本土蚂蚁如何应对入侵物种的化学线索：经验塑造对入侵蚂蚁足迹的响应

这篇研究揭示了欧洲黑蚁（Lasius niger）通过经验学习调整对入侵蚂蚁（L. neglectus和L. humile）化学足迹（CHCs）的行为响应机制。实验证明，负向遭遇（攻击）增强回避行为（35.3±1.9%），正向经历（食物关联）引发趋近反应（62±1.3%），且响应具有物种特异性。该发现挑战了"入侵物种优势源于原生种行为幼稚"的假说，为化学生态学中信息跨情境传递提供了新证据。

　　

生态背景与科学问题

全球范围内，入侵蚂蚁对生物多样性构成严重威胁。其成功常归因于原生种对入侵者线索的"幼稚反应"，这种现象在捕食者-猎物关系中研究较多，但在竞争互作中知之甚少。蚂蚁作为高度依赖化学通讯的社会性昆虫，其足迹（footprints）含有与表皮碳氢化合物（CHCs）相似的化学标记，是研究这一问题的理想模型。

实验设计与方法

研究以欧洲本土黑蚁（Lasius niger）为对象，测试其对两种入侵蚂蚁——同属的L. neglectus和远缘的L. humile——足迹的响应。通过Y型迷宫实验，比较了三种经历后的行为变化：

1. 负向经历：活体入侵蚂蚁攻击（模拟自然竞争）

2. 正向经历：死亡入侵蚂蚁与糖共同出现（模拟食物关联）

3. 中性经历：仅接触死亡个体

关键发现

1. 先天回避倾向：未经历任何处理的L. niger显著回避两种入侵者足迹（42.9±0.6% vs 随机50%），对同属L. neglectus回避更强（40.7±1.0% vs L. humile 45.1±0.8%）

2. 经验依赖性调节：

   • 攻击经历使回避率降至35.3±1.9%

   • 食物关联经历逆转行为，选择足迹臂比例达62±1.3%

   • 中性经历无显著影响（47.1±1.3%）

3. 特异性学习：行为改变仅针对遭遇过的物种足迹，未出现跨物种泛化

4. 记忆持续时间：正向经历的效果持续48小时（57.9±1.7%），但负向经历的记忆衰减较快

机制与进化意义

研究首次证实蚂蚁能将活体个体的化学信息（CHCs）与地表足迹关联，实现跨情境信息传递。这种特异性学习能力具有重要进化优势：

• 避免"过度泛化"带来的机会成本（如错误回避无害物种）

• 快速适应动态竞争环境，无需依赖缓慢的遗传适应

• 挑战了"化学线索相似性决定学习效率"的传统认知：尽管L. neglectus的CHCs（含烯烃类）与L. niger差异更大，但两种入侵者被学习的效果无差别

生态学启示

1. 入侵物种优势重估："行为幼稚"假说在蚂蚁竞争体系中可能不成立，原生种能快速建立针对性防御

2. 群落动态新视角：个体经验差异可导致群体内行为异质性，形成个体化的"恐惧景观"（landscapes of fear）

3. 非消耗性效应：化学线索引发的行为调节可能产生级联效应，影响多营养级相互作用

未来方向

1. 神经机制：探究蚂蚁如何处理复杂CHC混合物的识别模板

2. 群体决策：少数"有经验个体"如何影响群体觅食策略

3. 跨物种比较：学习能力是否与物种入侵性相关

4. 应用潜力：利用行为可塑性设计生态友好的入侵防控策略

该研究为理解生物入侵的生态后果提供了新维度，表明行为可塑性可能是某些物种抵御入侵的关键适应策略。同时揭示了化学通讯在种间互作中的复杂性和动态性，为群落生态学理论发展提供了重要案例。