红火蚁能跟蚂蚁大战吗（红火蚁跟集体在一起）

夏天来了，一天比一天热。热得不敢出门的天气，谁会快活？

红火蚁举手了，夏天是它们的最爱，40℃的高温不在话下。

相比于夏天，冬天是红火蚁最难熬的日子。红火蚁在土壤温度低于12℃时停止觅食，冷到3度会被冻死。整个火蚁群在24℃以下不会增加蚂蚁的数量，只有温度上升到24℃以上，蚁群才开始孵化蚁卵。温度越高，小蚂蚁增加的速度越快。

人多力量大，红火蚁数量越多，火蚁群的能力越强，既能下水造船，又能停泊在岸边盖高塔，还能偷懒挖地道，完美解决集体生活中的各种难题。

下水造条船

红火蚁会被淹死吗？

单只会，蚁群不会。单只红火蚁掉到水里，坚持几分钟后会沉水被淹死。一群红火蚁掉到水里，3分钟内搭建一条蚁船，洪水里漂流几天都能安然无恙。强调重点：蚁船很安全，建船的红火蚁无论是在水上还是水下，一只都不会死。蚁船成功的秘密在于：无论成员多少，保持船厚为8毫米不变。

红火蚁的身体有适度疏水性，也就是说，火蚁接触到水后，会减小身体跟水的接触面积。如果水滴落到火蚁身上，自动缩成球型，而不是摊开浸润它的身体。虽然红火蚁身体的密度比水大，但它能利用表面张力在水面上站立不沉。不过，能利用的表面张力很弱，不能长期支撑蚂蚁立水不倒。红火蚁的身体也不是全能防水材料，在水面上站了几分钟后，身体被水浸湿，火蚁很快就沉水。

单只红火蚁会被淹死，但跟集体在一起安全有保证，火蚁群能搭建一艘诺亚方舟乘风破浪。红火蚁的蚁船不用树枝树叶做支撑，完全依靠自己的身体建造而成。蚁船浮水不沉，遇到树枝等外力冲击时有弹性扛得住，遭到破坏后也能立即修复。

上图A是500只红火蚁组成的蚁船，图B和C是显微镜下的连接细节。

红火蚁造船使用两种连接方式，一是用下颌咬住旁边火蚁的腿，这时的咬合力要控制好，不能把对方咬疼了。二是用腿勾住身边火蚁的腿，它们的腿上还有黏合垫，能加强拉力。两只蚂蚁之间的最大拉力是体重的400倍，这个拉力相对其它活动的拉力来说很小，平时红火蚁在爬树时抓住叶片的力量能够达到体重的5700倍。红火蚁之间的小拉力很容易被分开，你把蚁船拿出水面，用手拎起来抖抖就能把蚁船抖散。不过蚁船的小拉力在水里已经足够用了，能够抵抗掉落到蚁船上的树枝袭击。

低拉力的蚁船上，每只红火蚁之间保留松散的空间，空间里储存着大气泡。气泡把蚁船的密度降低了75%，整个蚁船的密度只有0.2g/mL，比水的密度小多了，能够轻松漂浮在水面上。气泡更重要的作用是让底部沉在水面下的红火蚁能够呼吸到空气。保证底层蚂蚁的生命安全，这才是蚁船航行多日不散的核心所在。

蚁船多日漂浮在河流上不松不散，还能抵抗暴雨袭击。

上图是水滴落到蚁船上，水滴跟蚁船的接触角度是133º，整个蚁船的防水性比单只红火蚁的防水性要强30% 。此时的防水是静态防水，蚁船还有更为强大的动态防水。下暴雨时，造船的红火蚁会自动收缩肌肉，压缩蚁船的空间。蚁船的密度有所增加，失去了部分浮力，但是防水性更强更有力了。

