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原来蜜蜂跳摇摆舞不是独角戏!最新研究揭秘蜂群的双向通讯

钧研实验室

最近,中国科学院西双版纳热带植物园董诗浩研究员团队领衔的国际合作团队,就发现了一个颠覆百年认知的现象:蜜蜂跳著名的 8 字 “摇摆舞”,居然不是自顾自的 “独角戏”,而是会根据 “观众” 的多少、甚至观众的 “质量”,动态调整自己的舞蹈精度!

 

没观众?那舞跳得再标准也没人看,干脆随便跳跳算了;观众不对?全是看不懂舞的小蜜蜂?那干脆不跳了!

相关成果于近日在线发表在国际顶级学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS),同时被期刊选为当期最受关注的研究之一进行专题报道,为解读动物社会通讯机制提供了全新视角。

 

提到蜜蜂的摇摆舞,相信很多人都不陌生:

当一只侦察蜂找到优质蜜源后,回到蜂巢就会在巢脾上跳起独特的 8 字舞:舞蹈的角度对应太阳的方位,告诉同伴蜜源在哪个方向;摇摆的时长对应蜜源的距离,摇得越久,说明蜜源离得越远。

 

这套被写进教科书的 “蜜蜂语言”,从诺贝尔奖得主冯・弗里希发现以来,近百年里,学界一直默认这是一套固定不变的单向信号:侦察蜂只要把信息编进舞蹈里,不管有没有人看、看的人是谁,都会按照固定的标准跳完,就像一个自动播报的广播,不管听众在不在,都会准时播放。

 

可这次,我国科学家的研究,彻底推翻了这个认知。

 来源:Adobe Stock

 

为了搞清楚 “观众” 到底会不会影响蜜蜂的舞蹈,研究团队设计了一系列严谨的对照实验,把每一个变量都拆解开来验证。

 

首先,团队搭建了特制透明观察蜂箱,这种蜂箱的一侧采用透明观测面板,既能模拟自然蜂巢的黑暗拥挤环境,保证蜂群的状态和自然状态一致,又能让研究人员无干扰地观察巢内蜜蜂的一举一动,不会打扰到蜂群的正常活动。

 

为了测试蜜蜂能不能区分不同的观众,团队需要一批完全同步的刚羽化的幼蜂。为此,研究人员将带有晚龄蜂蛹的巢脾取出,放入PRX-250B 型恒温培养箱中,在 34℃、75% 相对湿度的黑暗环境下进行培育,以此获得一批刚羽化的幼蜂 —— 这些幼蜂还不具备外出采蜜和解读舞蹈的能力,也就是实验中的 “无效观众”。

 

接下来,研究人员使用定制手动吸蜂器,精准调控蜂巢舞蹈区的蜜蜂组成与数量:这种特制的吸蜂器可以通过可控的轻柔吸力转移蜜蜂,既不会伤害到小蜜蜂,又能精准调整舞蹈区的 “观众” 结构。

 

在第一组实验中,他们将舞蹈区的蜜蜂全部替换为 20 日龄以上的成年蜂,这些成蜂已经具备外出采蜜、解读舞蹈信息的能力,也就是 “有效观众”,并通过吸蜂器调整这些有效观众的数量,观测不同观众规模下舞蹈蜂的行为变化。

 

为了完整记录下蜜蜂舞蹈的每一个细节,团队使用Sony HDR-PJ790 高清摄像机,以 60 帧 / 秒的高帧率对舞蹈区进行全程拍摄,哪怕是蜜蜂腹部微小的摇摆、角度的细微偏差,都能被清晰捕捉下来。

 

拍摄完成后,研究人员再借助Tracker 视频追踪软件Fiji/ImageJ 图像处理软件,对视频进行逐帧分析,精准量化每一次摇摆的角度、持续时长,以此计算舞蹈传递信息的精度 —— 毕竟,要验证 “观众影响舞蹈精度”,就需要把这些肉眼难以分辨的微小行为差异,转化成可对比的量化数据。

 

实验的结果,让整个团队都感到意外。

当 “有效观众” 数量充足的时候,舞蹈蜂的摇摆舞简直标准得像教科书:摇摆的角度精准稳定,摆动的时长也几乎没有波动,传递的食物方位信息误差极小,同伴只要跟着学,就能精准找到蜜源。

 

可当观众变少的时候,舞蹈蜂瞬间就 “摆烂” 了:摇摆的角度变得散乱,摆动的时长也忽长忽短,信息传递的误差一下子就拉大了 —— 合着没人看,这舞就随便跳跳?

