对付天敌 蜜蜂有防御信号

胡珉琦

2016年04月29日08:45  来源:《中国科学报》
 
原标题:对付天敌 蜜蜂有防御信号

  蒋志海、郭刚制图

  ■本报记者 胡珉琦

  蜜蜂细致的劳动分工、精巧的社会行为和有效的整体运作,使其成为超级有机体存在于自然生态系统中。它们会通过“舞蹈语言”的形式将食物的方位、距离等信息传递给同伴。而现在,科学家还陆续发现,在遇到天敌入侵时,它们还拥有独特的防御信号,一面提醒同伴,一面向敌人发出警告。

  精准的语音报警

  最近,中科院西双版纳植物园化学生态组研究员谭垦的研究团队与美国加州大学James Nieh博士合作,首次破解了蜜蜂拥有的除脊椎动物外最为复杂、精准的语音报警信号。研究成果发表在国际生物学学术期刊Plos Biology(《公共科学图书馆—生物》)上。

  蜜蜂的成年工蜂主要有侦察蜂、采集蜂、守卫蜂三个工种。当采集蜂在外花朵上采集花蜜,或守卫蜂在回巢门口时,可能遇到天敌的侵袭。东方蜜蜂(本土蜜蜂)最大的天敌是胡蜂,它们习惯在花上和蜂箱门口捕捉蜜蜂。云南地区有个先天的条件,就是胡蜂比较多。

  “由于东方蜜蜂与胡蜂是同域分布,在长期的进化过程中东方蜜蜂对胡蜂的攻击已经有了很好的防御对策,能够较好地保护自己,防御警报就是其中非常神奇的一部分。”谭垦说,胡蜂—蜜蜂这个系统也就成了研究蜜蜂能否解码危险信号的理想模型。

  在追踪研究中,科学家发现,当蜜蜂遭遇危险时,会触发负反馈机制,也就是蜜蜂舞蹈的停止信号,以此将它们所面临的问题很好地展示。

  它们首先会开始跳“振动舞”,用头撞击其他采集蜂的身体。同时,蜜蜂在长期进化中形成了自己特殊的语言,还可以通过语音报警,发出由简单的脉冲振动组成的“BB”声信号。借此通知同伴不要去危险的地方,或者外面有危险。此时,其他蜜蜂会通过视觉、听觉、嗅觉全面感知同伴给出的警报。

  不过,蜜蜂面临的危险程度并不都是一样的。体型最大的金环胡蜂最危险,它们能攻陷蜜蜂蜂巢,并将蜜蜂幼虫、储存的食物等搬回自己巢穴喂养自己的幼虫;凹吻胡蜂则体型较小,危险程度相对较低但最常见。研究人员想要知道,蜜蜂是否懂得根据危险程度的差异,发出不同的警报。

  结果发现,脉冲振动的频率和持续时间分别与危险程度和危险的类型直接相关。一般而言,频率越快、时间越长代表危险就越大。收到信号的蜜蜂会停止去往危险的地方,如果危险很大,则干脆留在安全的巢内,如果不那么紧急,有些蜜蜂还是会尝试飞出去。

  谭垦坦言,这项研究遇到的最大挑战就是如何将停止信号的音频加以准确地提取和表达。“当研究人员将提取的音频再反馈给蜜蜂听时,它们的反应还是与直接从同伴那里接收到信号时有所差别。”他说,因为音频本身会受到自然界其他声音的干扰,机器播放的内容与自然状态下相比是不完整的。因此,研究团队也希望将来能提升音频播放的精准性。

  特有的“ISY”信号

  蜜蜂的防御对策并不止一种。谭垦团队已经研究发现,当飞行着的潜在的捕食者胡蜂靠近东方蜜蜂的蜂箱时,巢门口的守卫蜂会有明显的振翅行为,同时自主地摆动腹部几秒钟。这种行为不是针对同伴,而是在警告敌人“我看见你了”(I see you信号)——更进一步靠近是徒劳或危险的。这种整体的振动产生的嗡嗡声,看起来和听起来都是效果很明显的。

