出品：科普中国
作者：EVEE
监制：中国科普博览
也许你经常在路边沙地看到这种小坑——它们形状如漏斗，就算是灵活的蚂蚁不慎掉入也再难爬出，这些小坑里隐藏着什么秘密？看似平平无奇的小沙坑，为何成为了蚂蚁的地狱？
沙地里的漏斗状小坑，神秘的蚂蚁地狱
（图片来源：phoenixpestcontroltn.com）
相信不少朋友已经猜到了问题的答案。没错，沙丘里那些小坑的底部藏着一种神奇的昆虫，它们叫做蚁狮(antlion)，是蚁蛉的幼虫。蚁狮擅长在沙地里挖掘陷阱，主要以蚂蚁为食，捕猎时的稳准狠堪比狮子，故而得名蚁狮。
只进食不排泄的神奇猎手
谈到蚁狮，可能有不少人觉得陌生，但提起它们的别名，比如沙猴、沙牛、地牯牛，就会勾起许多人儿时的回忆。小时候在农村里，玩具不多，小孩们就到处捉虫玩，什么知了、天牛、金龟子，都伴随着孩子们美好的童年记忆。
除了上面这些虫子，蚁狮也是孩子们的心头好，只要找到沙地里的“小漏斗”，找来一根细草，在漏斗里来回搅动几下，蚁狮就会将小草钳住，这时候只要轻轻一提，它们就会露出自己的“庐山真面目”。
长满毛毛的蚁狮
（图片来源：rhinorest.com）
蚁狮约有黄豆般大小，浑身是毛，挺着个大大的肚子，有一对看起来很凶恶的镰刀状大腭。说实话，蚁狮的样子真的不算好看，但是相比起幼虫时期的蚁狮，它们的成虫蚁蛉就优雅许多，修长的身体上长着两对透明的膜质长翅，不熟悉的人可能会把它们当做豆娘或者蜻蜓的亲戚吧。
蚁蛉
（图片来源：mdc.mo.gov）
幼虫和成虫在形态上存在巨大差异的情况在昆虫中十分常见，这种发育形式叫做变态发育。蚁蛉属于变态发育中的完全变态发育，一生经过4个阶段：卵、幼虫、蛹，以及成虫。
蚁蛉在自然界中完成一个世代至少需要1年的时间，一般是夏季卵孵化为幼虫，守着自己的陷阱捕猎，积累营养，等到来年夏天再羽化为成虫。不过，有些物种则需要积累更久的时间，可能两年到三年才可以才能完成一个世代。
蚁狮的生活史周期
（图片来源：维基百科）
大家可能想不到，在这一年到三年的幼虫期内，蚁蛉的幼虫，也就是蚁狮，是只进食不排泄的。因为蚁狮没有肛门，食物残渣都积累在肠道的末端，在羽化成为成虫时才以胎粪的形式排出体外。
这么长的时间不进行排泄，谁估计也受不了，为了让自己好受一些，蚁狮也有自己独特的减少食物残渣的方法，那就是只吸取猎物的汁液，而不啃食猎物的尸体。具体而言，蚁狮捕猎时会将颚管刺入猎物体内，并注入消化酶，将其消化为可口的汁液，再进行吸食。
不仅如此，蚁狮“守井待食”的捕食方式也让它少有“暴饮暴食”的可能。经常是吃了上顿没下顿，吃的不算多，那积累的废物自然也就少了。而且，蚁狮也演化出了很强的耐饿能力，实验结果证明蚁狮竟然可以忍受100天不进食，真是让人吃惊。
不过，比起蚁狮只进食不排泄的特性，大家更好奇的可能是蚁狮是如何挖掘陷阱用于捕猎的？
沙丘里的蚂蚁地狱
蚁狮在出生后就会在沙地里挖出一个漏斗状的陷阱，自己则躲在陷阱的底部，静静地等待着猎物掉进陷阱中，再以迅雷不及掩耳的速度用大颚抛出沙子，将小虫子击落到陷阱底部，完成一次捕猎。
藏在陷阱底部的蚁狮
（图片来源：rhinorest.com）
说了这么多，咱们还是先一起来观赏一段蚁狮捕猎蚂蚁的视频，看看蚂蚁是怎么样沦陷于蚁狮的陷阱，并最终被蚁狮的大颚钳住的吧。
蚂蚁落入蚁狮的陷阱
（视频来源：参考文献）
视频中，一只蚂蚁不小心落入了一个漏斗状的小沙坑中，此时的它并没意识到接下来要发生的事，还想着爬出沙坑。突然，沙坑底部抛出了一团沙子，蚂蚁被击落到了沙坑底部，它努力地想从沙坑中脱身，但隐约中有一张大嘴一口咬住了蚂蚁…
大家是否会好奇，平日里在各种复杂地形都如履平地的蚂蚁，为什么在这个漏斗状的陷阱里就脚下打滑，止不住地往陷阱底部跌落呢？
答案其实就藏在蚁狮的“抛沙”技能里。科学家们发现，在长期的演化过程中，蚁狮已经演化出一种复杂的陷阱挖掘策略。根据相关研究，蚁狮在建造陷阱时，会通过抛沙将沙子按照粒径大小进行分类，这种主动的分类行为让蚁狮陷阱的斜坡表面布满较细的沙粒，细沙流动性相对更强一些，会让陷阱的斜坡变得不稳定，从而使得猎物“一失足成千古恨”。
