高温和重金属削弱了大黄蜂标志性的嗡嗡声，影响花粉释放和蜂群交流。微型传感器捕捉到高达400赫兹的震颤在环境压力下减弱，这为生态系统敲响警钟，并催生了授粉机器人的构想。
"人们长期以来一直对昆虫飞行肌肉的工作方式感兴趣，因为这些肌肉驱动着自然界最高效的飞行系统，"乌普萨拉大学的博士后研究员查理·伍德罗博士说。"然而，许多人不知道蜜蜂除了飞行之外，还用这些肌肉执行其他功能。"
这些重要的非飞行肌肉振动用于交流、防御和嗡嗡授粉。"嗡嗡授粉是一种不可思议的行为，蜜蜂会蜷缩身体环绕在一些花朵隐藏花粉的药周围，并以每秒高达400次的频率收缩飞行肌肉产生振动，从而将花粉震松，"伍德罗博士说。
"我们想了解这些振动的变化如何影响花粉释放，以理解植物繁殖和传粉者行为，"伍德罗博士说。"这启发我们研究非飞行嗡鸣在物种内部和物种之间如何变化，以及影响这些嗡鸣的驱动因素。"
伍德罗博士的实验使用陆地熊蜂（Bombus terrestris）的蜂群进行，这是一种研究得较为深入的常见欧洲物种。使用加速度计，伍德罗博士和他的团队能够测量嗡鸣的频率，这对应于可听到的音调。"它们在野外非常易于使用，"他说。"我们将这些传感器压在蜜蜂的胸部，或者蜜蜂正在访问的花朵上，就可以记录蜜蜂产生的振动。"
伍德罗博士和他的团队还将加速度测量与热成像相结合，这向他们展示了蜜蜂如何处理在嗡鸣时产生的额外热量。"我们还一直在使用高速摄影来揭示前所未见的行为，"伍德罗博士说。"例如，我们最近发现蜜蜂不仅在花朵上振动，而且还会通过啃咬定期将这些振动传递给花朵。"
"我们最近发现温度起着至关重要的作用，其重要性远超之前的认知，这项研究目前正在审核待发表，"伍德罗博士说。"这对我们研究嗡嗡授粉的方式有很多启示，因为到目前为止，温度并不是一个真正被考虑的因素。"
除了温度升高，暴露于重金属也被证明会降低非飞行嗡鸣期间飞行肌肉的收缩频率，伍德罗博士正在与英国纽卡斯尔大学的莎拉·斯科特博士合作研究这一点。然而，研究人员惊讶地发现，在北极地区与更靠南地区进行的实验中，温度对嗡鸣的影响没有差异，这表明潜在的肌肉生理学，而非局部适应，可能是决定蜜蜂嗡鸣特性的因素。
理解环境变化对蜜蜂嗡鸣影响的好处包括：对蜜蜂生态学和行为的独特见解，帮助识别最受威胁的物种或地区，以及改进基于声音记录的、利用人工智能的物种检测。"也许嗡鸣甚至可以用作压力或环境变化的标志，"伍德罗博士说。"例如，我们现在知道某些环境污染物会影响蜜蜂产生的嗡鸣，因此它们甚至可以充当生态系统健康的指标。"
"重要的是我们要理解这些变化将如何影响非飞行嗡鸣，因为它们关系到蜜蜂生态学的诸多方面，"伍德罗博士说。"如果这些振动受到干扰，可能导致蜂群内交流不畅、体温调节效率低下，或为其后代获取资源困难。"
对人类和野生动物来说，也许最令人担忧的是，嗡嗡授粉的减少可能对植物繁殖和生物多样性产生潜在的严重后果。"例如，嗡嗡授粉能量消耗巨大，并导致蜜蜂产生代谢热——因此，如果环境变得太热，它可能会干脆选择避开需要嗡嗡授粉的花朵，"伍德罗博士说。
除了加深我们对环境变化如何影响蜜蜂嗡鸣的理解之外，这项研究在机器人技术和未来保障授粉服务方面也有应用。"我们正致力于通过微型机器人技术理解蜜蜂振动，因此我们的研究结果也用于开发微型机器人以理解花粉释放，"伍德罗博士说。
这项研究将于2025年7月8日在比利时安特卫普举行的实验生物学学会年会上进行展示。