蜜蜂蜇刺在抵禦胡蜂過程中有啥用?_風聞
中科院之声-中国科学院官方账号-2021-06-28 10:08
蜜蜂是一種重要的經濟動物,它們為人類提供了蜂蜜、蜂王漿、蜂膠、蜂蛹和蜂花粉等食品,同時,蜜蜂作為一種高效的傳粉昆蟲,具有非常重要的生態服務功能。例如,很多植物的授粉都離不開蜜蜂,約68%的顯花植物依靠蜜蜂傳粉,如果沒有蜜蜂,這些植物將無法繁衍生息,沒有了植物,動物和人類也將無法生存。
中國蜜蜂資源豐富,全世界總共9種蜜蜂,中國就有6種,分別為東方蜜蜂(Apis cerana)、西方蜜蜂(Apis mellifera)、大蜜蜂(Apis dorsata)、小蜜蜂(Apis florea)、黑大蜜蜂(Apis laboriosa)和黑小蜜蜂(Apis andreniformis)。

東方蜜蜂(Apis cerana)

西方蜜蜂(Apis mellifera)

大蜜蜂(Apis dorsata)

小蜜蜂(Apis florea)

黑大蜜蜂(Apis laboriosa)

黑小蜜蜂(Apis andreniformis)
東方蜜蜂和西方蜜蜂是人工飼養最多的兩種蜜蜂,其中,東方蜜蜂是我國本土蜂種,而人工飼養的西方蜜蜂為國外引進種。除了蜜蜂,我國還有豐富的胡蜂資源,胡蜂是蜜蜂的捕食者,很多胡蜂種類喜歡捕食蜜蜂,近年來我國很多山區興起胡蜂人工養殖,胡蜂種羣密度激增,這對多種蜜蜂的生存和繁衍造成了嚴重的威脅。
例如,凹紋胡蜂(Vespa velutina)是蜜蜂常見的捕食者,由於其適應能力強,野生種羣在我國分佈廣泛,也是近年來我國人工胡蜂養殖最多的種類。此外,近年來該胡蜂還在亞洲、歐洲的多個國家和地區迅速擴散,因其對當地養蜂業、人員安全和生物多樣性等的潛在危害而引起了全社會的高度關注。


凹紋胡蜂捕食東方蜜蜂和西方蜜蜂
集體防禦受到協同進化的限制,因此動物通常對同域捕食者具有有效防禦能力,但對異域捕食者卻沒有。近年來,中國科學院西雙版納熱帶植物園化學生態研究組與美國加利福尼亞大學的研究人員合作,利用胡蜂-蜜蜂這個系統對蜜蜂的防禦機制進行了一系列的研究,發現東方蜜蜂和西方蜜蜂在抵禦胡蜂方面有很大的差異。
例如,當凹紋胡蜂在蜜蜂巢門口捕食蜜蜂時,進出巢的東方蜜蜂會通過加快飛行速度或採用呈弧線的飛行方式來避開凹紋胡蜂,守衞蜂則會集體有規律地抖動身體來驅趕靠近的胡蜂,而進出巢的西方蜜蜂則不會像東方蜜蜂那樣躲避胡蜂,甚至減慢飛行速度,導致西方蜜蜂非常容易被凹紋胡蜂捕捉到。
當凹紋胡蜂進一步靠近蜜蜂巢門口,進入蜜蜂的結團距離時(約3釐米),東、西方蜜蜂都會通過結團的方式將胡蜂裹起來,幾十甚至上百隻蜜蜂會把胡蜂圍在中間,利用身體產熱增温的方式殺死不耐高温的胡蜂捕食者,但東方蜜蜂使用結團策略殺死凹紋胡蜂的能力更強,與西方蜜蜂相比,參與結團的東方蜜蜂數量更多,結團的產生温度也更高(約45 ◦C)。

東方蜜蜂利用集體防禦策略結團殺死凹紋胡蜂
除了温度外,是否還有其它因素導致了被結團的凹紋胡蜂死亡?
蜜蜂的蟄針和毒液是其最重要的武器,但蜜蜂蟄針和毒液在蜜蜂結團防禦胡蜂這一過程中發揮的作用一直沒有詳細研究,其原因可能是胡蜂體表有厚厚的角質層,一直以來人們認為蜜蜂的蟄針無法刺穿胡蜂的盔甲,故其沒有防禦胡蜂的作用。
最近,化學生態研究組通過巧妙的實驗,發現東、西方蜜蜂和凹紋胡蜂在結團的過程中都有伸針行為,蜜蜂蟄針釋放的報警信息素(主要有效成分為乙酸異戊酯)和凹紋胡蜂蟄針釋放的報警信息素(主要有效成分為二庚酮、二壬酮和二十一酮)能夠迅速吸引同伴加入防禦胡蜂的結團活動。
此外,蜜蜂的蟄針還能刺入胡蜂的頸部、節間膜等一些脆弱部位,從而殺死凹紋胡蜂,當蟄刺和結團產生的高温組合在一起時,結團對胡蜂的致死作用明顯提高。
本研究揭示了蜜蜂的蟄針和蟄針釋放的蜂毒在防禦胡蜂方面也起到重要作用,相關結果以Lethality of Honey Bee Stings to Heavily Armored Hornets為題在線發表在國際學術期刊 Biology上。

被蜜蜂結團殺死的凹紋胡蜂上還留有蜜蜂蟄針
來源:中國科學院西雙版納熱帶植物園