蚁狮陷阱中大颗粒(红色)和小颗粒(蓝色)的分布情况
（图片来源：参考文献）
这种不稳定的结构在增加捕猎成功率的同时，也容易因为猎物的挣扎而变形，所以蚁狮还会通过抛沙行为来对陷阱进行定期维护。一方面可以阻止陷阱斜坡的角度变得缓和，猎物容易逃脱，另一方面还可以防止自己被斜坡上滑落的沙子掩埋。
不得不说，蚁狮还真是个精通物理的“力学大师”，但是蚂蚁在面对蚁狮时，也并不是全无还手之力。
靠下颚弹跳逃出生天的蚂蚁
虽然蚁狮的陷阱捕猎成功率十分地高，但也不是无往不利，当一种叫做陷阱颚蚁的蚂蚁不小心误入陷阱时，它们的一项技能可以让自己逃离“狮口”的概率大大提升。
是的，陷阱颚蚁依靠的是它们巨大的下颚。
在过去的一百多年里，人们都对陷阱颚蚁那神奇的下颚充满了好奇，它们的下颚可以极快地闭合，速度甚至可以达到60米每秒。和蚁狮挖掘的陷阱不同，陷阱颚蚁的巨大下颚就是它们天生就有的陷阱，当它们的下颚张开时，就像一个老鼠夹子一样，猎物只要从嘴边经过，陷阱颚蚁就会猛地闭合下颚，将猎物咬住。
陷阱颚蚁张开大颚等待猎物上门
（图片来源：tapatalk.com）
当身份从捕猎者转换为猎物时，陷阱颚蚁的大颚又可以起到帮助逃生的作用，通过弹跳的方式，让自己从龙潭虎穴中一跃而出。
2015年，一项发表在期刊《公共科学图书馆》上的论文就研究了陷阱颚蚁通过下颚闭合进行跳跃逃生的成功率。科学家们用胶水把蚂蚁的嘴给糊上了，然后再让它们去蚁狮的陷阱中探险，并与没有被糊上嘴的陷阱颚蚁进行比较，以此来了解下颚弹跳的作用。
陷阱颚蚁被糊上的嘴
（图片来源：参考文献）
实验结果表明，陷阱颚蚁通过闭合下颚进行跳跃确实可以帮助其弹射出沙坑，摆脱蚁狮的纠缠，但这种情况并不总是发生，在15%的实验中，蚂蚁通过下颚进行跳跃来逃生。因为不是所有时候，下颚闭合都会成功地让蚂蚁跳跃起来，成功的概率不到30%。
比如下面这个视频中，蚂蚁虽然最终通过下颚闭合跳出了陷阱，但是在那次成功的跳跃之前，也存在那么一两次失手，要么没跳起来，要么跳得不够高。
蚂蚁通过下颚闭合跳出了蚁狮的陷阱
（视频来源：参考文献）
不得不说，靠嘴逃生，也是个技术活。值得一提的是，在下颚被胶水粘住的情况下，蚂蚁的逃生概率几乎下降了一半，看来这嘴大还是有嘴大的好啊。
事实上，蚂蚁和蚁狮的斗争中，获胜的并不都是蚁狮，在极少数情况下, 蚁狮也会被蚂蚁咬死, 或颚管被蚂蚁咬断。毕竟，事关生存的斗争，往往没有绝对的赢家。
参考文献：
Franks, N. R., Worley, A., Falkenberg, M., Sendova-Franks, A. B., & Christensen, K. (2019). Digging the optimum pit: antlions, spirals and spontaneous stratification. Proceedings of the Royal Society B, 286(1899), 20190365.
Büsse, S., Büscher, T. H., Heepe, L., Gorb, S. N., & Stutz, H. H. (2021). Sand-throwing behaviour in pit-building antlion larvae: insights from finite-element modelling. Journal of the Royal Society Interface, 18(182), 20210539.
Larabee, F. J., & Suarez, A. V. (2015). Mandible-powered escape jumps in trap-jaw ants increase survival rates during predator-prey encounters. PLoS One, 10(5), e0124871.
2022-11-08
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