保命的蚁船是怎样建造而成的？

红火蚁群在岸上遇到危险时会团成球形，当这团有几千只红火蚁的球掉到水里，蚁球会像摊大饼一样迅速摊开，3分钟建成漂浮在水面上的蚁船。

无论蚁群的数量有多少只，蚁船始终保持8毫米的厚度，保持在水面上的红火蚁数量占总数的40%。少于半数的火蚁在水面上，多于半数的火蚁在水面下。大家都不喜欢被水淹，可是为了集体，多数蚂蚁吃苦耐劳地泡在水里作底舱。水下的火蚁清楚地知道蚁船上层有多少火蚁，当你把上层的火蚁拿走后，水下火蚁会自动爬到上层来补充，保持蚁船8毫米的平均厚度不变。

上图是2017年德州哈维飓风过后的蚁船，红火蚁把蚁后和蚁卵保护在蚁船的中间，漂流在水上，等待着洪水过后搬个新家。[头条-法兰西is培根-未经授权请勿转载其它平台]

靠岸盖座塔

蚁船漂流到杂草丛生的地带，红火蚁还会依靠草梗树枝搭建一座高塔，在塔里休息几天，等待雨季的离开，或者是下一次漂流的到来。

蚁船很薄，厚度只有2～3只红火蚁那么高。蚁塔却很高，可以有30只红火蚁那么高。虽然蚁塔由30层火蚁搭建，但底层的火蚁不用支撑几十层火蚁的重量。负重最高的火蚁也只需要支撑3只火蚁的重量就行。

单只火蚁只要支撑3只火蚁的重量，就能堆起一座高塔的秘密在于：蚁塔在试错中堆建，每只火蚁保持不超过3只火蚁的支撑量，承重过多就毁塔重来。多试几次，就能盖成一座结构稳定的塔楼。

建塔时，塔外的红火蚁顺着塔身往上爬，爬到最上面就站住当塔砖。有些红火蚁在攀登的路上发现塔身有薄弱的凹陷处，会自动填补住薄弱处。蚁塔最神奇的地方在塔内，当内塔的红火蚁发现踩在头上的伙伴太多，自己承担的重量超过了3只火蚁的重量时，直接撂摊子不干了。推开身边的伙伴，从塔底爬出来。不过从塔内爬出来的红火蚁并不会偷懒，它们转身又开始攀登蚁塔，寻找合适的建筑点做塔砖。

红火蚁堆塔在试错中进行，有时塔堆得不均匀，塔内多只红火蚁承重超过3只火蚁时，大伙儿一放手，塔就塌了。塌了没关系，火蚁重新堆。塔楼上每一块蚁砖保持均衡的承重量，整体塔楼的受力分布才能均匀，结构稳定。红火蚁没有设计图纸，没有施工监理，它们一边试错，一边盖塔，只要每一只火蚁都找到了合适的位置，塔楼就盖好了。火蚁堆塔的速度很快，只要试错几次，就能建好过夜的塔楼。

堆好的蚁塔有个尖尖的塔顶，塔的底部比顶部宽很多。而且塔楼的坡度并不均匀，上面很陡峭，下面很平坦。正是这样形状的塔楼能保持当塔砖的火蚁身上恒定的承重量。形状尖锐的塔楼能防水，下雨时雨水顺着塔身滚落，不会浸湿蚁塔，大家可以安心睡个好觉。

上岸挖地道

暴雨过去了，灾难终于结束，红火蚁踏上了干燥的土地，开始建造它们新的家园。

像造蚁船、盖蚁塔一样，每一只建设新家园的红火蚁都知道自己应该怎样做。跟吃苦耐劳的造船盖塔不一样的地方是：建设新家的红火蚁会偷懒。

新家的地址在地下，红火蚁要挖出一条地道通往新家。地道很狭窄，一次只能通过1只火蚁。顺利挖掘地道的秘密在于：只有小部分火蚁干活。

在一个150只红火蚁的团队里，地道里干活的火蚁只有10到15只。虽然有些火蚁会跟干活的火蚁替换，轮流挖土，不过大部分的红火蚁都在偷懒。地道外面的红火蚁中，有四分之一根本就没有进过地道，有一部分火蚁爬进地道了，在里面晃荡一圈，一点儿土都没挖又出来了。

