非洲銀蟻的耐熱絕招

非洲的撒哈拉沙漠是地球上最惡劣的環境之一。氣候乾燥自然不在話下，白天最高溫度動輒超過攝氏40度，因此能夠在這種環境下生存的生物幾乎都發展出了特殊能力，否則還沒活下去之前就被這種超高溫的環境烤焦了。
　　
　　 非洲銀蟻 (學名 Cataglyphis bombycina ) 便是少數可以在這種環境下存活的生物。從埃及的沙漠到阿拉伯半島都是牠們的活動範圍。為了適應周圍的超高溫，牠們演化出了特殊的構造，可有效降低自己的溫度，使自己在離開有遮陽功能的巢穴時還能活動幾分鐘。例如牠們的腳特別長，可以避開地面直接傳來的熱量。
　　
非洲銀蟻 (學名 Cataglyphis bombycina )Courtesy: P Landmann

　　除此之外，非洲銀蟻還有一些特別的構造來對抗環境的高溫。一群比利時的科學家對非洲銀蟻進行了仔細的研究。他們用掃描式電子顯微鏡仔細觀察了非洲銀蟻的毛髮。他們發現這些銀色的毛髮截面為三角形，接近身體的一面比較平滑，而另外兩面則呈現皺摺狀。這種三角形的構造有著特殊的功用：當可見光及近紅外線(near-infrared, NIR)的入射角為35-90度的時候，這些毛髮就像是小稜鏡一樣，可以把這些入射光以全反射的方式全部反射掉。而在小入射角的狀況下，可見光的確是會穿透毛髮，但是很可能也會被之後的毛髮反射掉。

　　換句話說，非洲銀蟻的表面就像一面鏡子一樣，可以反射掉絕大多數的陽光，所以不會提昇自己的溫度。另外這些毛髮在中遠紅外線(mid-infrared, MIR)的波長範圍具有相當好的熱輻射性，所以可以相當有效的把多餘的熱量輻射出去，以達到降溫目的。

　　為了驗證觀察結果，他們觀察了去毛跟未去毛的銀蟻對光的反射效果。結果顯示，未去毛的螞蟻對光的反射效果比去毛的螞蟻好上十倍。接著他們在實驗室中模擬撒哈拉沙漠的環境，並用數位溫度計來測量螞蟻的體溫。他們發現在這種環境中待上90秒，去毛的螞蟻體溫比未去毛的螞蟻平均高出了兩度。

　　如果這些螞蟻的毛髮不是三角形，而是一般的圓柱形呢？經由電腦模擬，科學家發現圓柱形毛髮的反射效果太差，帶有這種毛髮的螞蟻應該根本無法活在沙漠裡。所以這或許也是自然界天擇下的結果。

作者｜ 陳勁豪
科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位，研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。
原始論文 Willot Q, Simonis P, Vigneron J-P, Aron S (2016) Total Internal Reflection Accounts for the Bright Color of the Saharan Silver Ant. PLoS ONE 11(4): e0152325.
原始報導 Physics World: 2016/04/18: 'Cool' Saharan ants' silver hairs cause total internal reflection