說起蜜蜂,一般人最先想到的,應該是香甜的花蜜。但蜜蜂的本事,遠遠超乎你的想象,釀蜜只是最不值一提的一項。筑造六邊形蜂巢、調節蜂巢溫度、通過太陽夾角定位、舞蹈傳信……每樣單拎出來都讓人嘆服不已。
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01 蜂巢的建筑學
蜜蜂是了不起的建筑設計師,擁有高超的數學計算能力,所建造的蜂巢每個“單間”都是六邊形。其實,不僅僅是蜜蜂,它的一些掠食性近親,比如黃蜂,用植物纖維“糊”出來的巢穴“單間”,也都大致呈六邊形。那么,這些小小的昆蟲究竟是出于什么樣的奇思妙想,才會設計出如此別具特色的蜂巢結構呢?
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答案是,它們其實啥都沒想。
蜜蜂和黃蜂的祖先,本身是掘洞居住的蜂類(這類蜂,如泥蜂、熊蜂,都還住在泥土洞穴或者泥巴“罐子”里),在逐漸開始嘗試用蜂蠟或者植物纖維筑巢之后,經過自然環境的持續選擇,最終,最高效的筑巢方式在千百萬次試錯之后被留在了DNA中,成為了每只羽化的工蜂自帶的“出廠設置”。
選擇六邊形的理由,其實也很簡單:雖然建造復雜,但六邊形是一種非常科學和經濟的選擇。這種形態的蜂房,能夠使每個單元都緊密排列在一起,不留任何空隙的同時最大化每個單元面積。而且,六邊形還可以使蜂巢更加穩固,因為每個六邊形都有六個相鄰的單元支撐著,不容易變形或者破裂。
無疑,在演化初期,蜜蜂的祖先很可能像泥蜂等蜂類一樣,制造出類似于地下洞穴的圓形蜂房,但很快會出現以下問題:圓形雖然可以最大化每個單元面積,但是卻會留下很多空隙,導致浪費空間和材料。而且,圓形只有兩個相鄰的單元支撐著,很容易被壓扁或者碎裂。
之后,為了減少建材浪費(畢竟用的是自己辛苦產的蜂蠟),這種單元會逐漸向多邊形演化,比如方形。不過,方形雖然可以緊密排列在一起,不留空隙,但是卻會減少每個單元面積。而且,方形只有四個相鄰單元支撐著,也不夠穩固。于是,經過漫長的調整適應,六邊形蜂房就成為了蜂巢的“標準模式”。
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值得一提的是,在野外,蜂巢的選址也有講究:蜜蜂會通過感知地球的磁場和太陽的位置進行定位,將蜂巢建造在朝南或者東南的方向(在北半球),以避免直接受到烈日和風雨的侵襲。
另外,所有蜂房都會與地面形成一定傾角,以免其中的卵、幼蟲、蛹和蜂蜜流出。不過,自從人類發明了蜂箱之后,有了“廣廈千萬間”的家養蜜蜂就不必再擔心這些問題,只需要“拎包入住”就好了。
02 活體“空調”
由于蜜蜂巢穴的體量巨大,大規模生物活動自然會形成大量廢熱。而且,空氣長時間滯留也容易降低含氧量,滋生有害微生物。因此,就像一切復雜建筑物一樣,蜂巢也必須通風到位。
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當然,蜜蜂不像人類那樣能給自己的家裝空調,不過這不是問題:因為工蜂們自己就是空調——在溫度升高到一定程度后,一部分工蜂會組織起來,通過扇動翅膀的方式加速蜂巢的空氣流通,從而帶走熱量。如果溫度繼續升高,還會派出外勤工蜂去尋找水源,將水灑在蜂巢內,利用蒸發作用吸熱降溫。這些手段讓蜂巢足以在一定程度上抵御炎熱。
不過,隨著近年來極端高溫變得日益頻繁,蜜蜂的這些“土辦法”也有不頂用的時候,過高的氣溫會殺死蜜蜂,傷害幼蟲和卵。在這種情況下,對人工養殖的蜜蜂,有必要采取將蜂箱帶到蔭涼地帶、人工為蜂箱降溫等手段,以確保蜂群的安全。
值得一提的是,在氣溫過低時,蜜蜂也會通過緊密地抱在一起,通過同時振動肌肉產生熱的方法“抱團取暖”,這種招數在極端情況下也被用于抵御外敵——比如兇暴的虎頭蜂。
作為大型掠食蜂類,虎頭蜂可以輕而易舉地殺死單個蜜蜂,而蜜蜂的蟄刺卻難以對其造成傷害。在這種情況下,蜜蜂有時會組織起來,將虎頭蜂強行圍住并提升溫度,把不夠耐熱的掠食者直接熱死。
03 導航技術與“舞蹈語言”
對于社會性昆蟲而言,導航是至關重要的——如果這項工作做不好,很可能會出現嚴重的問題。畢竟,社會性昆蟲單個個體的應變能力非常有限,很容易被“程序bug”整得死去活來。
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一個典型的例子就是蜜蜂那些倒霉的小個子親戚:螞蟻,這些普遍沒有翅膀的小個子膜翅目昆蟲在行動時相當依賴信息素路標,結果很容易因為標記被破壞而陷入混亂,比如著名的“螞蟻死亡漩渦”現象。
不過,對于蜜蜂而言,這種問題倒是不那么嚴重:與只有繁殖蟻才能長出一次性翅膀的螞蟻不同,蜜蜂們可是全體“空軍”。由于需要長距離飛行,自然也不能依賴在地面上留下的信息素痕跡,它們擁有更加復雜有效的導航方法。
最主要的導航手段,自然是視覺。蜜蜂有著較為優秀的視覺,雖然比不上蜻蜓這樣的全職空中獵手,但也足以接收大部分可見光和一部分紫外光,從而分辨參照物,并且通過觀察花朵形狀判斷這是否是自己需要的花蜜、花粉來源。
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另外,蜜蜂也可以通過嗅覺輔助定位,這是大量以花蜜為食的昆蟲的“基本功”。在動植物漫長的共同演化過程中,形成了花朵復雜多變的香味,這就方便了傳粉動物定位特定的花種。
不過,和人類的航海者一樣,蜜蜂最擅長的定位手段,還是對太陽位置與角度進行觀測,并以此作為導航標準。
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而在互相傳遞信息(比如蜜源距離和方位,危險有毒物質位置)時,蜜蜂則會采用“舞蹈”的方式:它們會在蜂巢上繞圈、搖動腹部,通過不同的肢體動作來傳達不同的含義。這種“舞蹈”通常與太陽導航密切相關——蜜蜂會利用“8”字型繞圈的方式,描述出蜜源與太陽之間的夾角,方便同伴找到目的地。
當然,蜜蜂的“天才”表現不止如此,更多驚艷技能還是留待我們下次再慢慢細聊吧!
供稿單位:重慶科技館
作者:索何夫,科普科幻作家,曾獲中國科幻星云獎中篇小說銀獎
審核專家:黃河、李春藜、徐曉萍
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來源: 重慶市科學技術協會