非洲草原上，谁是最强大的王者？外来入侵蚂蚁威胁东非生态系统稳定

【中国绿发会讯】编·者·按：在非洲草原上，谁是最强大的王者？人们往往会想到狮子。

不过，“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到2024年1月发表在《科学》期刊上的一项最新研究，揭示了一则令人惊讶的生态故事——不起眼的、小小的入侵性蚂蚁（褐大头蚁，Pheidole megacephala）竟然改变了东非野生动物区的生态平衡，对狮子的捕猎行为产生了深远的影响。

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研究的开始

该研究团队通过三十年的观察和技术手段的结合，展示了蚂蚁、树木、大象、狮子、斑马和水牛之间错综复杂的相互关系。起初，这个故事从肯尼亚中部的奥尔佩杰塔自然保护区的金合欢树开始。历史上，这些树受到一种本地蚂蚁（Crematogaster spp.）的保护，而这种本土蚂蚁筑巢在树的球状刺上。这种互惠关系，生态学家所称的“共生关系”，让这些蚂蚁为了它们的家而激烈地保卫树木免受大型植食性动物（如大象和长颈鹿）的侵害。

在早期2000年的研究中，生态学家托德·帕尔默逐渐揭开了这种东非植物和动物之间复杂关系的奥秘。令人惊讶的是，这些小蚂蚁被发现是非常坚强的守护者，实质上稳定了这些地区的树木覆盖，使得金合欢树能够在众多大型植食性哺乳动物聚集的地方存活。

研究的发现

然而，最新的研究指出，另外一种名为“褐大头蚁”的入侵性昆虫，它们的到来引发了一系列事件，导致“捕食-被捕食”行为模式发生了变化，可能会进一步危及已经濒临危险的狮子种群。

一只褐大头蚁（学名：Pheidole megacephala）的背部视图。来源：April Nobile / © AntWeb.org / CC BY-SA 3.0

这种褐大头蚁（Pheidole megacephala）最初是在毛里求斯被发现的，如今，随着人类活动的增加，它们已经“搭便车”四处扩散，已经传播到了全球大部分亚热带和热带地区。

褐大头蚁虽然体积小，但它们对昆虫的猎食非常凶猛，摧毁了保护树木的蚂蚁的群体，却无法防御树木免受大型动物的侵害。失去了守护者，金合欢树正受到大象的摧残。

狮子是埋伏型捕食者，依赖树木覆盖来潜伏和隐藏，然后扑向斑马。树木覆盖减少，导致狮子在伏击猎物时很难成功。

组图：非洲塞伦盖蒂国家公园目击母狮猎瞪羚。摄影：郭耕（绿会专家） ©绿会融媒·海洋与湿地

帕尔默说：“我们经常发现是那些微小的事物左右着世界。” 这些微小而入侵性的蚂蚁大约15年前出现，当时没有人注意到，因为它们对大型动物，包括人类，都不具有攻击性。现在我们看到它们以非常微妙但具有毁灭性的方式改变着景观。

各种各样小小的蚂蚁，在全球各种生态系统中都容易看到它们的身影，但人们常常不知道的是它们在生态系统中的作用。摄影：Linda Wong ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

在这个糟糕的情况下，狮子开始转向水牛。然而，水牛比斑马体型更大，且成群结队，使它们成为更具威胁的猎物。

上图：周晋峰摄于浙江省自然博物院安吉馆（自然艺术馆）©️绿会融媒·海洋与湿地

“大自然是聪明的，像狮子这样的动物，往能找到解决问题的办法，” 他说，“但，我们还不知道这种深刻改变会导致什么结果。我们迫切关注着这个故事的后续发展。”

研究人员的努力

在肯尼亚的实地研究是由怀俄明大学的博士生、肯尼亚科学家道格拉斯·卡马鲁领导的。这个项目得到了美国国家科学基金会的支持，帕尔默教授与怀俄明大学的戈恩教授以及自然保护协会的里吉诺斯女士一起参与了研究。

除了了解这一现象，研究人员还在寻找解决方案，希望能够制止这些标志性风景中树木覆盖减少的问题。

帕尔默表示：“这些褐大头蚁无处不在，尤其是在热带和亚热带地区。你甚至可以在佛罗里达的后院找到它们，是人类在搬运它们。” “我们正在与地面管理者合作，研究各种干预措施，包括临时隔离大型草食性动物，以最小化这种蚂蚁对树木种群的影响。”

随着科学逐渐迈向诸如人工智能推动的数据收集等先进技术，帕尔默教授表示，他们的团队对肯尼亚野生动物的持续关注已经延续了几十年，使用了传统的实地研究方法，展现了这一领域的持久力。

