科技日?qǐng)?bào)記者 趙漢斌
蜜蜂是典型的社會(huì)性昆蟲，與人類關(guān)系親密。它們通過(guò)采蜜勞動(dòng)，讓我們吃上了甜蜜的食物。在人類生活中，沒(méi)有其他昆蟲比蜜蜂更受歡迎。
蜜蜂每年的授粉工作價(jià)值超過(guò)1700億美元，一只工蜂一天可以光顧2000朵花；為生產(chǎn)1千克蜂蜜，蜜蜂需要飛行145000千米……為了實(shí)現(xiàn)最佳的任務(wù)分配，蜂群內(nèi)蜜蜂個(gè)體間需要準(zhǔn)確的信息交流，這種交流，靠的正是精準(zhǔn)的“舞蹈語(yǔ)言”。
【資料圖】
近期，中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園譚墾研究員團(tuán)隊(duì)與美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校詹姆斯·尼赫教授合作，開(kāi)展了研究。相關(guān)結(jié)果以《蜜蜂舞蹈的社會(huì)信號(hào)學(xué)習(xí)》為題，于北京時(shí)間3月10日凌晨以封面文章的形式發(fā)表在權(quán)威期刊《科學(xué)》上。
研究成果表明，社會(huì)學(xué)習(xí)改善了蜜蜂的“舞蹈語(yǔ)言”表達(dá)能力；而幼教缺失，會(huì)導(dǎo)致蜜蜂舞蹈的準(zhǔn)確性降低，這為昆蟲社會(huì)學(xué)習(xí)的研究提供了一個(gè)嶄新模式。
《科學(xué)》雜志3月10日?qǐng)?bào)道，位于中心的蜜蜂正在通過(guò)表演舞蹈?jìng)鬟f食物位置和質(zhì)量的信息。研究表明，幼蜂跟隨有經(jīng)驗(yàn)的“舞者”并向其學(xué)習(xí)，它們表演的舞蹈就能更好、更準(zhǔn)確地交流位置信息。相反，幼蜂沒(méi)有跟隨有經(jīng)驗(yàn)的“舞者”學(xué)習(xí)，它們表演的舞蹈就差、不能準(zhǔn)確地交流位置信息，但隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，這些蜜蜂對(duì)方向的交流能力會(huì)得到改善，但它們對(duì)距離的交流不會(huì)變好。
太陽(yáng)、蜂巢、蜜源間的角度關(guān)系及蜜蜂舞蹈圖例。
用舞蹈語(yǔ)言，蜜蜂實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精準(zhǔn)的信息交流
在很早以前，人們就發(fā)現(xiàn)，為了讓蜂群有源源不斷的食物，采集蜂通常會(huì)將蜜源的質(zhì)量、方向、距離等信息傳遞給蜂群內(nèi)的其他工蜂，以便于它們采集到花蜜和花粉。然而蜜蜂并不用像人類一樣，在地圖上標(biāo)明蜜源位置，因?yàn)樗鼈兪褂昧艘环N不同尋常的交流方式：舞蹈。
“長(zhǎng)期以來(lái)，蜜蜂的‘舞蹈語(yǔ)言’是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)，蜜蜂搖擺舞的持續(xù)時(shí)間、角度、搖擺次數(shù)，分別編碼食物的距離、方向和質(zhì)量等信息，巢內(nèi)蜜蜂通過(guò)接收搖擺舞編碼信息，并最終找到蜜源位置。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園研究員譚墾介紹說(shuō)。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察研究，人們發(fā)現(xiàn)，搖擺舞是蜂群內(nèi)最常見(jiàn)的傳遞蜜源信息的舞蹈之一。蜂群內(nèi)的采集蜂仔細(xì)觀察舞蹈蜂的每一個(gè)動(dòng)作——比如搖擺持續(xù)的長(zhǎng)而緩慢，表明蜜源距離比較遠(yuǎn)，而且質(zhì)量比較差；相反，如果是短而快速的舞蹈，則表明有一個(gè)近距離且高質(zhì)量的蜜源。在整個(gè)舞蹈過(guò)程中，搖擺舞的“追隨者”會(huì)利用觸角不斷碰觸舞者，從而感受舞蹈蜂的氣味、擺動(dòng)速度以及其他舞蹈動(dòng)作。舞蹈蜂還會(huì)根據(jù)太陽(yáng)在天空的不同位置，相應(yīng)地調(diào)整舞姿。比如，舞蹈蜂走直線的角度與重力線重合，表明采集蜂要朝著太陽(yáng)的方向去找蜜源；相反，若是頭向下垂，則表明要朝著遠(yuǎn)離太陽(yáng)的方向去“搬磚”。
