研究表明蝗虫利用嗅觉来探测群体中的食物

康斯坦茨大学卓越集体行为集群的研究人员发现，蝗虫会调整嗅觉，以便在多达 10 亿只蝗虫的拥挤群体中更好地探测到稀疏的食物来源。他们的研究成果发表在《自然通讯》杂志上。

“在我亲眼看到之前，我无法想象它的规模，”Einat Couzin-Fuchs 说道。

四年前，肯尼亚爆发蝗灾时，她和她的团队正在田间工作。她说：“有些地区完全被蝗虫侵袭，蝗虫过后只剩下有毒植物。”

回到工作地点康斯坦茨大学后，他们根据实地收集的数据规划实验和模型。他们的使命是揭开蝗灾之谜。蝗灾是全球威胁，影响着地球上十分之一的人口。

联合国粮食及农业组织(FAO)估计，10亿只蝗虫一天可以吞噬约1500吨食物，相当于2500人一天的粮食需求。这些惊人的数字凸显了这项研究的紧迫性和重要性。

独居动物与群居动物之间存在显著差异

值得注意的是，蝗虫并不总是成群结队。蝗虫是一种可以在几个小时内从独居(独自生活)状态切换到群居(成群生活)状态的蚱蜢。这种状态的变化对行为、发育、生理和繁殖有很大影响。神经系统和体色也会发生变化，从伪装的绿色变成醒目的黄黑色。

“这种生活方式的极端变化影响了动物寻找食物的方式以及动物觅食时可获得的信息，”博士生 Inga Petelski 说道。因此，她通过接触独居和群居动物，在实验室中进行了行为实验，以监测觅食决策。

食物选择可以通过视觉、嗅觉或两者结合来感知。她的同事 Yannick Günzel 使用获得的数据开发了一个决策模型。“基于行为实验和决策模型，我们发现嗅觉对于群居动物在寻找食物时极为重要，”这位神经生物学家说。

动物嗅觉系统的关键

因此，研究小组知道嗅觉系统是关键。因此，他们使用体内钙成像技术仔细观察了大脑中负责嗅觉处理的区域。该程序使整个大脑区域的信息处理可视化。

显而易见的结果是：“如果你将食物和蚱蜢的气味结合在一起，就会产生协同效应：大脑活动明显比单纯相加所预期的更加明显。我们只在群居蚱蜢身上发现了这种效应，”佩特尔斯基说。

这意味着蝗虫在适应群居生活时，它们的嗅觉会发生变化。它们的嗅觉系统现在似乎更擅长在群体的混合气味中更好地检测食物气味。

她的同事 Günzel 总结道：“这就是为什么蝗虫在群体中仍然能够感知食物的原因。”

“通过结合钙成像实验和计算分析，我们的团队成功地更好地了解了蝗虫如何适应新的环境条件，”研究小组负责人 Couzin-Fuchs 表示。“我们现在对蝗虫在向群体过渡过程中发生的神经变化有了更好的机制理解。”

她确信未来的研究和方法开发将提高我们理解、预测和管理未来疫情的能力。