"人们长期以来一直对昆虫飞行肌肉的工作原理很感兴趣,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,许多人不知道蜜蜂会将这些肌肉用于飞行以外的功能。"
这些重要的非飞行肌肉振动被用于交流、防御和蜂鸣传粉。"蜂鸣传粉是一种令人难以置信的行为,蜜蜂会将其身体卷曲在花朵隐藏花粉的花药周围,并以每秒高达400次的频率收缩飞行肌肉,产生振动使花粉松动,"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。"这促使我们研究蜂鸣(非飞行状态)在物种内部和物种之间有何不同,以及影响这些蜂鸣的驱动因素。"
伍德罗博士的实验使用的是欧洲熊蜂 (Bombus terrestris)群体,这是一种经过充分研究的常见欧洲物种。使用加速度计,伍德罗博士和他的团队能够测量蜂鸣的频率,该频率对应于可听音高。"它们在野外超级好用,"他说。"我们将它们按压在蜜蜂的胸部,或蜜蜂正在造访的花朵上,就能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法与热成像技术相结合,这向他们展示了蜜蜂如何处理蜂鸣时产生的额外热量。"我们还一直在使用高速摄像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上振动,还会周期性地通过咬合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,其重要性远超以往认知,这项研究工作目前正处于审稿待发表阶段,"伍德罗博士说。"这对我们研究蜂鸣传粉的方式有许多启示,因为温度至今尚未真正被纳入考量。"
除了温度升高外,暴露于重金属也被证明会降低非飞行蜂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,令研究人员惊讶的是,当在北极重复实验时,与在更南部地区进行的实验相比,温度对蜂鸣的影响并无差异,这表明潜在的肌肉生理学(而非局部适应)可能是决定蜜蜂蜂鸣特性的原因。
理解环境变化对蜜蜂蜂鸣影响的好处包括:获得对蜜蜂生态和行为的独特见解,帮助识别风险最高的物种或地区,以及改进基于声音记录的AI物种识别。"也许蜂鸣甚至可以用作压力或环境变化的标记物,"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蜂鸣,因此它们甚至可以作为生态系统健康的指标。"
"我们必须理解这些变化将如何影响非飞行蜂鸣,因为它们关系到蜜蜂生态的诸多方面,"伍德罗博士说。"如果这些振动受到干扰,可能会导致蜂群内交流不畅、体温调节效率低下或其后代资源获取不足。"
对人类和野生动物而言,最令人担忧的或许是蜂鸣传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,蜂鸣传粉耗能巨大,并导致蜜蜂产生代谢热——因此,如果环境变得过热,蜜蜂可能干脆选择避开需要蜂鸣传粉的花朵,"伍德罗博士说。
除了增进我们对环境变化如何影响蜜蜂蜂鸣的理解外,这项工作在机器人技术和未来保障授粉服务方面也有应用前景。"我们正致力于通过微型机器人技术来理解蜜蜂的振动,因此我们的研究成果也将用于开发理解花粉释放的微型机器人,"伍德罗博士说。
该研究将于2025年7月8日在比利时安特卫普举行的实验生物学会年度会议上发表。
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Materials provided bySociety for Experimental Biology.Note: Content may be edited for style and length.
2025-08-31
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