蚂蚁凭借特化的身体结构，成为地球上最成功、适应能力最强的生物之一。它们身体的每个部分都经过演化，以满足生存、协作以及它们在蚁群中承担的独特职责。本文将介绍蚂蚁的外部和内部结构，概述它们身体的不同部分，以及这些部分如何帮助蚂蚁完成重要任务。
蚂蚁的外部结构
蚂蚁的外部结构分为三个主要身体部分：头部、中胸或中躯（也称胸部），以及后躯（通常称为腹柄后部或腹部）。
每个部分都有不同的结构和功能，使蚂蚁能够与周围环境互动、收集食物、交流并保卫蚁群。
1. 头部
头部是蚂蚁感觉器官所在的位置。这些器官帮助蚂蚁探索环境、感知危险、寻找食物并与其他蚂蚁交流。蚂蚁头部的主要部分包括触角、眼睛、大颚，以及一种称为唇基的特殊结构。
- 触角：蚂蚁头上有两根分节的触角，用来嗅闻气味、触摸物体和交流。触角对化学信号（即信息素）非常敏感，蚂蚁借此识别彼此、标记通往食物的路径并发出警告。触角还能感知振动，帮助蚂蚁了解周围环境。
维多利亚节瘤蚁的头部，注意其复眼
- 复眼：蚂蚁的复眼由许多称为小眼的小单元组成，因此拥有宽广的视野。不过，与人眼不同，复眼无法看清精细的细节。蚂蚁更多依靠触角来感知周围环境，而不是依靠眼睛。许多工蚁的复眼较小，因为它们主要专注于巢内的工作，而非远距离视觉。
- 大颚：这是蚂蚁强有力的大颚。大颚有多种用途，例如搬运食物、挖掘巢穴和抵御捕食者。有些蚂蚁的大颚非常强壮，能够切断坚硬的材料，甚至抵御威胁。
- 唇基：唇基是蚂蚁外骨骼的一块扁平结构，位于头部前方，就在口器上方。它有助于将食物引导入口中，还能帮助闭合大颚，在某些防御或挖掘活动中发挥作用。
2. 中胸（胸部）
中躯是蚂蚁身体中包含运动肌肉的部分。它有时也称为胸部，不过还包括蚂蚁所谓“前胸腹部”的一部分。腿和翅膀（部分蚂蚁有翅膀）都连接在这一身体部位上。
- 腿：蚂蚁有六条分节的腿，因此具有出色的平衡能力和行动能力。每条腿都由多个部分组成，十分灵活。每条腿末端都有称为跗节的爪子，帮助蚂蚁攀爬并抓住表面。工蚁的腿尤其发达，因为它们负责蚁群的大部分移动和觅食工作。
雌王蚁和雄蚁通常有翅膀（图片来源：Benjamin Burgunder）
- 翅膀连接处：大多数蚂蚁没有翅膀，但雌王蚁和雄蚁等繁殖型蚂蚁会长出翅膀，以进行特殊的婚飞。婚飞期间，雌王蚁和雄蚁会离开蚁群交配。交配后，雌蚁（蚁后）会脱落翅膀并建立新蚁群，而雄蚁通常在婚飞后不久死亡。你通常看到的工蚁没有翅膀。
Polyrachis armata（棘蚁）以其较大的后胸刺和腹柄刺而闻名（图片来源：Martin Ho）
- 后胸刺：后胸刺是一对棘状或尖状突起，位于后胸，即蚂蚁中躯（身体中段）的后部。并非所有蚂蚁都有后胸刺；对于具有后胸刺的物种来说，这种结构可能是一种防御适应，有助于让蚂蚁更难被捕食者抓住。
3. 腹柄（腰部）
腹柄的形状通常是辨认蚂蚁的依据。某些腹柄形态能让蚂蚁活动更灵活，也更容易蜇刺。
腹柄是连接蚂蚁身体中躯（中段）和腹部（后段）的一小段狭窄结构。大多数蚂蚁的腹柄由一节或两节组成，形成“腰部”，赋予蚂蚁独特的体形。这种结构在灵活性和运动能力方面发挥着重要作用，让蚂蚁能够活动腹部，这对蜇刺、喷射防御性化学物质或留下信息素路径等行为至关重要。 蚂蚁具有腹柄，这是它们区别于蜜蜂和黄蜂的特征。
4. 腹部
蚂蚁身体的最后一段是后腹部，其中包含消化器官、生殖器官（雌王蚁和雄蚁体内）以及一种防御武器：部分物种的螫针。
- 腹柄和后腹柄：它们是连接中躯和腹部的细长、灵活结构，形成了蚂蚁的“腰部”。它们让腹部能够向不同方向活动，有助于蚂蚁蜇刺、弯曲身体，以及调整腹部位置以完成各种任务。
- 腹部：腹部是后体部最大的一部分，容纳了蚂蚁的大多数内部器官，例如胃和生殖器官。有些蚂蚁种类的腹部末端长有螫针。螫针会注入毒液，以保护蚂蚁或帮助它捕获食物。
子弹蚁的螫针（图片来源：Next Gen Scientist）
- 螫针： 螫针是一种尖锐的针状结构，位于许多蚂蚁种类腹部的末端。它与毒腺相连，蚂蚁感到受到威胁时可以用它注入毒液。螫针是一种有效的防御手段，既能保护蚁群，也能制服猎物。
- 酸孔：酸孔是位于蚁科弯针亚科蚂蚁（如木匠蚁）腹部末端的一种小型特殊结构。这些蚂蚁没有螫针，而是有一个酸孔，可以喷射甲酸这一有毒物质，用作防御手段。
蚂蚁的内部解剖结构
蚂蚁的内部解剖图，图片来源：Ellen McHenry
蚂蚁体内有各种器官和系统，负责消化食物、呼吸、输送血液和处理感官信息等基本生命活动。蚂蚁有许多与其他昆虫相似的器官，但这些器官的排列方式独具特色，以适应它们的生活方式。
1. 神经系统
蚂蚁的神经系统使它能够感知周围环境、控制身体并与其他蚂蚁交流。
左：蚂蚁腹神经索示意图。右：蚂蚁大脑
