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版納植物園揭示蜜蜂搖擺舞的“觀眾效應(yīng)”
蜜蜂搖擺舞被譽為動物界最精妙的通訊語言之一，搖擺舞的持續(xù)時間、搖擺次數(shù)、角度能精確指示食物的距離、方向、質(zhì)量等信息。中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)此前的研究表明，蜜蜂并不是天生就具有通過搖擺舞準確編碼食物源信息的能力，幼蜂需要通過向成蜂學(xué)習(xí)后才能獲得這種能力，該論文以封面文章的形式發(fā)表在國際頂級期刊《科學(xué)》(Science)。
針對蜜蜂搖擺舞長期以來被視作“單向傳遞食物方位”的固定行為，我國科學(xué)家領(lǐng)銜的國際合作團隊最新研究再次顛覆這一傳統(tǒng)認知：蜜蜂搖擺舞并非刻板指令，而是會根據(jù)“觀眾”數(shù)量動態(tài)調(diào)整信息精度，相關(guān)成果于近日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)在線發(fā)表，為解讀動物社會通訊機制提供了全新視角。
該研究由版納植物園董詩浩研究員團隊主導(dǎo)，聯(lián)合美國加州大學(xué)圣迭戈分校、英國倫敦瑪麗女王大學(xué)等國際頂尖團隊共同完成。團隊通過控制蜂巢內(nèi)“觀眾”數(shù)量與年齡結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)觀測蜜蜂搖擺舞行為變化，首次證實：跟隨者的數(shù)量與適齡性，直接決定搖擺舞傳遞方向、距離信息的精準度，揭開了動物通訊雙向互動的演化密碼。
顛覆認知：搖擺舞不是“獨角戲”，而是“互動演出”
蜜蜂發(fā)現(xiàn)蜜源后，會在蜂巢內(nèi)跳8字型“搖擺舞”：舞蹈角度對應(yīng)太陽方位傳遞方向，搖擺時長對應(yīng)蜜源距離。學(xué)界以往普遍認為，這套行為是固定不變的單向信號，僅由舞者向同伴傳遞信息，不受接收者“觀眾”的影響。
研究團隊設(shè)計對照實驗，人為調(diào)控蜂巢舞蹈區(qū)的蜜蜂數(shù)量，這些蜜蜂全是由20日齡以上的成年蜜蜂組成，它們都具備外出采蜜、跳舞和與舞者互動，即能讀懂舞蹈蜂所表達的蜜源信息的能力(有效觀眾)。結(jié)果顯示：當(dāng)觀眾充足時，蜜蜂搖擺舞角度更精準、擺動時長更穩(wěn)定，食物方位信息傳遞誤差極小;當(dāng)觀眾稀少時，舞蹈蜂的舞蹈精度會大幅降低，搖擺角度散亂、擺動時長波動明顯。
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：只認“有效觀眾”，總數(shù)再多也無用
團隊進一步實驗發(fā)現(xiàn)，舞蹈蜂能精準區(qū)分“有效觀眾”與“無效觀眾”：剛羽化的幼蜂不具備外出采蜜的能力，也不會與成蜂互動(無效觀眾)，當(dāng)舞蹈區(qū)的成蜂被全部替換成剛羽化的幼蜂時，本來跳舞的蜜蜂不再跳了，只有成蜂的數(shù)量達到一定程度后舞蹈蜂才開始跳舞。比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)觀眾總數(shù)保持不變，采集蜂的舞蹈積極性隨著成蜂比率的增加而提高，其搖擺舞對食物方向與距離信息編碼的精度隨之增高，即搖擺舞的響應(yīng)不僅僅是取決于觀眾的數(shù)量，更取決于觀眾的質(zhì)量。
此外，團隊觀測到舞蹈蜂的“尋找觀眾行為”：跟隨者變少時，舞蹈蜂會在巢脾上通過擴大活動范圍、原本連續(xù)流暢的舞蹈經(jīng)常出現(xiàn)不規(guī)律的停頓，舞蹈蜂無法只專注自己本身的舞蹈，而是需要在舞蹈區(qū)不停的游走以尋找有效觀眾，這一行為直接加劇了舞蹈精度的波動，是通訊行為適應(yīng)性的直觀體現(xiàn)。
科學(xué)意義：改寫動物通訊認知，助力生態(tài)保護與養(yǎng)蜂產(chǎn)業(yè)
該研究首次證明，蜜蜂搖擺舞是受社會反饋調(diào)控的雙向互動行為，而非單向刻板信號，填補了昆蟲社會通訊機制研究的空白。董詩浩研究員表示，這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了對蜜蜂認知能力、社會行為演化的理解，更為動物通訊研究提供了新范式。
蜜蜂是全球最重要的傳粉昆蟲，維系著生態(tài)平衡與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。該成果有助于解析蜂群崩潰、傳粉效率下降等生態(tài)問題，為科學(xué)養(yǎng)蜂、提升農(nóng)作物授粉率、保護野生蜜蜂種群提供理論支撐。
審稿專家評價，這項研究設(shè)計精妙、結(jié)論嚴謹，徹底改寫了學(xué)界對蜜蜂搖擺舞的傳統(tǒng)認知，揭示了無脊椎動物社會通訊的復(fù)雜性與適應(yīng)性，是動物行為學(xué)領(lǐng)域的重要突破。
研究論文以“觀眾塑造了蜜蜂搖擺舞的信息內(nèi)容(The audience shapes the information content of the honey bee waggle dance)”為題發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》PNAS上，同時被PNAS選為該期最有趣的文章之一進行了專題報道。版納植物園已出站博士后林濤博士為論文第一作者，版納植物園董詩浩研究員和譚墾研究員、美國加州大學(xué)圣迭戈分校James Nieh教授和英國倫敦大學(xué)Lars Chittka教授為共同通訊作者。該研究工作得到了版納植物園和國家自然科學(xué)基金委的資助。
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