 

更有意思的是,团队还发现,蜜蜂不仅在意观众的数量,更在意观众的 “质量”!

 

当研究人员把舞蹈区的成年蜂全部换成了刚羽化的幼蜂 —— 也就是那些还看不懂舞蹈的 “无效观众”,哪怕观众的总数和之前一模一样,本来跳得正欢的舞蹈蜂,转了一圈发现周围全是啥也不懂的小屁孩,直接就不跳了!

 

只有当成蜂的数量达到一定程度,舞蹈蜂才会重新开始跳舞;而且成蜂的比例越高,舞蹈蜂的积极性就越高,舞蹈的精度也跟着水涨船高。

 

原来,蜜蜂跳舞,不是对着空气演独角戏,而是真的在和观众互动!它们能精准分辨出谁是能看懂自己舞蹈的 “知音”,谁是啥也不懂的 “路人”,只有当知音足够多的时候,才会拿出百分百的状态,跳出最标准的舞蹈!

 

团队还观测到了有趣的 “找观众” 行为:当有效观众变少的时候,舞蹈蜂没法安心跳舞,反而会在巢脾上扩大活动范围,不停游走寻找能看懂自己的同伴,原本连续流畅的舞蹈也会变得断断续续,这也直接导致了舞蹈精度的下降。

 

这项研究,首次证明了蜜蜂的摇摆舞,是一种受社会反馈调控的双向互动行为,而不是我们之前以为的单向刻板信号,填补了昆虫社会通讯机制研究的空白。

 

董诗浩研究员表示,这一发现不仅深化了我们对蜜蜂认知能力、社会行为演化的理解,更为整个动物通讯研究提供了全新的范式:原来哪怕是脑容量这么小的昆虫,它们的通讯行为,也不是简单的 “发送 - 接收”,而是充满了互动和调整,和人类的交流没什么不同。

 

而这已经不是版纳植物园团队第一次颠覆我们对蜜蜂的认知了:早在 2023 年,团队就曾在《科学》(Science)发表封面文章,发现蜜蜂并不是天生就会跳标准的摇摆舞,幼蜂需要向成年蜂学习,才能掌握这套精准的 “语言”,如果从小没机会学,哪怕长大了,也没法准确编码距离信息。

 

很多人可能会问:不就是蜜蜂跳个舞吗?研究这个有什么用?

 

其实,蜜蜂是全球最重要的传粉昆虫,我们吃的每三口食物里,就有一口离不开蜜蜂的授粉,它们维系着整个生态的平衡,也支撑着全球的农业生产。

 

可最近这些年,全球的蜜蜂种群都在下降,蜂群崩溃、传粉效率降低,成了困扰生态学家和养蜂人的大问题。

 

而这项研究,就能帮我们更好地理解蜂群的通讯机制:为什么有的蜂群采蜜效率特别高?为什么有的蜂群在环境变化的时候更容易崩溃?这背后,可能就和蜂群的社会互动、通讯效率有关。未来,这项成果能为科学养蜂、提升农作物授粉率、保护野生蜜蜂种群提供重要的理论支撑,帮我们更好地守护这些小小的、却支撑着整个生态的小精灵。

 

审稿专家评价这项研究:“设计精妙、结论严谨,彻底改写了学界对蜜蜂摇摆舞的传统认知,揭示了无脊椎动物社会通讯的复杂性与适应性,是动物行为学领域的重要突破。”

 

原来,小小的蜜蜂,藏着这么多我们还没发现的智慧,它们的世界,比我们想象的要复杂得多,也有趣得多。

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