物理学家设计了一个实验隧道，观察30只红火蚁的工作，发现在整群火蚁中，有30%的火蚁做了70%的工作，剩下70%的火蚁都在旁边划水当闲人。当物理学家把最勤快的5只火蚁从蚁群中拿出来后，剩下的25只火蚁接着干活，工作效率一点儿也不比之前差。

吃闲饭的红火蚁也能干活，之前在地道外面闲逛只是为了保持地道的通畅。挖个地道不难，难点在于怎样调配人力，不发生施工堵塞现象。红火蚁只用偷懒一招就解决了施工拥堵的难题。

集体合作

红火蚁是高度社会性生物，单只红火蚁没法生存。临时抵御灾难的造船、盖塔楼，长期建设家园的挖地道工作，都只有依靠集体的合作才能完成。

在造船和盖塔楼的合作中，蚁群采用的是公平原则，而不是牺牲原则。蚁船保持8毫米的厚度，10万只成员的蚁群也只是摊开在水面上造船，而不是叠加成高层船。薄薄的船身能够减轻底层火蚁的承重，留给它们足够的气泡呼吸。而且底层火蚁和上层火蚁还会时不时交换一下位置，没有永远的奴隶。

塔楼中，红火蚁的承重不超过3只伙伴的体重。事实是，单只红火蚁能够承载几百只伙伴的体重。3只伙伴的体重对红火蚁来说只是小菜，但它们严格遵守3只承重量，最底层的火蚁也没有增加更多的负担。每只火蚁只要找对位置，就能盖好一座高塔。

红火蚁在集体生活中，获得的不仅仅是公平干活的机会，还有不公平的偷懒机会。

在挖地道的合作中，蚁群采用的是最高效的施工原则，而不是集体参与原则。观察红火蚁挖隧道的物理学家在电脑上模拟了火蚁筑巢，模拟版本中最高效的挖隧道模式，正是现实中红火蚁采用的模式：多数火蚁闲逛，少数火蚁工作。

没有设计图纸、浮力计算，红火蚁建造了一条蚁船。没有建筑模型、没有承重校核，红火蚁堆建了一座塔楼。没有施工监理、没有电脑优化，红火蚁执行了最高效的开挖隧道施工。

自然界一直走在我们的前面，很多我们探索总结，学习研究的知识经验，不过是其他生物与生俱来的天赋本领。

红火蚁集团，既肯吃苦，又会偷懒，团结在一起抵御自然灾害，建设新的家园，生动活泼，自然强大。

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#奇妙的动物# #这很科学#

参考资料：

1：“Mechanics of fire ant aggregations”，nature materials, 2015.10.26

https://www.nature.com/articles/nmat4450

2：“Fire ants self-assemble into waterproof rafts to survive floods”， PNAS May 10, 2011 108 (19) 7669-7673

https://www.pnas.org/content/108/19/7669

3：”Fire ants perpetually rebuild sinking towers”，Royal Society Open Science，2017.07.04， doi: 10.1098/rsos.170475

http://europepmc.org/articles/pmc5541565

4：“Collective clog control: Optimizing traffic flow in confined biological and robophysical excavation”，2018.08.17，science，

https://science.sciencemag.org/content/361/6403/672

5：“More Workers Working Might Not Get More Work Done, Ants (and Robots) Show”

http://www.rh.gatech.edu/news/609817/more-workers-working-might-not-get-more-work-done-ants-and-robots-show

作者有话说：本来计划在用毒高手系列文章中写红火蚁，红火蚁的毒液会引发严重的蛋白质过敏，危及性命。后来发现红火蚁的集体合作比它的毒液更有趣，于是新开一个系列，写写自然界里的秘密，这是第1篇：集体合作。以后用毒高手和自然界里的秘密系列轮流更新。

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