中高纬度的蚂蚁如何过冬，它们的巢穴如何抵御严寒带来的地表低温?

寒风凛冽，大雪封山，对于生活在地表的中高纬度地区的人类来说，严寒意味着窝在温暖的室内，期待春天的到来。然而，在这片冰天雪地之下，一股股微小的生命正在默默地对抗着严酷的自然考验，它们就是蚂蚁。

中高纬度地区，尤其是那些冬季漫长且寒冷的区域，蚂蚁的生存策略可谓是匠心独运。它们并非简单地“冬眠”，而是经历一个更为复杂、更为精密的“越冬”过程。整个过程就像一场精心策划的生命保卫战，而它们的巢穴，就是这场战争中不可或缺的坚固堡垒。

越冬的生命赞歌：从活跃到沉寂

随着秋季的深入，气温的逐渐降低，中高纬度地区的蚂蚁会敏锐地感知到季节的变化。它们不会像一些温带地区的同类那样，随着寒潮来袭就立刻死亡或迁徙到更温暖的地方。相反，它们会进入一个由生理和行为共同决定的越冬状态，这是一种为了在极端低温下生存而进化出的精妙机制。

首先是食物的储备。在秋季，特别是晚秋，当食物资源还相对丰富时，工蚁们会更加勤奋地搜集和储存食物。这些食物不仅仅是为了填饱肚子，更是为漫长的冬季提供能量来源。储存的食物多种多样，可能是昆虫的尸体、植物的种子、或者它们的“家畜”——蚜虫分泌的蜜露（在秋季蚜虫数量也会减少，但一些蚜虫会存活下来，为蚂蚁提供一些蜜露）。这些储存的食物被运送到巢穴深处，远离地表最剧烈的温度波动。

其次是生理上的改变。当气温降至一定程度时，蚂蚁的新陈代谢会显著减缓。它们的活动变得迟缓，呼吸频率降低，体温也会随之下降，但这并不是一个简单的“降温”，而是它们体内产生了一种类似“抗冻剂”的物质，通常是甘油等多元醇。这些物质能够降低细胞液的冰点，防止细胞在极低温度下被冰晶破坏。想象一下，它们的身体内部就像被注入了一种天然的防冻液，这让它们能够在冰点以下保持活性，而不是被冻死。

最后是行为上的调整。越冬的蚂蚁不会像夏天那样四处活动。它们会聚集在巢穴的最深处，紧密地挤在一起，形成一个个温暖的“蚁团”。这种聚集行为不仅仅是为了取暖，更是一种能量共享的策略。它们通过身体的接触，将自身产生的微弱热量传递给彼此，共同维持一个相对稳定的温度。这种集体取暖的方式，在自然界中并不少见，对于蚂蚁这样的小型群居生物来说，尤其重要。

巢穴：抵御严寒的地下堡垒

蚂蚁的巢穴是它们生存的关键，而在中高纬度地区，巢穴的设计和建造更是直接关系到它们能否安全度过寒冬。它们的巢穴，尤其是在寒冷地区的巢穴，拥有令人惊叹的结构和保温设计。

深度是关键：中高纬度地区的蚂蚁巢穴通常挖掘得非常深。地表温度可能在冬季骤降至零下几十度，甚至更低，但地下深处受到的影响相对较小。土壤本身具有一定的保温隔热作用。越深的土壤层，温度变化越慢，也越稳定。因此，蚂蚁会将主要的越冬室挖掘到土壤层以下，远离地表冰冻线。有些物种甚至会将巢穴挖到地下几米深的地方，那里常年保持一个相对恒定的温度，可能接近零度，但远比地表温暖得多。

复杂的隧道和腔室结构：蚂蚁的巢穴并非简单的一个洞穴。它们会建造一个极其复杂的地下迷宫，包含无数的隧道、通风口、储藏室和越冬室。这些隧道的设计并非随意，它们之间形成了一个通风和温度调节的网络。
保温腔室：越冬室通常会建造在巢穴的底部，并经过精心设计以最大限度地保温。工蚁会用收集到的泥土、植物碎屑、甚至自己的排泄物来填充和密封这些腔室的墙壁，形成一层厚实的隔热层。这些材料的混合物具有良好的保温性能，能够有效阻止地表低温的侵入。
通风口：尽管需要保温，但巢穴也不能完全密封。巢穴内部的空气需要流通，以排出湿气和二氧化碳，并补充氧气。然而，在严寒的冬季，传统的通风口容易导致热量流失。因此，一些蚂蚁会采用更巧妙的通风方式，例如利用不同深度巢穴之间的温度差异产生空气对流，或者建造一些小的、可调节的通风口，只在最需要时才微微打开，而且通常会用土壤或植物碎屑进行部分堵塞，以减少热量损失。
“绝缘材料”的运用：有些种类的蚂蚁在建造巢穴时，会积极利用地表的各种材料作为绝缘。比如，它们可能会收集干燥的树叶、草茎、苔藓等，将这些有机物填塞到巢穴的墙壁缝隙中，或者用来覆盖巢穴的入口。这些干燥的植物材料是天然的良好绝缘体，能够有效地阻止冷空气渗入。

对温度梯度的利用：蚂蚁在巢穴内部并非处于一个恒定的温度。它们能够利用巢穴内存在的温度梯度。越冬的蚁群会聚集在相对温暖的底部区域，而较不活跃的工蚁或者幼虫则可能被安置在温度稍低的区域，以节约能量。当巢穴某个区域温度过低时，它们可能会移动到更深处的、温度更高的区域。

总结

中高纬度的蚂蚁度过严冬，是生理适应、行为策略和精巧巢穴工程共同作用的结果。它们从秋季就开始为越冬做准备，通过储存食物、调整生理机能来对抗低温，并在巢穴深处形成保温的蚁团。它们的巢穴，如同精密的地下堡垒，通过深度、复杂的结构、有效的隔热材料和巧妙的通风设计，为蚂蚁提供了一个相对安全的避难所，让它们能够静待春回大地，再次活跃起来，继续上演着它们顽强的生命篇章。这些微小的生物，在严酷的自然选择中，展现出了令人惊叹的生存智慧。

网友意见

蚂蚁并不容易被冻死，只是在低温下行动迟缓。生活在中高纬度或高海拔地区的蚂蚁在秋季气温明显下降前摄入较多的食物来储备脂肪，在降温后会朝土壤深处、岩石下面、树皮下等容易保热的地方挖掘，并堵住通往冷空气的大部分隧道。干土是很好的隔热材料，能将土壤深处微生物代谢产生的热长时间保留，被太阳加热的岩石下部也可以长时间保持温度。蚂蚁会成群蹲伏保持体温，尤其是包围蚁后。

在高海拔地区已经发现一些蚂蚁通过聚集起来活动身体来加热卵与幼虫^[1]。

对切叶蚁来说，共生真菌的温度耐受能力比自己的更值得考虑，它们已经培育出能耐受低温的真菌^[2]，至少在这方面的性能比人类的农作物更优越。

参考

1. ^ Baudier, K.M., O’Donnell, S. Structure and thermal biology of subterranean army ant bivouacs in tropical montane forests. Insect. Soc. 63, 467–476 (2016). https://doi.org/10.1007/s00040-016-0490-2
2. ^ https://doi.org/10.1073/pnas.1015806108

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