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      在螞蟻的世界里你越小看到障礙就越難
      
			
      
				2019-04-22 10:29:52
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      環(huán)顧你的家或花園，或外出散步時(shí)，你會(huì)很快發(fā)現(xiàn)各種形狀和大小的螞蟻在這個(gè)地方徘徊。但是螞蟻如何在障礙物周圍探測(cè)和繞行，尤其是當(dāng)他們獨(dú)自尋找食物而不是在路上時(shí)?我們最近在“實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志”上發(fā)表的一項(xiàng)研究得出了一個(gè)有趣的答案。
      

      在螞蟻的世界里你越小看到障礙就越難
      

      透過(guò)螞蟻眼睛看
      

      螞蟻的眼睛不像我們的眼睛。螞蟻有許多單位的復(fù)眼，稱為ommatidia。他們的眼睛看起來(lái)就像你在交通信號(hào)燈中看到的一系列LED(圓頂形除外)。
      

      每個(gè)小眼睛在空間中看到一個(gè)點(diǎn)，所以整個(gè)眼睛看到一個(gè)圖像但是看到它的不同部分。
      

      但螞蟻不能像我們一樣以同樣的分辨率看世界。他們的世界比我們的世界更加模糊。
      

      知道這一點(diǎn)的一種方法是計(jì)算他們眼中的刻面(ommatidia)的數(shù)量和直徑。這是通過(guò)在死螞蟻的眼睛上鋪一層薄薄的透明指甲油并在干燥后剝掉它來(lái)完成的。
      

      通過(guò)在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行切割并對(duì)其進(jìn)行拍照來(lái)計(jì)算切面并估計(jì)其空間敏銳度(他們可以在視覺(jué)上感知某些東西的最佳分辨率)，可以使眼睛的復(fù)制品變平。
      

      鑒于它們的視野模糊，非常值得注意的是，螞蟻仍然可以執(zhí)行各種任務(wù)，例如在復(fù)雜地形中導(dǎo)航。
      

      想象一下，從厚厚的叢林中尋找出路，一切看起來(lái)都很模糊。而螞蟻的壞消息是，問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。
      

      當(dāng)事情變小
      

      螞蟻的大小差異很大。有大螞蟻，如澳大利亞的公牛螞蟻，范圍從8毫米到40毫米，然后有微小的1.5毫米電螞蟻，這是目前昆士蘭州的一個(gè)入侵問(wèn)題。
      

      即使在同一個(gè)群體內(nèi)，火蟻的大小也各不相同。
      

      隨著小體型的發(fā)展，由于設(shè)計(jì)限制，在不影響動(dòng)物的正常功能的情況下不可能進(jìn)一步減少。這是一種常見(jiàn)現(xiàn)象，稱為小型化。
      

      微型螞蟻眼睛較小，小眼睛較少。這也意味著它們比較大的螞蟻具有更模糊的視覺(jué)(更少的空間敏銳度)。
      

      然而，當(dāng)他們外出尋找食物和回家時(shí)，所有螞蟻 - 無(wú)論大小，都面臨類似的挑戰(zhàn)。小型化會(huì)影響他們的視覺(jué)導(dǎo)航能力嗎?
      

      障礙物檢測(cè)和避免
      

      導(dǎo)航時(shí)螞蟻會(huì)遇到很多障礙。這些障礙可以阻擋螞蟻可能用來(lái)尋找回家路的觀點(diǎn)。
      

      所以螞蟻需要能夠探測(cè)并繞過(guò)這些障礙。這樣做還可以減少每只螞蟻在巢外的惡劣環(huán)境中所花費(fèi)的時(shí)間。
      

      為了測(cè)試小型化是否影響這種能力，我們?cè)谟?xùn)練用于糖溶液進(jìn)料器的歸巢螞蟻的道路上留下了障礙。這些螞蟻使用視覺(jué)提示進(jìn)行導(dǎo)航，而不是依靠化學(xué)痕跡。
      

      我們發(fā)現(xiàn)，較小的螞蟻眼睛較少的螞蟻只有當(dāng)它們更接近障礙時(shí)才會(huì)繞道而不是更大的螞蟻。
      

      平均而言，我們發(fā)現(xiàn)較大的螞蟻在距離障礙物17厘米處時(shí)繞行，而小型螞蟻則為5厘米。較大的螞蟻在它們的路徑中也比較小的螞蟻在較小的螞蟻中看起來(lái)遠(yuǎn)離巢穴方向。
      

      這表明眼睛較小的螞蟻只有在距離它們較近時(shí)才能檢測(cè)到物體。
      

      因此，微型可以影響某些視覺(jué)導(dǎo)航能力。盡管如此，較小的螞蟻并沒(méi)有與障礙物發(fā)生碰撞。
      

      小型化在昆蟲(chóng)中非常普遍，避障行為對(duì)螞蟻，蜜蜂等飛行昆蟲(chóng)，甚至集體食物運(yùn)輸和動(dòng)物認(rèn)知等行走昆蟲(chóng)的導(dǎo)航都有影響。
      

      雖然我們的研究強(qiáng)調(diào)了微型化的進(jìn)化成本，但螞蟻可以成為昆蟲(chóng)相機(jī)等人工視覺(jué)技術(shù)的靈感來(lái)源。
      

      了解螞蟻如何使用有關(guān)周圍環(huán)境的最少視覺(jué)信息進(jìn)行導(dǎo)航，有助于設(shè)計(jì)高效的導(dǎo)航技術(shù)。這甚至可以幫助指導(dǎo)機(jī)器人視覺(jué)研究。
      
			

			
        
      
			
      
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