“今天有很多新工具，涉及大数据和人工智能等，”他说，“但这项研究源于在泥泞的路上驾驶吉普车的30年。”

感兴趣的读者可以参看全文：Douglas N. Kamaru, Todd M. Palmer, Corinna Riginos, Adam T. Ford, Jayne Belnap, Robert M. Chira, John M. Githaiga, Benard C. Gituku, Brandon R. Hays, Cyrus M. Kavwele, Alfred K. Kibungei, Clayton T. Lamb, Nelly J. Maiyo, Patrick D. Milligan, Samuel Mutisya, Caroline C. Ng’weno, Michael Ogutu, Alejandro G. Pietrek, Brendon T. Wildt, Jacob R. Goheen. Disruption of an ant-plant mutualism shapes interactions between lions and their primary prey. Science, 2024; 383 (6681): 433 DOI: 10.1126/science.adg1464

海湿小百科

1、外来入侵物种“褐大头蚁”：生态系统新威胁。全球入侵者“褐大头蚁”（Pheidole megacephala），在美国被称为big-headed ant，在澳大利亚被称为coastal brown ant，是蚂蚁科中的一种物种。以其极具入侵性的特点而著称，被认为对澳大利亚等地的本土蚂蚁构成威胁，是全球最为恶劣的入侵性蚂蚁之一。

褐大头蚁最早是由昆虫学家约翰·克里斯蒂安·法布里修斯（Johan Christian Fabricius）于1793年从毛里求斯岛的标本中描述的，尽管在1775年的记录中，其名称为Formica edax，来源于埃及。不论其起源如何，褐大头蚁已经传播到世界许多热带和亚热带地区。

褐大头蚁主要以死虫、小型无脊椎动物以及由蚜虫、软蚧、粉蚧、白蝗和蝉等产生的蜜露为食。它们通过振动告知其他蚂蚁新的食物来源，而蜜露会被吞食，其他食物则由工蚁运回巢中。褐大头蚁的入侵对生态多样性和农业造成威胁，还会侵害灌溉、电话电缆和电线。这种蚂蚁有两个工蚁形态，分别是大工蚁和小工蚁。大工蚁以其相对巨大的头部而得名，主要负责破碎食物，而小工蚁则负责运送。大工蚁约四毫米长，是小工蚁的两倍长。蚂蚁的颜色从黄褐色或红褐色到近乎黑色不等。上面的这篇最新的科学研究指出，褐大头蚁甚至在肯尼亚的草原上影响整个食物链，显示了这个全球入侵者对生态系统的潜在危害。

2、共生关系（symbiosis）是指两个或两个以上的不同物种之间相互依存、相互作用的生态关系。这种相互作用对参与的各个物种都有利，有时甚至是必需的。通常来说，共生关系主要可以分为三种主要类型：互利共生、寄生和共生。

互利共生（Mutualism）是指两个物种之间通过相互合作，使得彼此都能从中受益，比如蜜蜂授粉植物，植物提供蜜蜂食物的花蜜，两者都得到了利益；又比如小丑鱼与海葵的关系也是互惠互利的。寄生关系（Parasitism）是一种其中一个物种（寄生者）从另一个物种（宿主）身上获取营养，而宿主通常因此受到损害。这种关系对寄生者有益，但对宿主造成了损害。例如，蚊子吸取人类的血液，这对蚊子有益但对人类有害。而共生关系（Commensalism）是指其中一个物种从另一个物种中获益，而另一个物种对此没有明显的有利或不利影响。换句话说，一个物种从这种关系中获益，而另一个物种对此基本上没有明显的影响。例如，鸟类在动物的背上寻找食物，对动物没有明显的影响。

思考题 | 举一反三

Q1. 褐大头蚁的入侵如何改变了肯尼亚野生动物之间的生态平衡？这对当地的生态系统和动物种群产生了怎样的影响？对我国的外来入侵物种（IAS）的管控又有何启示？

Q2. 为什么褐大头蚁破坏了当地蚂蚁与哨声刺槐树之间的共生关系？这一变化如何导致大象更频繁地啃食树木，从而影响景观的可见性？

Q3. 斑马的捕食率为何在高能见度、受侵害的区域显著降低？狮子如何适应这一变化，选择转而捕食非洲水牛？

Q4. 这项研究如何展示微小入侵者如褐大头蚁如何通过控制生物物理结构来改变狮子和它们的猎物之间的动态？这对生态学和保护有何启示？

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编译 | 王芊佳

审核 | Moretti

排版 | Moretti

【参考资料】

1.https://news.ufl.edu/2024/01/ant-species-disrupts-lion-behavior/

2.https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg1464

3.https://www.antwiki.org/wiki/Pheidole_megacephala

4.https://en.wikipedia.org/wiki/Pheidole_megacephala

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