沙漠蚂蚁利用地球磁场的独特部分进行导航。一项最新研究表明，它们的磁感应可能源于磁性颗粒。
研究沙漠蚂蚁物种Cataglyphis nodus的研究人员发现，这些昆虫通过地球磁场进行导航，但它们依赖于与其他昆虫不同的这个磁场的方面。来自德国奥尔登堡大学的保琳·弗莱施曼博士及其团队在《当前生物学》期刊上报告了他们的研究结果。这表明它们用于磁感应的机制与大多数先前研究的昆虫（如著名的帝王蝶）不同。研究小组怀疑，这些蚂蚁的磁感应机制涉及微小的磁铁矿或类似的磁性材料颗粒。
动物的磁感应特性及其潜在的物理机制在科学家之间仍然存在激烈的争论。一个正在探讨的理论是依赖光的量子效应，称为自由基对机制，一些小鸣禽和可能的帝王蝶可能会利用这种机制。由奥尔登堡大学的亨里克·莫里岑教授博士领导的“脊椎动物磁感应与导航”协同研究中心已经收集了显著的证据支持这一理论。
另一个理论认为，在某些动物中，磁感应可能与感官或神经细胞中的微小磁性颗粒相关，这些颗粒与磁北对齐，类似于指南针的指向。证据表明，自然界中存在这两种类型的磁感应。例如，鸽子、蝙蝠和海龟被认为是通过磁性颗粒感知地球的磁场。
行为实验帮助识别磁感应机制
不同的磁感应机制提议促使设计特定的行为实验，以确定各种动物利用的机制。研究人员假设，依赖颗粒磁感应的动物对地磁场的南北方向（其“极性”）敏感，而依赖自由基对机制的动物则适应倾斜度——地磁场线与地面之间的角度。
为了更好地理解沙漠蚂蚁的磁感应，弗莱施曼及其同事，包括来自挪威科技大学的罗宾·格罗布博士、约汉娜·韦格曼和维尔茨堡大学的沃尔夫冈·罗斯勒教授，旨在识别这些蚂蚁能够检测的地球磁场的哪个方面——倾斜度或极性。在2018年于维尔茨堡大学攻读博士学位期间，弗莱施曼发现沙漠蚂蚁具有磁感应。自2022年以来，她一直是奥尔登堡CRC的研究员。
在最新的研究中，研究人员对来自希腊一个巢穴的蚂蚁施加了各种改变的磁场。他们使用了位于巢穴入口上方的亥姆霍兹线圈，并引导蚂蚁通过隧道到线圈中心的实验平台，在那里记录了它们的“学习步态”，这是沙漠蚂蚁在初次离巢时展现的行为。弗莱施曼此前注意到，在这些步态中，蚂蚁利用地球的磁场记忆巢穴入口的方向，常常暂停以便根据这个方向来定向。团队最近在《PNAS》期刊上发布的一项研究结果支持了蚂蚁确实在利用磁场训练它们的视觉记忆的观点。
倾斜度的变化对蚂蚁行为没有影响
研究表明，当蚂蚁暴露于与地球自然磁场不同的人造磁场时，仅改变垂直分量（倾斜度）并未影响它们的注视。蚂蚁在学习步态中始终朝向巢穴入口。然而，当磁场的南北极性逆转180度时，蚂蚁将其解释为巢穴入口的位置发生了变化。
从这些发现中，研究人员推断，与帝王蝶或鸣鸟不同，沙漠蚂蚁并不利用地磁场的倾斜度，这可能有利于远距离迁徙。相反，它们依赖磁场的极性进行初次觅食时的导航。“这种形式的指南针对于短途导航特别有利，”弗莱施曼强调。
沙漠蚂蚁因其卓越的导航能力而受到认可：它们栖息在北非撒哈拉的荒凉盐滩和希腊的松林中，这些环境中地标稀少，难以定向。它们可以在离巢数百米的地方觅食。当它们离开巢穴时，通常呈之字形移动，但在找到食物后，会直接返回巢穴入口。弗莱施曼指出，沙漠蚂蚁与蜜蜂和黄蜂同属一种目，它们使用与蝴蝶或蟑螂等其他昆虫截然不同的磁感应机制，这为研究这一独特感官知觉在动物界的进化开辟了新的途径。
