清大研究紅火蟻水上結筏！推翻表面張力說

清華大學團隊研究紅火蟻如何在水面結筏，推翻「表面張力說」，引起外媒關注。（圖／清華大學提供）

[NOWnews今日新聞] 你知道嗎？當洪水淹沒紅火蟻的蟻巢時，牠們會抱團漂浮在水面上結筏，這種獨特的生物結筏現象，在過去被認為是水的表面張力所致，但清華大學物理系教授洪在明團隊的研究，卻一舉推翻國際舊論的「表面張力說」，發現牠們其實具有活性自我修復機制，即使在乾式環境裡也能結筏，很有可能是透過費洛蒙的聯繫來抓住彼此、結成網筏。該研究1月登上《物理評論E》（Physical Review E）期刊，就立即引起了科學界關注，並登上CNN、法國世界報等美、法、德、英多家國際媒體。

清大今（13）日指出，一般的材料經過拉伸，會像拉麵團一樣變窄、變細，但洪在明領導的軟物質研究團隊進一步研究發現，即使把紅火蟻結成的蟻筏拉長，蟻群可透過動員上層來填補下層，使得蟻筏不會變窄、變薄，展現出人造材料難以達成的特性。未來如應用在新型仿生彈性材料上，可能開發出如科幻電影中，可自由組合、外在型態能在液態和固態任意之間轉換的微型機器人大軍。



洪在明曾聽過一場生物學家的演講，提到紅火蟻會在水面結筏，是因為水的表面張力，這令他感到懷疑，為深入研究紅火蟻獨特的結筏行為，研究團隊透過新竹市政府產業發展處的協助，前往農民提報紅火蟻危害的地區捕捉牠們來進行實驗。參與研究的碩士生鄭又銓得知他外婆家田地也有紅火蟻，還麻煩母親萬美雲幫忙「外送」，令團隊十分感激。

清華大學物理系博士生陳中皓是紅火蟻實驗的主要設計者，為了做這些實驗，他得身先士卒，「紅火蟻咬人時會蜷曲起身體，同時用大顎和尾端毒針攻擊，被咬到的感覺就像火燒一樣，皮膚上的膿包往往得腫一個禮拜。」但長達2年的實驗下來，他也像武俠小說裡練「五毒掌」一樣，逐漸對紅火蟻的叮咬免疫了。

清大研究團隊設計了一連串實驗，發現其他種類的螞蟻不會在水上結筏、死掉的紅火蟻在水面上也無法結筏，且紅火蟻在乾式的震盪台上也能自動結筏，一舉推翻了紅火蟻是因水的表面張力才結成筏的說法。



團隊發現，當紅火蟻巢被水淹沒時，蟻群會用大顎和腳抓住彼此，形成多層織網般的結構，即可如同船筏浮在水面。深入觀察蟻筏結構還可以發現，筏面上的工蟻們會一步步從筏的中心往邊緣移動，輪流下水到筏的底部，就像跑步機的跑帶一樣上下循環輪替；至於蟻后和卵、幼蟲等「乘客」則始終安坐筏上，漂流尋找登陸的機會。

且筏面一旦出現缺損，就會有工蟻自動填補上來。這也令洪在明聯想到，如果能解開紅火蟻結筏求生的機制，就有可能研發出像固態、又像液態，可自動修復、又能集體遷徒的活性仿生材料，比如人工韌帶，就需要拉伸時不致斷裂的彈性材料。

至於紅火蟻到底如何聯繫結筏，還有許多未解的謎團。洪在明推測，紅火蟻在進化過程中，演化出在遇到危險時分泌特殊費洛蒙的功能，來示警並組織聯繫，但要徹底解開這個生物訊息機制之謎，還有待生物學家進一步研究。

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