蜜蜂減少，人類和生態(tài)將陷入災(zāi)難

王曉冰

每年的3月3日是世界野生動植物日，知道這個日子的人可能并不多！進(jìn)入3月，江南草長，雜花生樹，群鶯亂飛，田野和郊外百花爭艷，引來蜂蝶翩翩，采花釀蜜。因此，話題的主角非蜜蜂莫屬。

蜜蜂真的減少了

中國科學(xué)院動物所研究發(fā)現(xiàn)，最近10年以來，中國的蜜蜂已經(jīng)減少了10%左右。這并非中國獨(dú)有的現(xiàn)象，很可能是全球的一種現(xiàn)象。美國科學(xué)院的研究和對養(yǎng)蜂人的調(diào)查表明，在最近10年時間，每年冬天美國都會損失數(shù)量極大的蜜蜂，初步估計是，美國的野生蜂群每年數(shù)量減少約為30%左右。對此，研究人員創(chuàng)造了一個術(shù)語來表示蜜蜂的消失和減少，即蜜蜂蜂群衰竭失調(diào)（CCD）。

為什么會出現(xiàn)這種情況？研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化、棲息地喪失、病原體侵害、農(nóng)藥污染等諸多因素都有可能導(dǎo)致蜜蜂的減少。

首先，氣候變暖導(dǎo)致物候發(fā)生了變化，這種變化會破壞蜜蜂和植物之間生死相依緊密相聯(lián)的生態(tài)關(guān)系。其次，環(huán)境污染，包括空氣污染、水體污染，以及人類大量使用農(nóng)藥化肥等會造成蜜蜂的大量死亡。其三，人類自身對土地資源急劇擴(kuò)張占用，如工業(yè)用地、商業(yè)用地，甚至農(nóng)業(yè)用地等，占據(jù)了大量原有的蜜蜂棲息地，使得蜜蜂居無所依。此外，外來物種，如外來蜜蜂的引進(jìn)，以及外來植物的引進(jìn)，都可以導(dǎo)致當(dāng)?shù)赝练涞氖澄餃p少，最終導(dǎo)致土蜂的消失。當(dāng)然，一些致病微生物的侵襲也是蜜蜂逐年減少的原因之一。

在上述蜜蜂減少原因中，研究得比較細(xì)致的是農(nóng)藥（殺蟲劑）的使用、外來物種入侵和病原體對蜜蜂的侵襲。以農(nóng)藥使用為例，研究人員發(fā)現(xiàn)，人類使用的農(nóng)藥正在成為蜜蜂致命的殺手，這些殺手被包裝成“糖衣炮彈”，讓蜜蜂在溫柔甜蜜中喪生。由于意識到殺蟲劑可能殺死蜜蜂，自2013年以來，3種新煙堿類殺蟲劑——噻蟲胺、吡蟲啉和噻蟲嗪在歐盟受到限制使用。但是，也有研究表明，包括這三種殺蟲劑在內(nèi)的農(nóng)藥不可能導(dǎo)致蜜蜂死亡，因?yàn)槿绻鄯溆羞x擇，它們能躲避花蜜中的新煙堿類殺蟲劑。

為了弄清這一點(diǎn)，英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的賴特研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了研究，證明蜜蜂和一種大黃蜂會偏好含有新煙堿的糖溶液，這可能正是讓它們中毒死亡的原因。賴特團(tuán)隊(duì)為蜜蜂和一種大黃蜂提供了糖溶液，其中，一些溶液含有的新煙堿濃度水平與在經(jīng)處理的作物的花蜜中發(fā)現(xiàn)的濃度相似。結(jié)果表明，大黃蜂和蜜蜂都偏好一些被殺蟲劑污染過的溶液，這取決于特定的化合物及其濃度。同時，蜜蜂偏好吡蟲啉和噻蟲嗪，對噻蟲胺沒有偏愛。這個研究提示，當(dāng)新煙堿類殺蟲劑污染花蜜并且花蜜所含的糖分又達(dá)一定濃度時，蜜蜂就無法識別這樣的花蜜是否有害，而是把它們當(dāng)作美味佳肴來享受，還會導(dǎo)致蜜蜂攝入比此前發(fā)現(xiàn)的更高劑量的新煙堿類殺蟲劑，結(jié)果造成嚴(yán)重中毒而死亡。

農(nóng)藥如何致死蜜蜂？

農(nóng)藥致死蜜蜂有多種方式，一是直接殺死蜜蜂；二是導(dǎo)致蜜蜂神經(jīng)混亂而死亡；三是改變蜜蜂的多種行為方式，讓其覓食困難和難以躲避天敵而死亡。

