鼎突多刺蚁的脑结构与社会分工的关系

摘要

社会性昆虫群体是分析个体如何互相协作产生群体行为的良好系统。神经系统的结构是如何影响工蚁的行为至今了解甚微，但是蘑菇体由于其在感觉信息整合、学习与记忆中起的重要角色引起了科学家更多的注意。社会性昆虫和非社会性昆虫相比，社会性昆虫的蘑菇体要大一些，暗示蘑菇体在调节社会分工中起着重要作用。研究表明，在意大利蜜蜂中，承担复杂社会分工任务的个体其蘑菇体体积显著大于承担简单任务的个体的蘑菇体体积。鼎突多刺蚁也属于高度社会化的膜翅目昆虫，其社会分工是否也存在类似的神经结构基础?为验证这一问题，本文以鼎突多刺蚁(Polyrhachis vicina Roger)为研究对象，采用常规组织形态学方法研究了该种的社会分工与大脑结构之间的关系。 在Leica显微镜下观察切片，进行拍照。同时用安装有3D-doctor软件的计算机测量鼎突多刺蚁两组工蚁蕈体冠的面积，根据切片的厚度和张数来测算其蕈体冠的体积，统计结果证明两组工蚁的蕈体冠的体积有明显差异。 运用尼氏染色法，对鼎突多刺蚁脑部形态结构进行了显微观察。结果表明鼎突多刺蚁脑由前、中、后脑三部分组成：前脑中具有较大的蕈形体，说明它可能具有比较发达的学习和记忆的能力；中脑中具有较大的嗅觉神经纤维球，表明鼎突多刺蚁具有发育良好的嗅觉系统。与其它膜翅目昆虫相比，鼎突多刺蚁前脑中的视叶较小。因此推测，视叶在其觅食、学习、记忆及其它行为中的作用不及中脑嗅叶。后脑在整个脑部占据的面积很小，目前，它在蚂蚁脑部的作用还不很清楚。 接下来分析取食活动对脑的影响，因为取食活动中视觉、嗅觉、以及触觉都经历着丰富的变化，甚至要做出很多的行为决定，此外取食活动中的运动也需要整个大脑的协调运做。不同工蚁蕈体冠体积的变化在本实验中比较明显，而蘑菇体是与行为的调节功能以及行为的复杂性是相关的。这样就可以去解释不同工蚁脑部结构存在着差异。因为外勤工蚁生存环境是多变的，导致感觉信号输入比较复杂。例如，取食工蚁的工作主要在巢外去寻找以及拖运食物，但是留在巢里的内勤工蚁一般是呆在昏暗的环境中。由于同一窝工蚁的遗传背景是相似的，这样可以减少遗传因素对实验的影响。实验结果表明蘑菇体在鼎突多刺蚁工蚁的社会分工中起着重要的调节作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

一文献综述

1.1昆虫脑的基本结构及其功能

1.2膜翅目昆虫社会分工的研究进展

1.3鼎突多刺蚁概述

1.3.1鼎突多刺蚁分布

1.3.2鼎突多刺蚁品级

1.3.3组成与生活史

1.3.4食料以及取食习性

1.3.5多行为现象

1.3.6药用价值

1.3.7生物学研究概况

二研究对象与研究方法

2.1研究目的及意义

2.2研究内容与方案

2.2.1实验动物的来源

2.2.2实验动物的饲养

2.2.3鼎突多刺蚁外勤工蚁取食活动的观测

2.2.4实验动物的观测标记和挑选

2.2.5实验材料的准备

2.2.6实验方法与流程

2.2.7实验数据处理

三实验结果与分析

3.1鼎突多刺蚁脑部形态学观察

3.2数据分析结果

四.讨论

五结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果