在蚂蚁的世界里你越小看到障碍就越难

环顾你的家或花园，或外出散步时，你会很快发现各种形状和大小的蚂蚁在这个地方徘徊。但是蚂蚁如何在障碍物周围探测和绕行，尤其是当他们独自寻找食物而不是在路上时?我们最近在“实验生物学杂志”上发表的一项研究得出了一个有趣的答案。

透过蚂蚁眼睛看

蚂蚁的眼睛不像我们的眼睛。蚂蚁有许多单位的复眼，称为ommatidia。他们的眼睛看起来就像你在交通信号灯中看到的一系列LED(圆顶形除外)。

每个小眼睛在空间中看到一个点，所以整个眼睛看到一个图像但是看到它的不同部分。

但蚂蚁不能像我们一样以同样的分辨率看世界。他们的世界比我们的世界更加模糊。

知道这一点的一种方法是计算他们眼中的刻面(ommatidia)的数量和直径。这是通过在死蚂蚁的眼睛上铺一层薄薄的透明指甲油并在干燥后剥掉它来完成的。

通过在适当的位置进行切割并对其进行拍照来计算切面并估计其空间敏锐度(他们可以在视觉上感知某些东西的最佳分辨率)，可以使眼睛的复制品变平。

鉴于它们的视野模糊，非常值得注意的是，蚂蚁仍然可以执行各种任务，例如在复杂地形中导航。

想象一下，从厚厚的丛林中寻找出路，一切看起来都很模糊。而蚂蚁的坏消息是，问题变得越来越严重。

当事情变小

蚂蚁的大小差异很大。有大蚂蚁，如澳大利亚的公牛蚂蚁，范围从8毫米到40毫米，然后有微小的1.5毫米电蚂蚁，这是目前昆士兰州的一个入侵问题。

即使在同一个群体内，火蚁的大小也各不相同。

随着小体型的发展，由于设计限制，在不影响动物的正常功能的情况下不可能进一步减少。这是一种常见现象，称为小型化。

微型蚂蚁眼睛较小，小眼睛较少。这也意味着它们比较大的蚂蚁具有更模糊的视觉(更少的空间敏锐度)。

然而，当他们外出寻找食物和回家时，所有蚂蚁 - 无论大小，都面临类似的挑战。小型化会影响他们的视觉导航能力吗?

障碍物检测和避免

导航时蚂蚁会遇到很多障碍。这些障碍可以阻挡蚂蚁可能用来寻找回家路的观点。

所以蚂蚁需要能够探测并绕过这些障碍。这样做还可以减少每只蚂蚁在巢外的恶劣环境中所花费的时间。

为了测试小型化是否影响这种能力，我们在训练用于糖溶液进料器的归巢蚂蚁的道路上留下了障碍。这些蚂蚁使用视觉提示进行导航，而不是依靠化学痕迹。

我们发现，较小的蚂蚁眼睛较少的蚂蚁只有当它们更接近障碍时才会绕道而不是更大的蚂蚁。

平均而言，我们发现较大的蚂蚁在距离障碍物17厘米处时绕行，而小型蚂蚁则为5厘米。较大的蚂蚁在它们的路径中也比较小的蚂蚁在较小的蚂蚁中看起来远离巢穴方向。

这表明眼睛较小的蚂蚁只有在距离它们较近时才能检测到物体。

因此，微型可以影响某些视觉导航能力。尽管如此，较小的蚂蚁并没有与障碍物发生碰撞。

小型化在昆虫中非常普遍，避障行为对蚂蚁，蜜蜂等飞行昆虫，甚至集体食物运输和动物认知等行走昆虫的导航都有影响。

虽然我们的研究强调了微型化的进化成本，但蚂蚁可以成为昆虫相机等人工视觉技术的灵感来源。

了解蚂蚁如何使用有关周围环境的最少视觉信息进行导航，有助于设计高效的导航技术。这甚至可以帮助指导机器人视觉研究。

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