氟蟲腈是一種高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，正確使用對哺乳動物沒有不良影響。氟蟲腈對害蟲以胃毒作用為主，兼有觸殺和一定的內(nèi)吸作用，作用機(jī)理在于阻礙昆蟲γ-氨基丁酸控制的氯化物代謝，對蚜蟲、葉蟬、飛虱、鱗翅目幼蟲、蠅類和鞘翅目等重要害蟲有很高的殺蟲活性，但是對作物無藥害，可用于防治玉米根葉甲、金針蟲、地老虎、小菜蛾、菜粉蝶、稻薊馬等，而且持續(xù)效果時間長。但是，氟蟲腈對蜜蜂有劇毒。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究員鄭永權(quán)等人發(fā)現(xiàn)，蜜蜂僅僅微量接觸，就會導(dǎo)致蜜蜂整箱整箱地死亡。

蘇格蘭鄧迪大學(xué)的康諾林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一些殺蟲劑在達(dá)到環(huán)境相關(guān)濃度時會造成蜜蜂大腦神經(jīng)功能失常。例如，新煙堿和有機(jī)磷酸酯是已被發(fā)現(xiàn)影響昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)信號傳遞的兩類殺蟲劑。在實(shí)地研究時，康諾林等人獲得了來自蜜蜂大腦中神經(jīng)元的全部細(xì)胞記錄，發(fā)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中兩種廣泛使用的殺蟲劑“吡蟲啉”和“噻蟲胺”通過激發(fā)新煙堿受體來損害神經(jīng)元的可激發(fā)性。當(dāng)這種情況發(fā)生后，蜜蜂的行為變得古怪起來，甚至?xí)菜涝谡系K物上，原因在于，它們的大腦神經(jīng)指揮中樞和神經(jīng)信號發(fā)生了錯亂。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園的譚墾研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，吡蟲啉能讓蜜蜂的定向能力受損，從而讓它們的采集頻率和成功返回蜂巢的比例減少，也減少了對群體的食物供給。同時，吡蟲啉還能改變蜜蜂對糖濃度的反應(yīng)閾值，減少其對高質(zhì)量食源的舞蹈強(qiáng)度，從而讓蜂群的采蜜量減少。

此外，蜜蜂采蜜時除了考慮食物質(zhì)量外，還要評估捕食風(fēng)險，它們一般要避開有危險的食源處覓食，如避開有蜘蛛和螳螂的花朵，而且東方蜜蜂能有意識地減少到天敵胡蜂存在的人工食源地覓食。但是，吡蟲啉擾亂蜜蜂的大腦神經(jīng)后，則會減少對天敵的警惕，前往這些危險地采蜜，結(jié)果導(dǎo)致被天敵捕殺。

僅僅是人類不加區(qū)分和大量地使用農(nóng)藥，就有可能通過上述方方面面途徑導(dǎo)致蜜蜂死亡。當(dāng)蜜蜂死亡和減少不斷擴(kuò)大，就不僅是人類的重大損失，也是生態(tài)的重大災(zāi)難。這些后果可以從蜜蜂對人類和生態(tài)的貢獻(xiàn)體現(xiàn)出來。

蜜蜂多樣性創(chuàng)造美味果實(shí)

蜜蜂和鳥類、蝙蝠、蒼蠅、蝴蝶等屬于傳粉動物，它們對作物的授粉不只對人類有益，對整個生態(tài)都有不可低估的影響，通過它們傳粉結(jié)出的果實(shí)不只養(yǎng)活人類，還能養(yǎng)活其他生物，直接和間接推進(jìn)自然的演化，甚至改變自然演化的方向。美國農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)顯示，傳粉生物參與生產(chǎn)了養(yǎng)活全球1/3人口的糧食；傳粉生物85%以上的授粉是蜜蜂來完成的。因此，蜜蜂的對糧食和果實(shí)的生產(chǎn)貢獻(xiàn)最大。

目前，人類命名的蜜蜂約有1370種，還有近一半的蜜蜂沒有被命名。粗略估計，全球有2500多種蜜蜂物種給植物授粉。通過蜜蜂的授粉作用，農(nóng)作物的產(chǎn)量能夠大幅提高，品種質(zhì)量也會得到明顯改善。多年的研究數(shù)據(jù)顯示，蜜蜂的授粉作用能夠使得油菜增產(chǎn)15%～20%，果樹增產(chǎn)20%～30%，而且能夠提高果實(shí)的質(zhì)量。

