本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
科學家對沙漠螞蟻的瞭解越多，它們就越令人印象深刻。數十年的研究已經證實，螞蟻使用路徑整合——一種與生俱來的心理三角學形式——以便在視覺上缺乏特徵的環境（即突尼西亞的鹽沼地）中導航。它們透過根據太陽的運動校準心理時鐘來實現這一點，並將其與“心理計時器”（步數計數器）相結合。結合起來，這使得沙漠螞蟻能夠估計它們返回家園必須行進的距離和方向。事實證明，它們以三維方式表示自己的位置；它們在心理計算中考慮了山丘和山谷。
但是，沙漠螞蟻也能夠使用其他線索來幫助它們回家。土壤成分的變化、鹽分的斷裂以及枯死的植物，都有助於在整個景觀中形成氣味梯度。一些螞蟻的一根或兩根觸角被移除後，在某些導航任務中不太成功，這表明它們也能夠使用嗅覺來引導導航。由於它們需要兩根觸角才能發揮最佳效能，因此螞蟻似乎是立體嗅覺。
剛剛發表在期刊PLoS ONE上的新研究表明，地面振動和磁場也可能是沙漠螞蟻用來輔助導航的線索。對於這項實驗，他們沒有使用突尼西亞的Cataglyphis fortis螞蟻，而是使用了土耳其西拉里的相關物種Cataglyphis noda。
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實驗設定實際上非常簡單。首先，Cornelia Buehlmann和她在馬克斯·普朗克化學生態研究所的同事在巢穴入口附近的長通道中放置了一些食物，並訓練了一些螞蟻來定位誘餌。巢穴入口配備了四種不同型別的地標之一：視覺、嗅覺、磁性或振動。第五組螞蟻作為對照組：它們像其他四組一樣接受了尋找食物的訓練，但它們的巢穴入口沒有與任何型別的地標相匹配。
一旦螞蟻學會了從巢穴到餵食器的路線，它們就會被重新安置到一個新的通道中。在新的通道中，地標被放置在不同於巢穴入口的位置。如果螞蟻依靠路徑整合導航回到巢穴，它們應該不會被愚弄。然而，如果螞蟻使用視覺、嗅覺、振動或磁性地標等外部線索，那麼它們應該導航到地標的新位置，完全繞過實際的巢穴入口。
對照組的巢穴沒有與地標配對，它們按照預期，根據路徑整合系統的輸出，尋找它們的巢穴。對於巢穴沒有與地標匹配，但在測試期間引入地標的螞蟻來說，情況也是如此。視覺、嗅覺、振動或磁性線索的簡單存在不足以損害路徑整合系統：所有這些螞蟻都找到了回家的路。
對於在巢穴與地標配對的情況下接受訓練的四組螞蟻來說，情況並非如此。這些螞蟻直接走過它們實際巢穴所在的位置，而是在地標放置的位置尋找它們的巢穴。除了視覺和嗅覺地標外，沙漠螞蟻顯然還可以使用振動和磁性地標作為歸巢燈塔。它們能夠學會地標與巢穴位置之間的關聯，這本身並不令人驚訝。將兩種不同的刺激聯絡起來是最基本的學習形式之一。
然而，更令人困惑的是，這些螞蟻忽略了來自路徑整合系統的資訊，而是依靠這些外部線索來找到回家的路——如果研究人員不在那裡將它們安全送回巢穴，這種策略將被證明是災難性的！
路徑整合系統不是一個完美的系統：它會受到累積誤差的影響，誤差等於距離的10%和方向的兩度。因此，當螞蟻認為它靠近巢穴位置時，它會切換策略並來回走動，直到找到巢穴。這就是為什麼在上圖中，路徑用長度遞減的鋸齒線表示。
研究人員指出，儘管螞蟻能夠學會磁性線索與其巢穴位置之間的關聯，但尚不清楚是否存在足夠的磁場變化，使磁場在正常情況下成為螞蟻有用的歸巢線索。此外，將磁場與巢穴位置配對的能力本身並不表明螞蟻體記憶體在某種磁性器官。相反，可能是磁場在螞蟻巢穴入口附近神經元放電的方式上造成了某種普遍的變化。如果是這種情況，那麼螞蟻將磁鐵與其巢穴聯絡起來可能不是本質上由於磁場造成的。與以往一樣，還需要更多的研究來調查這種可能性。
至於振動，有更多的研究表明，一些螞蟻物種能夠感知地面的振動。例如，切葉蟻甚至透過厚達幾釐米的泥土，利用振動與巢穴夥伴交流。與磁場一樣，尚不清楚自然界中是否存在足夠的振動地標，可用於沙漠螞蟻的導航和歸巢。
這對路徑整合意味著什麼？可能不多。
雖然令人印象深刻，但所有這些研究似乎都表明，在實驗條件下，沙漠螞蟻能夠使用聯想學習將另外兩種型別的外部地標與巢穴位置相匹配。振動和磁性線索可以新增到視覺和嗅覺線索中，作為沙漠螞蟻在某些情況下可以感知和用於導航的特徵。
在研究人員能夠證明在這些環境中，磁場和地面振動的變化存在於足夠小的空間尺度（釐米到米的量級），並且沙漠螞蟻自發地使用它們而不是在受控實驗設計下使用它們之前，路徑整合仍將是沙漠螞蟻的主要導航工具。上方的太陽運動和下方的腳步運動仍然是完成這項工作的最佳工具。
Cornelia Buehlmann、Bill S. Hansson 和 Markus Knaden (2012)。沙漠螞蟻學習振動和磁性地標PLoS ONE，7 (3) : 10.1371/ journal.pone.0033117
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圖片來源：頁首圖片來自Google地圖。高蹺上的螞蟻來源不明。Buehlmann圖片來自馬克斯·普朗克化學生態研究所/Badeke。