振動信號和蜂群的勞動組織
工蜂的活動受來自幼蟲和蜜粉脾的提示及工蜂相互作用的影響,以表達(dá)哺育幼蟲活動和蜂群飼料需要的信息。蜜蜂也會產(chǎn)生組織勞動的多種通訊信號,例如幼蟲信息素、擺尾舞和震顫舞,其主要功能是協(xié)調(diào)工蜂的勞作。然而,蜜蜂還有其他通訊信號,其功能影響著巢內(nèi)所有的蜜蜂活動。這種信號稱為調(diào)節(jié)信號,可能不引起具體反應(yīng),更確切地說,它可改變工蜂對其他信號的反應(yīng)。調(diào)節(jié)信號可同時影響不同的工蜂組。我們已研究20多年,了解到這種信號在蜜蜂組織信息流和組織勞動上所起作用,它參與蜂群各方面的生活。
一、振動信號的特性
振動信號是蜂群的通訊信號,全年可以觀測到,有時每小時發(fā)生數(shù)百次。振動信號有特點,易于與其他的蜜蜂信號如擺尾舞和震顫舞區(qū)別開。首先,擺尾舞和震顫舞只由老齡采集蜂表演;振動信號則由任何日齡的工蜂產(chǎn)生,大多是老齡工蜂執(zhí)行,2~3日齡的工蜂也能產(chǎn)生這種信號。
第二,擺尾舞和震顫舞“傳播”給注意它們的任何工蜂,振動信號直接從可能接受的工蜂里選擇某個工蜂。振動的工蜂在蜂巢活動時,產(chǎn)生一系列信號,它接觸和用觸角觸摸不同的工蜂,只是部分工蜂接受信號。振動蜂不根據(jù)日齡選擇接受者,對各日齡的工蜂都發(fā)出信號。振動蜂優(yōu)先將信號發(fā)給不活動的工蜂。雖然活動的和較少活動的工蜂都能接收信號,大約20%不活動的工蜂愿意接受。
第三,擺尾舞和震顫舞只能使特定日齡的工蜂引起明確的反應(yīng),振動信號使各日齡工蜂引起不明確的反應(yīng)。這種信號誘發(fā)活動的增加,促進(jìn)任務(wù)的執(zhí)行,部分依賴于工蜂的日齡。接受信號的幼齡蜂更加忙于哺育幼蟲、加工飼料以及建造巢脾。大齡蜂更愿出巢采集。
因此,對各日齡較少活動的蜜蜂而言,振動信號產(chǎn)生不明確的調(diào)節(jié)作用,同時提高任務(wù)的執(zhí)行。這種信號協(xié)調(diào)不同工蜂組之間的活動;不同工蜂組對不同的刺激產(chǎn)生反應(yīng),執(zhí)行不同的但互相依賴的任務(wù)。本文以下部分將考察這種信號如何應(yīng)用在蜜蜂社會生活的各方面。
二、振動信號和蜂群發(fā)展
用2個觀察箱比較振動信號行為,一箱是原有蜂群,另一箱是新分蜂群。原有蜂群1萬只蜂和4張充滿幼蟲和飼料的巢脾。新分蜂群是5000只蜜蜂和4個巢框,框上裝有窄條巢礎(chǔ),以保證修造的巢脾在觀察箱內(nèi)保持正確的方向。新群巢脾全部是新造的,開始沒有幼蟲和飼料;而原有蜂群有幼蟲和豐富的飼料。因此,試驗?zāi)7绿烊环址淙哼M(jìn)入蜂巢初始狀況,觀測振動信號行為。
比較這兩群蜂發(fā)出振動信號時,發(fā)現(xiàn)新蜂群振動信號頻繁,較多的蜜蜂表達(dá)信號,顯然是將信號轉(zhuǎn)達(dá)給不活動的蜜蜂。然而,比較它們接受振動信號的工蜂時,發(fā)現(xiàn)它們沒有區(qū)別。振動蜜蜂比同齡沒接受信號的工蜂勞動強(qiáng)度大。個別新分群的接受蜂不比原群接受蜂工作勤奮。因此,振動信號可能影響工蜂的勞動,通過信號刺激使新群更多未工作蜂忙于工作,原有蜂群的接受蜂工作平穩(wěn)。按這種方式,振動信號可能根據(jù)蜂群發(fā)展不同階段的勞動需要,調(diào)整工蜂執(zhí)行任務(wù)。