如同生物和生態(tài)多樣性是世界存在和可持續(xù)發(fā)展的根本保證一樣，蜜蜂的多樣性也是保證果實(shí)增產(chǎn)和品質(zhì)良好的基本條件之一。美國研究人員剛剛發(fā)布的一項(xiàng)研究表明，人們種植作物的多樣性和蜜蜂的多樣性可以相互保證作物產(chǎn)品高質(zhì)量和高產(chǎn)量。研究人員觀察了美國加利福尼亞州中部的15個農(nóng)場，一些農(nóng)場僅種植草莓，一些農(nóng)場混合種植了草莓、花椰菜、樹莓和甘藍(lán)?；旌显苑N作物的農(nóng)場能吸引更多種類的蜜蜂為作物傳花授粉，這些蜜蜂中包括歐洲蜜蜂和本土野生蜜蜂。而僅僅種植著草莓的田地里只有歐洲蜜蜂在授粉。當(dāng)觀察地點(diǎn)位于自然植物園附近時，蜜蜂物種多樣性進(jìn)一步增加。果實(shí)采摘后的品嘗表明，來自多樣化種植農(nóng)場的草莓更飽滿、結(jié)實(shí)、味道更好，而且果實(shí)更對稱，這些特性讓農(nóng)民更容易銷售這些水果。來自單一作物種植農(nóng)場的草莓相對于多樣化種植農(nóng)場的草莓在味道、果實(shí)飽滿和形狀方面都遜色一些。

研究人員推論，不止是草莓，其他農(nóng)作物的果實(shí)和產(chǎn)量也會受益于多樣化的種植，因?yàn)槟芪鄻踊拿鄯涫诜?。在美國，?jīng)過馴養(yǎng)的歐洲蜜蜂可以在各種各樣的情況下對作物授粉，但本土野生蜜蜂需要本土的棲息地。因此，為了讓作物的果實(shí)更好，應(yīng)當(dāng)采取在莊稼中間種植灌木籬墻的方法來吸引蜜蜂，并且需要多樣化地種植作物，使得與自然環(huán)境隔離的農(nóng)場能夠以作物的多樣性來吸引更多品種的蜜蜂傳花授粉。

蜜蜂如何讓水果顏值高味道好？

過去的研究只是籠統(tǒng)地稱，經(jīng)過蜜蜂傳粉可以讓作物果實(shí)的色香味俱全，但是，蜜蜂是如何做到這一點(diǎn)的，卻不甚了了?，F(xiàn)在，德國歌廷根大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)家特賈·斯昂克的團(tuán)隊(duì)初步解開了這個謎。斯昂克首先在印度尼西亞發(fā)現(xiàn)，在生活著更多蜜蜂的地方，咖啡不僅產(chǎn)量更高，咖啡豆形狀不均勻等畸形現(xiàn)象也明顯減少。他們認(rèn)為，這是蜜蜂的授粉起了作用，于是決定通過蜜蜂對草莓授粉來進(jìn)一步證實(shí)這個推論。

草莓這種果實(shí)既可以經(jīng)昆蟲或風(fēng)媒傳粉，也可以自花授粉。從結(jié)構(gòu)來看，每顆草莓都是許多小型果實(shí)組成的多果實(shí)集合體，因此無論是自花授粉還是蜜蜂授粉，都應(yīng)當(dāng)把花粉傳授到每個花朵內(nèi)的約200個子房中，這樣的果實(shí)才會飽滿和味好。如果依靠自花授粉，未必能使這200個子房都獲得授粉，但是，如果靠蜜蜂授粉，就有可能讓這200個子房都能授粉，因而結(jié)出的果實(shí)會更好。

從這個假設(shè)出發(fā)，斯昂克選擇了9種主要的草莓品種種植在一個實(shí)驗(yàn)農(nóng)場內(nèi)，同時在農(nóng)場內(nèi)放養(yǎng)了許多野生蜜蜂和家養(yǎng)蜜蜂，這顯然引進(jìn)了蜜蜂多樣性要素。結(jié)果表明，與風(fēng)媒授粉的草莓相比，蜜蜂授粉的草莓不僅更加鮮艷、明亮，而且出現(xiàn)畸形的情況更少，果實(shí)更結(jié)實(shí)。對于草莓來說，果實(shí)的結(jié)實(shí)似乎更為重要。與風(fēng)媒傳粉的草莓相比，蜜蜂傳粉的草莓保質(zhì)期長達(dá)近12小時。這點(diǎn)時間也許不值得稱道，但是，一般草莓僅僅經(jīng)過4天存儲后，超過90%就破相而難以出售。但是，如果有額外的12小時的保質(zhì)期，農(nóng)民的損失就會減少約11%。

