知信息素轨迹（pheromone trail）是蚂蚁觅食的关键引导信号，但新手蚁（naive ants）在遇到不同方向的同伴流时如何调整行为，尤其是社会线索（social cue）与信息素信号的协同作用机制尚不清楚。现有研究多关注信息素浓度或经验差异的影响，而对动态蚁流方向的作用探讨较少。因此，解析新手蚁在单向返巢流、双向流等不同场景下的运动模式，对揭示蚂蚁群体智能的底层逻辑具有重要意义。
日本创价大学（Soka University）的研究人员 Tomoko Sakiyama 与 Yuka Wada 围绕黑蚁（Lasius niger）展开研究，旨在明确同伴流方向对新手蚁觅食效率的影响。研究成果发表于《Scientific Reports》，为蚂蚁社会行为的调控机制提供了新证据。
研究采用自主设计的实验装置，设置四种条件：无信息素无同伴（control experiment 2）、有信息素无同伴（control experiment 1）、有信息素且仅遇返巢单向流（main experiment）、有信息素且遇双向流（control experiment 3）。通过高速摄像记录新手蚁运动轨迹，运用 ImageJ 软件分析其角位移（angular displacement）、行进速度等参数，并利用广义线性混合模型（GLMM）进行统计学检验，排除群体差异等随机因素干扰。
蚂蚁流方向对抵达时间的影响
实验结果显示，单向返巢流条件下新手蚁平均抵达时间（17.13±7.12 秒）显著短于其他三组：有信息素无同伴组（23.88±15.87 秒，p<0.01）、无信息素无同伴组（26.74±16.66 秒，p<0.001）及双向流组（22.87±11.26 秒，p<0.01）。这表明返巢同伴的存在能显著提升新手蚁的觅食效率，单向流提供的方向性线索可能强化了信息素引导效果。
运动模式与方向稳定性分析
角位移数据显示，单向流组新手蚁的平均角位移（23.30°±4.25°/0.1 秒）显著低于双向流组（25.81°±3.96°/0.1 秒，p<0.05），但高于仅信息素组（20.00°±3.96°/0.1 秒，p<0.001）。这说明单向流虽增加一定程度的路径波动，但同伴移动方向可能为新手蚁提供了目标导向，而双向流因干扰增多导致路径更曲折。速度方面，单向流组（0.24±0.067 cm/0.1 秒）显著快于无同伴组，与双向流组无显著差异，提示效率提升主要源于方向稳定性而非单纯加速。
同伴互动频率的影响
进一步分析发现，单向流与双向流组的同伴互动次数无显著差异（4.95±4.55 vs. 5.92±3.66，p=0.33），且互动次数与抵达时间无显著相关性。这表明关键因素在于蚁流方向而非互动频率，单向返巢流可能通过传递 “食物源方向” 的社会信号，辅助新手蚁快速定位目标，而双向流中的冲突信号削弱了这一效应。
研究证实，黑蚁新手蚁在单向返巢流环境下能通过感知同伴移动方向，结合信息素轨迹优化觅食路径，显著提升效率。这一现象揭示了蚂蚁群体中社会线索与化学信号的协同机制：返巢同伴可能通过物理接触或残留的食物信息（如颚部残留物）传递目标位置线索，形成 “动态路标” 效应。该发现拓展了对昆虫群体决策机制的理解，为解释蚂蚁在复杂环境中快速建立高效觅食网络提供了行为学证据。
此外，研究结果对理解生物运输网络的自组织特性具有启示意义。蚂蚁通过简单局部互动实现全局优化的策略，可为机器人集群导航、交通流优化等领域提供仿生学灵感。未来研究可进一步探索信息素浓度梯度与同伴流速度对新手蚁行为的叠加影响，以及不同蚁种在类似场景下的适应性差异，深化对昆虫社会智能的跨物种比较研究。
