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      無(wú)效防御導致蜜蜂的社會(huì )性崩潰

      發(fā)布時(shí)間:2023-05-09
      來(lái)源:化學(xué)生態(tài)研究組

        集體防御策略的有效性受制于獵物和捕食者的共同進(jìn)化。被捕食者通常對同域的捕食者進(jìn)化出了有效的防御策略,但對不同域的捕食者則不然,捕食者的生物入侵往往會(huì )對入侵地的被捕食者造成嚴重的危害。 

        東方蜜蜂Apis cerana是亞洲本土蜜蜂西方蜜蜂Apis mellifera原產(chǎn)于歐洲和非洲,由于其出色的生產(chǎn)性能于20世紀初開(kāi)始引入我國。凹紋胡蜂Vespa velutina 是蜜蜂最常見(jiàn)的捕食者,原本只分布于亞洲,和東方蜜蜂同域,但在21世紀初開(kāi)始入侵歐洲并迅速擴散,已經(jīng)成為威脅全球蜜蜂的主要害蟲(chóng)。在漫長(cháng)的進(jìn)化過(guò)程中,東方蜜蜂進(jìn)化出了多種防御凹紋胡蜂捕食的有效策略,例如,當凹紋胡蜂出現在東方蜜蜂的巢口附近時(shí),東方蜜蜂的守衛蜂會(huì )一起有規律地左右抖動(dòng)腹部,是一種我看見(jiàn)你了I see youISY)的追逐威懾信號,守衛蜂用ISY信號警告凹紋胡蜂我看見(jiàn)你了,我們已經(jīng)做好了防御準備,警告凹紋胡蜂更進(jìn)一步的靠近是徒勞或危險的,從而驅趕凹紋胡蜂離開(kāi),如果凹紋胡蜂繼續靠近蜜蜂,守衛蜂會(huì )通過(guò)結團產(chǎn)熱(Heat-balling)的方式殺死凹紋胡蜂。此外,部分蜜蜂會(huì )爬進(jìn)巢內,通過(guò)發(fā)出語(yǔ)音報警信號(Stop signal)的方法將巢門(mén)口有胡蜂捕食者的信息告訴同伴,巢內同伴收到信息后會(huì )減少出巢或者在出巢時(shí)會(huì )增強警惕。由于ISYHeat-balling等策略,凹紋胡蜂不會(huì )造成把東方蜜蜂蜂群很大的傷害。相反,由于缺少協(xié)同進(jìn)化,西方蜜蜂不會(huì )使用ISY信號驅趕凹紋胡蜂,通過(guò)Heat-balling防御凹紋胡蜂的能力也很弱,如果任由凹紋胡蜂捕食,西方蜜蜂蜂群往往會(huì )迅速崩潰。事實(shí)上,凹紋胡蜂每天從巢門(mén)口捕捉的西方蜜蜂數量(大約100只)遠遠少于西方蜜蜂蜂王每天的產(chǎn)卵量(1000-2000粒),因此,凹紋胡蜂攻擊導致西方蜜蜂蜂群迅速衰退的原因仍有待闡明,這對了解凹紋胡蜂擴散對全球蜜蜂的危害具有重要意義。 

        這為探究同域和不同域的被捕食者和捕食者之間的關(guān)系提供了條件。中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園以下簡(jiǎn)稱(chēng)“版納植物園”化學(xué)生態(tài)研究組的研究人員對昆明、武定和馬龍三個(gè)蜂場(chǎng)的東方蜜蜂和西方蜜蜂蜂群進(jìn)行了連續三個(gè)胡蜂季節(7-10月)的研究,其中,昆明和武定的蜂場(chǎng)遭受到凹紋胡蜂的捕食,馬龍蜂場(chǎng)沒(méi)有凹紋胡蜂的捕食壓力。研究結果表明,在沒(méi)有胡蜂捕食的蜂場(chǎng),東、西方蜜蜂蜂群都正常,而在有胡蜂捕食壓力的蜂場(chǎng),東方蜜蜂由于能有效防御,蜂群基本穩定,只是采集強度略有減弱,守衛蜂數量有一定程度的增加。在凹紋胡蜂的捕食壓力下,西方蜜蜂的采集活動(dòng)幾乎完全停滯,大量的采集蜂轉變?yōu)槭匦l蜂,在巢門(mén)口形成一塊“蜂毯(bee carpet”,但這種防御行為并不能有效阻止凹紋胡蜂的捕食。由于采集和防御是由相同日齡蜜蜂承擔的,參與防御的蜜蜂數量的增加意味著(zhù)采集蜂數量的減少,導致食物流入不足,進(jìn)而導致蜂王產(chǎn)卵減少,新蜂補充不足等問(wèn)題。總之,無(wú)效的防御使西方蜜蜂的生產(chǎn)、繁殖遭受重創(chuàng ),蜜蜂數量的直接損失不能通過(guò)蜂王產(chǎn)卵和新蜂羽化來(lái)補償,所有西方蜜蜂蜂群都在4-6周內消耗完儲存的食物后全部死亡。另外,通過(guò)監測凹紋胡蜂捕食壓力蜂群入口處的語(yǔ)音報警信號,發(fā)現西方蜜蜂產(chǎn)生的報警信號是東方蜜蜂的數十倍,說(shuō)明凹紋胡蜂的攻擊導致西方蜜蜂產(chǎn)生非常大的恐懼反應,這也可能是采集蜂數量減少的主要原因之一。此前化學(xué)生態(tài)組發(fā)表在《Current Biology》的一項研究顯示,在面對胡蜂的捕食壓力時(shí),停止信號會(huì )引起蜜蜂大腦中的“快樂(lè )因子-多巴胺”含量會(huì )急速下降,導致蜜蜂采集欲望減弱。上述兩項研究相互佐證,分別從不同的角度證明了捕食者胡蜂會(huì )引起被捕食者蜜蜂連鎖的恐懼反應,最終導致蜂群崩潰。 

        版納植物園譚墾研究員團隊與美國加州大學(xué)圣迭戈分校的James Nieh教授合作開(kāi)展此項研究研究結果以"胡蜂捕食壓力導致蜜蜂的社會(huì )性崩潰Honey bee social collapse arising from hornet attacks"為題發(fā)表在昆蟲(chóng)學(xué)領(lǐng)域國際權威期刊Entomologia Generalis》上董詩(shī)浩研究員和顧高營(yíng)博士為論文共同第一作者,譚墾研究員、James Nieh教授為共同通訊作者。該研究工作得到了中國科學(xué)院熱帶森林生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室和國家自然科學(xué)基金委的資助。 

          

      A.少量的東方蜜蜂利用ISY信號驅逐凹紋胡蜂離開(kāi);B.大量的西方蜜蜂聚集在巢門(mén)口形成“蜂毯(bee carpet)”抵御凹紋胡蜂。 
      本文作者:董詩(shī)浩 顧高營(yíng)

      責任編輯:張維靜
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