此外，人們還發(fā)現(xiàn)，圓舞是最初級(jí)和最簡(jiǎn)單的蜜蜂舞蹈。對(duì)于距離蜂巢較近的蜜源，蜜蜂通常會(huì)利用圓舞來(lái)傳遞蜜源信息。因此，搖擺舞被認(rèn)為是從圓舞不斷演化而來(lái)。通常進(jìn)行圓舞的舞蹈蜂，會(huì)在蜂巢上以快而短的步伐做小圓周動(dòng)作，從而吸引其他采集蜂聚集在其周圍。同時(shí)，舞蹈蜂會(huì)攜帶蜜源的氣味，以便為“小伙伴”提供蜜源地信息。當(dāng)短時(shí)間內(nèi)有大量可供采集的蜜源，特別有離蜂巢很近的蜜源時(shí)，蜜蜂就會(huì)跳圓舞，而不是以搖擺舞來(lái)召集采集蜂，“快去那兒干活！”
“但這些舞蹈，并不是每只蜜蜂天生就會(huì)的。人和動(dòng)物的許多行為，是先天本能和后天學(xué)習(xí)共同作用的結(jié)果。”論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園助理研究員董詩(shī)浩介紹，學(xué)習(xí)行為可以分為社會(huì)學(xué)習(xí)和非社會(huì)性學(xué)習(xí)兩類，其中，社會(huì)學(xué)習(xí)是指同類動(dòng)物之間通過(guò)觀察或互動(dòng)而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)，社會(huì)學(xué)習(xí)在高等動(dòng)物中很常見(jiàn)，尤其在人類獨(dú)特的、多樣化的文化中通過(guò)不斷積累達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨取?/p>
標(biāo)記采集蜂和拍攝它們回巢后的舞蹈。
創(chuàng)建研究新模式，全幼蜂實(shí)驗(yàn)結(jié)論驚人
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直關(guān)注動(dòng)物是否像人類一樣具有言傳身教的能力。
研究發(fā)現(xiàn)，很多脊椎動(dòng)物能通過(guò)社會(huì)學(xué)習(xí)來(lái)提升環(huán)境適應(yīng)能力，比如年輕的裸鼴鼠可以通過(guò)長(zhǎng)期的社會(huì)互動(dòng)，向年長(zhǎng)的個(gè)體學(xué)習(xí)獨(dú)特的群體方言。雖然無(wú)脊椎動(dòng)物的社會(huì)學(xué)習(xí)受到關(guān)注較少，但近年來(lái)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲的小腦袋并不限制它們擁有復(fù)雜的學(xué)習(xí)能力。
“我們團(tuán)隊(duì)采用一種全新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑葎?chuàng)建了一種全部由剛出房的幼蜂組成的蜂群。與在自然蜂群里成長(zhǎng)的蜜蜂相比，在成長(zhǎng)過(guò)程中，幼蜂群中的蜜蜂由于缺失向有經(jīng)驗(yàn)的采集蜂學(xué)習(xí)表演舞蹈的機(jī)會(huì)，就像嬰幼兒在成長(zhǎng)初期，喪失了跟成人學(xué)習(xí)和互動(dòng)的機(jī)會(huì)。”論文共同第一作者、中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園林濤博士后介紹。