三、振動信號和蜂群繁殖
分蜂時產(chǎn)卵蜂王和約一半工蜂離開舊蜂巢,遷入新巢。如果產(chǎn)卵蜂王不能離開舊蜂巢或不能遷入新巢,分蜂企圖失敗。因此,分蜂的成功在很大程度上要依據(jù)產(chǎn)卵蜂王的行為而定,工蜂可能用振動信號幫助協(xié)調(diào)蜂王與分蜂過程的活動。
只在分蜂前2~4周產(chǎn)卵蜂王被振動。用觀察箱監(jiān)視蜂王和工蜂的相互作用,發(fā)現(xiàn)當(dāng)蜂群變得非常擁擠時,產(chǎn)卵蜂王接受振動信號,發(fā)出信號可能遠(yuǎn)在開始建造第一個王臺以前。確實我們現(xiàn)在知道,對蜂王表演振動信號是蜂群難備分蜂的最初指示。
產(chǎn)卵蜂王以變化的頻率被振動,在分蜂準(zhǔn)備期頻率增加,在分蜂群離開的最后日子,1 h能接受數(shù)百次振動信號。振動信號如何影響蜂王還不清楚,但是它能夠幫助蜂王逐漸準(zhǔn)備飛翔。在分蜂準(zhǔn)備期,產(chǎn)卵蜂王在不活動時比在活動時接受較多的振動信號,以爬行或跑動響應(yīng)。同時工蜂較少飼喂它,加強(qiáng)運動和減少飼料攝入,使蜂王明顯“消瘦”,能準(zhǔn)備飛翔,保證其與分蜂群一同離開蜂巢。
四、影響******王
工蜂也用振動信號影響******王。在分蜂或蜂王交替時,工蜂建造王臺培育******王。一旦******王出房,老王隨部分蜜蜂離開原巢,******王通常留在原巢中,咬掉還未羽化的王臺。最后結(jié)果是只有一只******王存在,婚飛后成為蜂群的新產(chǎn)卵王。
在******王彼此撕斗過程中,工蜂可能對******王表達(dá)振動信號,而工蜂對待不同******王是不一樣的。有的可能在l小時振動數(shù)百次,有的只有數(shù)次或者沒有信號。以較高頻率振動的、殺死較多對手的******王會成為新王。因此,工蜂可能用信號支持某個******王。可能是以下兩種方法:
第一,******王時常產(chǎn)生一種所謂的“鳴叫”來回答振動信號,可能是對蜂群中其他的蜂王通知它的存在,并推遲仍然在王臺里的對手出房。振動信號通過鼓勵鳴唱,可能幫助1只******王在對手們還不能撕斗時消滅它們。
第二,******王接近一個對手時,時常受到高頻率的振動,它們可能突然走開,避開可能的戰(zhàn)斗。因此,工蜂可能用信號干擾和防止戰(zhàn)斗,或許直到蜂王成熟,有能力戰(zhàn)斗。所以,振動信號可能 給工蜂一定程度的控制******王的行為,幫助決定哪只蜂王繼承蜂巢。
五、振動信號和分蜂群尋找巢穴