蜜蜂授粉的草莓為何有這么好的品質(zhì)？斯昂克的研究結(jié)果給予了解釋。蜜蜂授粉提高水果質(zhì)量可能是因?yàn)樗环矫孀屗械男」麑?shí)都獲得了授粉，從而讓果實(shí)更結(jié)實(shí)一些；另一方面會刺激兩種主要的植物激素——生長素和赤霉酸產(chǎn)生。生長素可以促進(jìn)細(xì)胞的分裂和生長，從而增加草莓的重量和緊實(shí)度；赤霉酸則可以延遲草莓的軟化，以幫助水果對抗擦傷和霉菌。還有一個優(yōu)勢是蜜蜂傳粉的草莓更鮮艷。研究人員坦承尚不清楚蜜蜂授粉是如何影響水果顏色的，但是，草莓的顏值更高會吸引更多的蜜蜂和其他蟲媒前來采蜜和傳粉，這對于作物的產(chǎn)量和品質(zhì)又起到正面推動作用。

蜜蜂的傳粉如何優(yōu)于其他傳粉動物？

蜜蜂對草莓的傳粉只是在某種程度上揭示其傳粉的優(yōu)勢，結(jié)合其他作物和比較其他傳粉動物，就更能了解蜜蜂的傳粉優(yōu)勢是建立在與其他生物相互適應(yīng)和共生的演化進(jìn)程中。瑞士蘇黎世大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家丹尼爾·格維西團(tuán)隊(duì)最近發(fā)表在《自然通訊》上的一篇文章表明，傳粉昆蟲可以在短期內(nèi)加速油菜的近親野芥菜的進(jìn)化，而且進(jìn)化的方向和速度取決于傳粉昆蟲的種類。與食蚜蠅相比，由熊蜂（蜜蜂的一種）傳粉的野芥菜植株長得更大，開的花芳香氣味更濃郁，而且野芥菜的這種進(jìn)化速度只需要短短9代。

研究人員以3種傳粉方式對野芥菜的傳粉結(jié)果和繁殖進(jìn)行對比研究，第1種由熊蜂對野芥菜傳粉；第2種由食蚜蠅對野芥菜傳粉；第3種為對照組，由人工對野芥菜傳粉。在3組實(shí)驗(yàn)各進(jìn)行9代后，再測量野芥菜的一些表型性狀，如植株的大小，花瓣反射紫外光（蜜蜂由此可看到花）的面積和每朵花釋放芳香氣味的量等?？偟慕Y(jié)果顯示，熊蜂傳粉的野芥菜植株個體更大，能反射較多紫外光的花更多，花朵釋放的芳香味更濃郁；由食蚜蠅傳粉的野芥菜植株個體較小，花朵釋放的芳香氣味較淡，自花授粉的情況更多。原因在于，食蚜蠅傳粉的效率低，促使該實(shí)驗(yàn)組的野芥菜自花授粉增加，以適應(yīng)食蚜蠅傳粉的不足。這一點(diǎn)特別影響到野芥菜進(jìn)化的方向和質(zhì)量，因?yàn)檩^少有雜交的野芥菜無法或很少體現(xiàn)出雜交優(yōu)勢。

這些結(jié)果表明，野芥菜向不同方向進(jìn)化的機(jī)制是由傳粉昆蟲對植物的喜好決定的。在試驗(yàn)的后期，熊蜂更偏好采蜜由熊蜂傳粉的實(shí)驗(yàn)組野芥菜菜花，而較少采蜜由食蚜蠅傳粉的野芥菜菜花。這個研究提示，野芥菜已經(jīng)演化出適應(yīng)熊蜂的偏好。同時，傳粉動物只對野芥菜進(jìn)行9代傳花授粉就促使其性狀產(chǎn)生較大變化，說明在自然條件下，傳粉生物無論是在數(shù)量上和多元化上（包括多種傳粉動物和同一傳粉動物，如蜜蜂的多元化）都會促使作物和植物快速演化，其中蜜蜂的授粉更是促使作物快速演化的一個重要因素。

蜜蜂的身體結(jié)構(gòu)造就美妙果實(shí)

過去的研究表明，蜜蜂的行為特點(diǎn)有些類似人類，如蜜蜂的集體行為、信息傳遞和民主決策等，這些行為既決定了它們能采集到很多花粉來釀蜜，與此同時，也能為更多的作物傳粉，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。然而，自然的演化造就了蜜蜂身體結(jié)構(gòu)的變化，使其在適應(yīng)環(huán)境的同時，也利用自身的身體結(jié)構(gòu)讓其傳花授粉的效率更高，結(jié)果更好，這其中就有一個人們新近認(rèn)識的蜜蜂身上無數(shù)絨毛的作用。

