说起蜜蜂,一般人最先想到的,应该是香甜的花蜜。但蜜蜂的本事,远远超乎你的想象,酿蜜只是最不值一提的一项。筑造六边形蜂巢、调节蜂巢温度、通过太阳夹角定位、舞蹈传信……每样单拎出来都让人叹服不已。
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01 蜂巢的建筑学
蜜蜂是了不起的建筑设计师,拥有高超的数学计算能力,所建造的蜂巢每个“单间”都是六边形。其实,不仅仅是蜜蜂,它的一些掠食性近亲,比如黄蜂,用植物纤维“糊”出来的巢穴“单间”,也都大致呈六边形。那么,这些小小的昆虫究竟是出于什么样的奇思妙想,才会设计出如此别具特色的蜂巢结构呢?
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答案是,它们其实啥都没想。
蜜蜂和黄蜂的祖先,本身是掘洞居住的蜂类(这类蜂,如泥蜂、熊蜂,都还住在泥土洞穴或者泥巴“罐子”里),在逐渐开始尝试用蜂蜡或者植物纤维筑巢之后,经过自然环境的持续选择,最终,最高效的筑巢方式在千百万次试错之后被留在了DNA中,成为了每只羽化的工蜂自带的“出厂设置”。
选择六边形的理由,其实也很简单:虽然建造复杂,但六边形是一种非常科学和经济的选择。这种形态的蜂房,能够使每个单元都紧密排列在一起,不留任何空隙的同时最大化每个单元面积。而且,六边形还可以使蜂巢更加稳固,因为每个六边形都有六个相邻的单元支撑着,不容易变形或者破裂。
无疑,在演化初期,蜜蜂的祖先很可能像泥蜂等蜂类一样,制造出类似于地下洞穴的圆形蜂房,但很快会出现以下问题:圆形虽然可以最大化每个单元面积,但是却会留下很多空隙,导致浪费空间和材料。而且,圆形只有两个相邻的单元支撑着,很容易被压扁或者碎裂。
之后,为了减少建材浪费(毕竟用的是自己辛苦产的蜂蜡),这种单元会逐渐向多边形演化,比如方形。不过,方形虽然可以紧密排列在一起,不留空隙,但是却会减少每个单元面积。而且,方形只有四个相邻单元支撑着,也不够稳固。于是,经过漫长的调整适应,六边形蜂房就成为了蜂巢的“标准模式”。
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值得一提的是,在野外,蜂巢的选址也有讲究:蜜蜂会通过感知地球的磁场和太阳的位置进行定位,将蜂巢建造在朝南或者东南的方向(在北半球),以避免直接受到烈日和风雨的侵袭。
另外,所有蜂房都会与地面形成一定倾角,以免其中的卵、幼虫、蛹和蜂蜜流出。不过,自从人类发明了蜂箱之后,有了“广厦千万间”的家养蜜蜂就不必再担心这些问题,只需要“拎包入住”就好了。
02 活体“空调”
由于蜜蜂巢穴的体量巨大,大规模生物活动自然会形成大量废热。而且,空气长时间滞留也容易降低含氧量,滋生有害微生物。因此,就像一切复杂建筑物一样,蜂巢也必须通风到位。
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当然,蜜蜂不像人类那样能给自己的家装空调,不过这不是问题:因为工蜂们自己就是空调——在温度升高到一定程度后,一部分工蜂会组织起来,通过扇动翅膀的方式加速蜂巢的空气流通,从而带走热量。如果温度继续升高,还会派出外勤工蜂去寻找水源,将水洒在蜂巢内,利用蒸发作用吸热降温。这些手段让蜂巢足以在一定程度上抵御炎热。
不过,随着近年来极端高温变得日益频繁,蜜蜂的这些“土办法”也有不顶用的时候,过高的气温会杀死蜜蜂,伤害幼虫和卵。在这种情况下,对人工养殖的蜜蜂,有必要采取将蜂箱带到荫凉地带、人工为蜂箱降温等手段,以确保蜂群的安全。
值得一提的是,在气温过低时,蜜蜂也会通过紧密地抱在一起,通过同时振动肌肉产生热的方法“抱团取暖”,这种招数在极端情况下也被用于抵御外敌——比如凶暴的虎头蜂。
作为大型掠食蜂类,虎头蜂可以轻而易举地杀死单个蜜蜂,而蜜蜂的蛰刺却难以对其造成伤害。在这种情况下,蜜蜂有时会组织起来,将虎头蜂强行围住并提升温度,把不够耐热的掠食者直接热死。
03 导航技术与“舞蹈语言”
对于社会性昆虫而言,导航是至关重要的——如果这项工作做不好,很可能会出现严重的问题。毕竟,社会性昆虫单个个体的应变能力非常有限,很容易被“程序bug”整得死去活来。
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一个典型的例子就是蜜蜂那些倒霉的小个子亲戚:蚂蚁,这些普遍没有翅膀的小个子膜翅目昆虫在行动时相当依赖信息素路标,结果很容易因为标记被破坏而陷入混乱,比如著名的“蚂蚁死亡漩涡”现象。
不过,对于蜜蜂而言,这种问题倒是不那么严重:与只有繁殖蚁才能长出一次性翅膀的蚂蚁不同,蜜蜂们可是全体“空军”。由于需要长距离飞行,自然也不能依赖在地面上留下的信息素痕迹,它们拥有更加复杂有效的导航方法。
最主要的导航手段,自然是视觉。蜜蜂有着较为优秀的视觉,虽然比不上蜻蜓这样的全职空中猎手,但也足以接收大部分可见光和一部分紫外光,从而分辨参照物,并且通过观察花朵形状判断这是否是自己需要的花蜜、花粉来源。
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另外,蜜蜂也可以通过嗅觉辅助定位,这是大量以花蜜为食的昆虫的“基本功”。在动植物漫长的共同演化过程中,形成了花朵复杂多变的香味,这就方便了传粉动物定位特定的花种。
不过,和人类的航海者一样,蜜蜂最擅长的定位手段,还是对太阳位置与角度进行观测,并以此作为导航标准。
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而在互相传递信息(比如蜜源距离和方位,危险有毒物质位置)时,蜜蜂则会采用“舞蹈”的方式:它们会在蜂巢上绕圈、摇动腹部,通过不同的肢体动作来传达不同的含义。这种“舞蹈”通常与太阳导航密切相关——蜜蜂会利用“8”字型绕圈的方式,描述出蜜源与太阳之间的夹角,方便同伴找到目的地。
当然,蜜蜂的“天才”表现不止如此,更多惊艳技能还是留待我们下次再慢慢细聊吧!
供稿单位:重庆科技馆
作者:索何夫,科普科幻作家,曾获中国科幻星云奖中篇小说银奖
审核专家:黄河、李春藜、徐晓萍
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来源: 重庆市科学技术协会