- 大脑：大脑位于头部，负责处理蚂蚁通过眼睛、触角和其他感官收集到的所有感官信息。相对于体型而言，蚂蚁以聪明著称。它们能够记住路线、用信息素传递复杂信息，并适应环境，这些都要归功于它们的大脑。
- 腹神经索：蚂蚁没有脊柱，而是有一条沿身体下方延伸的神经索，每个体节都有成簇的神经元，称为神经节。这些神经节有助于控制肌肉，并能迅速对附近的刺激作出反应。
2. 消化系统
蚂蚁的消化系统经过适应，能够在蚁群内高效地处理和分享食物。
- 前胃（嗉囊）：它也被称为“社交胃”，因为蚂蚁可以在这里储存液体食物，之后与其他蚂蚁分享。返回蚁群后，它们会反刍这些食物来喂养其他蚂蚁，这种行为称为交哺。
- 中肠：消化系统的这一部分是主要进行食物消化和营养吸收的地方。酶会将食物分解成蚂蚁身体能够利用的营养物质。中肠也被称为蚂蚁的独立胃。
充分进食时可以看到 Prenolepis imparis（假蜜壶蚁）的消化系统
- 后肠：废物在后肠中形成，之后经由肛门排出。
3. 呼吸系统
Ants breathe without lungs, using a system of tiny tubes called tracheae that transport oxygen directly to their cells.
- 气管系统：氧气通过称为气门的小孔进入身体，这些小孔位于身体两侧。气管分支延伸，将氧气输送到身体各处，并排出二氧化碳。这套系统特别实用，因为即使在搬运重物或挤过狭窄空间时，蚂蚁也能获得氧气。
- 气门： 气门是沿着蚂蚁身体两侧分布的小孔，具体位于中躯和后躯。气门让氧气进入蚂蚁的呼吸系统；该系统由气管组成的网络构成，可将氧气直接输送到组织和器官。气门可以开合以调节气流，帮助蚂蚁保持水分并抵御异物。
4. 循环系统
蚂蚁和其他昆虫一样，拥有开放式循环系统，这意味着它们没有像人类那样的血管。相反，它们的内脏器官被一种称为血淋巴的体液包围。
- 背血管（心脏）：蚂蚁的心脏是一根细长的管子，负责将血淋巴泵送到全身。血淋巴将营养输送到各个器官，并帮助清除废物，但它不负责输送氧气，因为蚂蚁通过气管系统呼吸。
- 血淋巴：这种体液的功能与其他动物的血液相同，但通常呈透明或黄色。它负责输送营养，并帮助保持蚂蚁体温稳定。
5. 生殖系统
蚁后和雄蚁等生殖蚂蚁拥有用于交配的专门生殖器官。蚁后负责产下蚁群中的所有卵，而工蚁通常不育，不会繁殖。
Dolichoderus thoracicus，黑可可蚁蚁后与工蚁。上：蚁后和卵巢；下：工蚁和卵巢，图片来自 Joanne Tzu-Chia Chen
- 卵巢：蚁后的卵巢会产生卵子。有些蚁后一生可以产下数千枚卵，使蚁群迅速壮大。
- 睾丸：雄蚁的睾丸会产生精子，并在婚飞交配时将精子传给蚁后。交配后，雄蚁通常会死亡，而蚁后会储存精子以使卵子受精。
6. 感觉器官
除了复眼和触角，蚂蚁还有其他几种感觉结构，帮助它们感知周围环境中的运动、声音和振动。
约翰斯顿器示意图
- 约翰斯顿器：这个器官位于触角的第二节，能帮助蚂蚁感知声振，因此对交流和导航至关重要。
- 帽形感器：这些小型感受器分布在腿部关节和身体其他部位。它们可以感知压力和应变，帮助蚂蚁协调动作。
- 弦音器官：这些小型器官位于身体的不同部位，可以感知振动。它们使蚂蚁能够察觉来自其他蚂蚁或环境的信号，帮助蚂蚁躲避危险或寻找食物。
7. 眼睛
不同蚂蚁物种和品级的视力差异很大。有些蚂蚁非常依赖视觉，另一些则利用化学信号进行导航和识别。
Camponotus sp. 头部，图片由 Antonio Photography 提供
- 侧眼（复眼）：这些眼睛由许多小眼面组成，使蚂蚁能够察觉运动。不过，复眼提供的细节有限。在视觉对生存至关重要的物种中，复眼会更大、发育得更完善。
- 单眼（茎眼）：蚂蚁还有三只简单的眼睛，称为单眼或茎眼，位于头部顶部。这些眼睛可以感知光线，帮助蚂蚁辨别方向，尤其是对日间活动的蚂蚁而言。
延伸阅读
蚂蚁：其结构、发育与行为。Antwiki。（无日期）。 https://www.antwiki.org/wiki/images/b/b1/Wheeler_1910.pdf
形态学术语。AntWiki。（无日期）。 https://www.antwiki.org/wiki/Morphological_Terms
Khila A、Abouheif E. 评估生殖限制在蚂蚁社会进化中的作用。Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2010年2月27日；365(1540)：617-30. https://doi.org/10.1098/rstb.2009.0257.