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【编辑推荐】为探究动物重复使用同一路线时能否更新导航信息，研究人员以白须牛头蚁（Temnothorax albipennis）串联行为为对象，对比地标丰富（L-R）与贫乏（L-P）环境中领导者与跟随者的往返路径差异。发现 L-P 环境中跟随者返程更曲折缓慢，L-R 环境中领导者路径出现类似跟随者的环路。该研究为理解动物导航策略及串联行为中信息传递机制提供新视角。
在动物行为研究领域，导航机制始终是备受关注的核心议题。无论是脊椎动物如鸟类、海龟的长距离迁徙，还是无脊椎动物如蚂蚁、蜜蜂的短途寻路，如何利用环境信息实现精准定位，一直是科学家试图破解的谜团。对于频繁往返巢穴与资源点的动物而言，能否在重复路线中持续更新导航信息，提升寻路效率，是该领域尚未完全解答的关键问题。例如，蚂蚁在串联跑（tandem running）这一社会行为中，领导者需引导跟随者前往新巢，而跟随者在这一过程中如何学习路线，领导者是否在往返途中进一步优化导航策略，这些问题的答案尚未明晰。在此背景下，英国布里斯托大学（University of Bristol）的研究团队以白须牛头蚁（Temnothorax albipennis）为研究对象，开展了一项关于地标环境对串联跑中领导者与跟随者导航行为影响的研究，相关成果发表于《Animal Cognition》。
该研究采用电机驱动龙门架搭载摄像头的追踪技术，在地标丰富（Landmark-rich, L-R）和地标贫乏（Landmark-poor, L-P）两种环境中，记录蚂蚁串联跑至新巢及返回旧巢的路径数据。实验设计确保每只蚂蚁首次接触实验环境，且无串联跑经验，以排除先前经验干扰。通过分析路径曲折度（tortuosity）、平均速度及环路出现频率等指标，对比不同角色（领导者 / 跟随者）与环境条件下的导航差异。
研究结果
1. 地标环境对返程路径的影响
在串联跑过程中，两种环境下的领导者与跟随者路径曲折度与速度无显著差异，表明串联跑的教学性质（领导者引导跟随者学习路线）主导了这一阶段的行为。然而，返程阶段呈现显著差异：在 L-P 环境中，跟随者返程路径曲折度显著高于领导者，速度更慢；而在 L-R 环境中，两者返程路径差异消失，且领导者路径出现更多环路（loops），类似跟随者的探索行为。数据显示，L-R 环境中 9/15 的领导者返程路径包含环路，而 L-P 环境中仅 1/15 出现环路，两者差异具有统计学意义（Fisher’s exact test, p=0.005）。
2. 路径偏向性与导航机制差异
L-P 环境中，领导者与跟随者的返程路径均显著偏向 arena 右侧（以新旧巢连线中点为基准），而 L-R 环境中路径分布对称。这一现象暗示，地标贫乏时蚂蚁可能依赖行为侧化（behavioural lateralization）或有限环境线索（如 arena 墙壁、光源）导航，而丰富地标提供了更明确的视觉指引，减少了偏向性。
3. 速度与路径整合的关系
返程速度普遍高于串联跑阶段，符合 “单独行动效率更高” 的预期。L-P 环境中领导者与跟随者的速度差异显著（p<0.001），而 L-R 环境中差异不显著，进一步支持丰富地标环境促使领导者调整策略，放缓速度以更新导航信息。
研究结论与讨论
本研究揭示了串联跑行为中一个关键机制：即使是已掌握路线的领导者，仍会在地标丰富环境的返程中主动优化导航信息，表现为路径曲折度增加和环路形成。这一现象表明，知识个体（knowledgeable individuals）并非一成不变地依赖原有记忆，而是通过持续学习提升导航精准度，这种机制可能与蚂蚁群体中 “领导者寡头”（leader oligarchy）的形成有关 —— 频繁参与串联跑的领导者通过反复学习巩固路线记忆，进而在群体决策中占据主导地位。
此外，地标贫乏环境中的路径偏向性与蚂蚁的行为侧化（如右侧偏好）相关，提示在缺乏视觉线索时，蚂蚁可能依赖内在行为模式或简单环境特征（如边缘效应）导航。这一发现拓展了对昆虫导航策略多样性的理解，即视觉信息主导的 “全景记忆” 与化学信号、路径整合（path integration）等机制协同作用，共同保障导航成功。
该研究不仅深化了对蚂蚁社会行为与导航机制的认识，也为理解动物如何利用环境信息优化群体协作提供了新模型。未来研究可进一步探索个体经验时长对导航策略的影响，以及不同物种中类似机制的普遍性，为仿生导航技术、群体智能算法等领域提供生物学启示。