分蜂群離開舊巢后在附近樹上形成一個蜂團(tuán),一些工蜂尋找新巢址。一旦選中新巢址,整個蜂團(tuán)起飛,飛向指定巢址。擁有1萬至1.2萬只蜜蜂的分蜂團(tuán)如何做出這種驚人的決定以及協(xié)調(diào)“群眾運動”呢?現(xiàn)在知道,尋覓巢址的過程是至少包含三種不同的通訊信號:擺尾舞、振動信號和“工蜂鳴唱”復(fù)雜的相互作用。偵察蜂在分蜂團(tuán)表面表演擺尾舞,告知發(fā)現(xiàn)蜂巢的距離和方向。起初是對多個不同巢址表演舞蹈,后來全部擺尾舞活動逐漸集中到一個巢址,即分群將要進(jìn)住的新巢址。在跳擺尾舞的工蜂對一個蜂巢達(dá)成共識時,分蜂團(tuán)準(zhǔn)備離開,集體活動,這時涉及到振動信號及工蜂鳴唱。我們觀察發(fā)現(xiàn),工蜂發(fā)出振動信號貫穿尋找蜂巢的全過程,但是在離開前1~2 h信號逐漸增強(qiáng),同時許多工蜂在蜂團(tuán)內(nèi)外爬來爬去,表演長系列的信號。接受蜂以增加運動響應(yīng)這種信號。舞蹈蜂開始產(chǎn)生一種高調(diào)的聲音,稱為“工蜂鳴唱”。鳴唱促使接受蜂加熱其飛行肌準(zhǔn)備飛翔。在分蜂群離開前鳴唱顯著增強(qiáng),可能是最后發(fā)出分蜂團(tuán)飛翔的信號。
六、振動信號使分蜂團(tuán)離開的作用
我們發(fā)現(xiàn)振動蜂不能阻止分蜂團(tuán)最終飛走,但是它能增加離開所需的準(zhǔn)備時間,即使在離開過程有持續(xù)的高強(qiáng)度擺尾舞和工蜂鳴唱。在分蜂團(tuán)離開以后,有些試驗分蜂群不能確定選擇新巢址。因此,加強(qiáng)振動信號,可能會促進(jìn)對參與巢穴選擇其他信號的響應(yīng),并促進(jìn)加速蜜蜂做出準(zhǔn)確離開的決定。
我們也考察了分蜂團(tuán)工蜂和蜂王是如何相互作用的。將分蜂群安置在特殊的觀察架上,通過透明塑料片攝錄蜂王的行為,觀察在尋找新巢址時,工蜂和蜂王的相互作用。令人驚奇的是,工蜂極少或不對蜂團(tuán)中的蜂王振動。振動信號在蜂群準(zhǔn)備分蜂時是工蜂和蜂王相互作用的突出部分,而在分蜂團(tuán)離去和向新巢址移動時,在保證蜂王起飛上不起作用。同時發(fā)現(xiàn)工蜂對分蜂團(tuán)里的蜂王鳴唱,尤其在最后離開的時刻。這是第一次關(guān)于工蜂對蜂王鳴唱的報道。工蜂可能用鳴唱促使蜂王飛翔,以同樣的方法,在分蜂團(tuán)移動時促使工蜂飛翔。
在重新考察分蜂團(tuán)離開原蜂巢以前工蜂和蜂王的相互作用時,驚奇地發(fā)現(xiàn),在分蜂群離開以前,工蜂的確立刻以非常高的頻率對蜂王鳴唱。因此,工蜂可能用兩種信號讓蜂王準(zhǔn)備分蜂,振動信號使蜂王逐步準(zhǔn)備離開原巢,工蜂鳴唱可能是促使蜂王隨分群飛走的最后的催促。
然而,我們不知道,為什么刺激蜂王從原巢飛出需要振動信號和鳴唱,而刺激它從分蜂團(tuán)飛到新巢址似乎只需要鳴唱?或許振動信號幫助蜂王準(zhǔn)備飛翔。將來的研究將集中在分清不同的通訊信號,以及它們對影響蜂王和工蜂的相互作用。
七、結(jié)論
我們發(fā)現(xiàn)振動信號影響蜂群生活的許多方面。這一種信號以不具體的調(diào)節(jié)方式,影響產(chǎn)卵蜂王、******王及各齡工蜂的行為。盡管我們研究振動信號已有20年,關(guān)于這種通訊行為仍有待于深入研究。然而,振動信號為探索特別復(fù)雜的蜂群行為和蜜蜂社會生活,提供了一個有力的工具。
摘自《中國蜂業(yè)》2008(1)
黃文誠 譯
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