他們首先訓(xùn)練幼蜂群和自然蜂群中準(zhǔn)備出巢的采集蜂，在其訪問(wèn)離蜂巢150米遠(yuǎn)的飼喂器時(shí)，對(duì)它們逐一標(biāo)記。當(dāng)這些被標(biāo)記的采集蜂回巢開(kāi)始跳舞時(shí)，再用攝像機(jī)記錄它們的舞蹈，對(duì)舞蹈的持續(xù)時(shí)間、角度、搖擺次數(shù)等多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析。“通過(guò)比較幼蜂群和同齡自然蜂群的各項(xiàng)舞蹈指標(biāo)，研究取得重要發(fā)現(xiàn)！”林濤說(shuō)，其中，最值得關(guān)注的就是“幼教缺失”會(huì)對(duì)蜜蜂舞蹈的準(zhǔn)確性產(chǎn)生終生影響。
研究結(jié)果表明，雖然蜜蜂舞蹈是一種與生俱來(lái)的行為，但缺乏向有經(jīng)驗(yàn)蜜蜂學(xué)習(xí)的幼蜂群，所表演的舞蹈存在明顯的缺陷和誤差。其中，指示方向（擺動(dòng)角度）的誤差會(huì)隨著采集經(jīng)驗(yàn)的積累有所減少，但指示距離（擺動(dòng)時(shí)間）誤差卻始終不會(huì)改善。“也就是說(shuō)，社會(huì)學(xué)習(xí)對(duì)蜜蜂‘舞蹈語(yǔ)言’的準(zhǔn)確性有重要影響，幼教缺失對(duì)蜜蜂舞蹈技能產(chǎn)生終生影響。”譚墾說(shuō)。
幼蜂舞蹈表示方向的精準(zhǔn)度A、蜜源距離B、舞蹈質(zhì)量D和舞蹈交替偏差E等指標(biāo)結(jié)果示意圖。
首次發(fā)現(xiàn)證實(shí)！成年蜜蜂舞蹈具有教學(xué)作用
蜜蜂作為全世界最重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲，除了向人們提供蜂蜜、蜂王漿、蜂毒、蜂蠟外，更主要是為各種農(nóng)作物授粉起增產(chǎn)作用。
“人類食物的三分之一直接或間接地依靠昆蟲授粉，而這三分之一中的80%又由蜜蜂完成授粉任務(wù)。”譚墾說(shuō)，蜜蜂是各種作物當(dāng)之無(wú)愧的最理想授粉昆蟲，被譽(yù)為“農(nóng)業(yè)之翼”。有趣的是，有時(shí)執(zhí)行覓食任務(wù)的蜜蜂個(gè)體甚至從未離開(kāi)過(guò)巢穴，但它們能夠解讀搖擺舞的信息，并成功找到食物。
為此，譚墾團(tuán)隊(duì)對(duì)幼蜂和成蜂的互動(dòng)學(xué)習(xí)能否提高幼蜂的舞蹈技能這個(gè)科學(xué)問(wèn)題，產(chǎn)生了濃厚的研究興趣。此前，他們?cè)跂|、西方蜜蜂親緣關(guān)系，東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂的防御機(jī)制等一系列的研究中取得新進(jìn)展。
“蜜蜂生物學(xué)研究是現(xiàn)代養(yǎng)蜂業(yè)的基礎(chǔ)，關(guān)于蜜蜂舞蹈的社會(huì)信號(hào)學(xué)習(xí)，以及幼教缺失對(duì)蜜蜂舞蹈的準(zhǔn)確性的研究，可為今后養(yǎng)蜂業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)增收提供重要的科學(xué)依據(jù)。”董詩(shī)浩說(shuō)。
“通過(guò)大量的影像數(shù)據(jù)和研究分析，我們還首次發(fā)現(xiàn)，成年蜂的舞蹈具有教學(xué)作用，跟隨學(xué)習(xí)，能提高幼蜂舞蹈行為的準(zhǔn)確性。也就是說(shuō)，社會(huì)學(xué)習(xí)塑造了蜜蜂的舞蹈語(yǔ)言。”譚墾說(shuō)，蜜蜂舞蹈就像人類、鳥類等脊椎動(dòng)物的語(yǔ)言交流，新手向有經(jīng)驗(yàn)的個(gè)體學(xué)習(xí)，比它們自己獨(dú)自摸索能更好地獲得技能。
研究同時(shí)還證實(shí)，腦容量很小的無(wú)脊椎動(dòng)物也具備“言傳身教”的能力，相互交流和學(xué)習(xí)是蜜蜂社會(huì)取得成功的基石。這一系列的研究，對(duì)探索人類和動(dòng)物語(yǔ)言的起源和演化具有重要的科學(xué)啟示。
（圖片由中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園提供）