  这种信号表达也是东方蜜蜂所特有的。谭垦表示,西方蜜蜂是外来物种,在原产地很少有胡蜂危害,因此不能够像东方蜜蜂一样对胡蜂的攻击形成有效的防御。

  东方蜜蜂通过守卫在巢门口的蜜蜂振动翅膀和腹部向来犯的胡蜂发出警告,回巢的采集蜂改变飞行线路来逃避胡蜂的捕食。当胡蜂距蜂巢很近时,东方蜜蜂的守卫蜂便会一拥而上对胡蜂进行结团,结团的中心温度可以达到50℃以上,从而把胡蜂活活“热死”。

  但是,西方蜜蜂不会表现出这种振动防御行为,所形成的蜂团的蜂量也相对少很多,核心温度也更低。其守卫蜂更倾向于单只进攻并更容易被捕食。胡蜂在蜂巢门口盘旋,对于西方蜜蜂被捕食的有40%而对东方蜜蜂只有17%捕食成功率。

  有趣的是,东西方蜜蜂混合饲养的蜂群,参加结团的两种蜜蜂中,更多的东方蜜蜂处于结团的中心区域直接与胡蜂进行肉搏战,而西方蜜蜂虽然参加战斗,但更多的是处于结团的外围。所以在消灭胡蜂的战斗中,东方蜜蜂牺牲的个体数目是西方蜜蜂牺牲的个体数目的3倍以上。

  不同种蜜蜂的防御对策不同,但如果有一方被捕食者捕食以后释放了化学物质的信号,尽管不同种蜜蜂释放的化学物质有所差异,它们之间也是可以互相窃取的。“就像人们听外国人的声音,不懂语言,但还是可以懂得危险的信号。”谭垦说。

  蜜蜂的危机

  蜜蜂之所以拥有复杂的语言和信号表达,是与其精巧的社会行为和有效的整体运作息息相关的。只有对它们有充分的了解,才能知道怎么保护它们,充分利用它们的授粉行为为人类服务。

  然而,研究人员发现,目前农业中使用的杀虫剂,尤其是花蜜中残留的新烟碱类化合物,即使在安全剂量范围内,也会对蜜蜂的学习能力、食物摄取、运动能力、天敌防御等有很大影响。

  谭垦强调,即使是暴露在安全剂量下的蜜蜂成虫和没有暴露的相比,表现出长期嗅觉学习损伤。而暴露的蜜蜂幼虫在成年后和正常蜜蜂相比,则表现出更差的短期学习能力。嗅觉学习可使蜜蜂意识到花香气味和花蜜奖励之间的关联,学习能力的损害会影响蜜蜂的觅食,从而影响蜜蜂的健康及它们提供的传粉服务。

  而且,蜜蜂采食时,除考虑食物质量外,还会评估捕食风险,通常要避开有危险的食源。比如,蜜蜂能避开有蜘蛛和螳螂的花朵、斑块,东方蜜蜂能减少拜访有其天敌胡蜂存在的人工食源。蜜蜂具有复杂而精巧的决策技能,但杀虫剂会让蜜蜂改变对天敌的认知,变得麻木,感受不到危险,伤及它们互相间的语言、信号表达,对采食策略造成影响。

  除此之外,让研究人员异常焦虑的是,在云南,许多野生大蜜蜂的蜂蛹被当地老百姓用来食用,严重威胁它们的生存。“人们不了解,作物需要通过昆虫授粉来提高产量,改善果实、种子品质,提高后代的生活力,而蜜蜂是农作物最理想的授粉昆虫,也是一种十分有灵性的物种。”谭垦坦言,目前仅依靠科普、宣传并没能对阻止伤害大蜜蜂行为起到足够的效果。

(责编:赵竹青、马丽)

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