蜜蜂是勤勞的工作者，主要是工蜂外出采蜜。人們常?？吹剑杉ǚ酆蟮拿鄯鋬芍缓笞闵蠑y帶著厚厚的花粉粒，有時候它們身體和腦袋上也沾滿了花粉，這些花粉其實(shí)就是掛在蜜蜂身上約300萬根絨毛上，這些密密麻麻的絨毛保證了蜜蜂能把花粉采集到手，而且能運(yùn)送回家。研究發(fā)現(xiàn)，一只工蜂一次外出覓食可以采集相當(dāng)于自身體重30%的花粉，它們身上的絨毛就相當(dāng)于一只只微小的勤勞的手。

在不停的采集過程中，蜜蜂還得移除采集到的花粉，其作用有二，一是移除的花粉可以落在其他花朵，從而完成授粉，因此蜜蜂是作物的“媒人”。準(zhǔn)確地說，是作物交配的推手和主宰者，從而讓作物“懷孕結(jié)子”；其二是，移除舊有的花粉，才會騰出手來采集新的花粉，并且移除的花粉是一次收集的過程，即把花粉收集到自己后腿上的花粉籃中。

蜜蜂是如何完成這些行為的呢？美國喬治亞理工學(xué)院的吉列爾莫·阿曼達(dá)研究團(tuán)隊(duì)用高速攝像機(jī)觀察蜜蜂的采集花粉的行為，發(fā)現(xiàn)蜜蜂是用足和口器（嘴）擦拭身體來收集和移除花粉，可以統(tǒng)稱為梳理行為。其中最關(guān)鍵的是其絨毛在不同身體部位分布的密度，讓絨毛產(chǎn)生了梳子般的功能，有效地完成收集和移除花粉的任務(wù)。

蜜蜂身體、復(fù)眼與前足上的毛間距是不同的，其身體和復(fù)眼上的毛與毛之間的距離與蒲公英花粉顆粒的大小相當(dāng)，這個毛間距使得花粉顆粒容易黏附在絨毛上。但蜜蜂前足跗節(jié)上的絨毛密度很小，毛與毛之間的距離比復(fù)眼和身體上的小5倍，這些極為致密的絨毛實(shí)際上就形成了花粉刷，能夠像梳子一樣把身體和復(fù)眼上的花粉顆粒梳下并有效收集起來，轉(zhuǎn)移到后足的花粉籃中。

采用高速攝像機(jī)定性定量的觀察發(fā)現(xiàn)，蜜蜂在3分鐘內(nèi)能從身上梳下并收集1.5萬顆花粉顆粒。這種高效的采集花粉顆粒的行為依賴的是前足上濃密的絨毛花粉刷。在高速攝像機(jī)下，研究人員還發(fā)現(xiàn)，蜜蜂的梳理行為更像設(shè)計好程序的機(jī)器人，蜜蜂不管身體上有沒有花粉，總是有規(guī)律地梳理身體，對復(fù)眼要梳理幾十下，每只足梳理6下，而且第一次梳理收集的花粉最多。

為了證實(shí)在高速攝像機(jī)下觀察到的現(xiàn)象，研究人員還設(shè)計了仿真蜜蜂足來模擬蜜蜂前足梳理復(fù)眼上的花粉的過程，證實(shí)這種梳理能夠有效收集花粉。但是給仿真蜜蜂足涂上蠟時，光滑無毛的仿真足收集的花粉比不涂蠟的仿真足少4倍。這說明，蜜蜂的絨毛花粉刷是其適應(yīng)自然而進(jìn)化的有力生存工具。

另一方面，花粉顆粒表面上的黏稠液體形成的花粉鞘也會幫助蜜蜂有效收集花粉顆粒，因?yàn)榛ǚ矍誓軌蛟黾踊ǚ鄣酿じ叫浴Ｔ谠囼?yàn)中研究人員把花粉鞘去除掉時，發(fā)現(xiàn)蜜蜂收集花粉的能力下降了50%。

這些結(jié)果表明，蜜蜂采集花粉是與植物相互適應(yīng)的過程，而且蜜蜂在不同的花朵上梳理花粉的行為也無意地完成了對作物的“蜜蜂受精”，促成了作物的聯(lián)姻和受孕，隨之而來的是果實(shí)的成熟，為人類和其他生物提供食物，也促進(jìn)自然的演化和維持生態(tài)平衡。

顯然，減少農(nóng)藥使用、阻止全球變暖、保護(hù)環(huán)境和減少人類用地的擴(kuò)張等，是保護(hù)蜜蜂，也是保人類和生態(tài)的有效辦法。

【責(zé)任編輯】趙新宇