小蜜蜂采集蜂遭遇危險(xiǎn)刺激后發(fā)出停止信號(hào)

董詩(shī)浩張琪王媛董坤譚墾

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所，昆明650201）

小蜜蜂采集蜂遭遇危險(xiǎn)刺激后發(fā)出停止信號(hào)

董詩(shī)浩張琪王媛董坤譚墾

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所，昆明650201）

停止信號(hào)是一種能讓蜜蜂舞蹈停止的抑制信號(hào)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)東、西方蜜蜂遭遇危險(xiǎn)刺激后都會(huì)產(chǎn)生停止信號(hào)。與營(yíng)穴居的東、西方蜜蜂不同，小蜜蜂營(yíng)露天生活，對(duì)于露天生活的蜜蜂遇危險(xiǎn)刺激后是否也會(huì)產(chǎn)生停止信號(hào)目前尚無報(bào)道。本研究中，我們先訓(xùn)練小蜜蜂的采集蜂到飼喂器采集糖水，然后用鑷子和黃金蟻模擬捕食危險(xiǎn)刺激小蜜蜂，記錄被攻擊后的小蜜蜂回巢后的反應(yīng)。結(jié)果顯示，小蜜蜂采集時(shí)被危險(xiǎn)刺激后，回巢后也會(huì)通過發(fā)出停止信號(hào)來警告同伴有采集危險(xiǎn)。

小蜜蜂；停止信號(hào)；危險(xiǎn)刺激；引起

蜜蜂是一種高度社會(huì)性昆蟲，個(gè)體之間存在著能分享信息和協(xié)調(diào)行動(dòng)的復(fù)雜的信息交流系統(tǒng)。蜜蜂使用“舞蹈語(yǔ)言”交流食物、水和筑巢地點(diǎn)等信息，收到信息的同伴又繼續(xù)通過舞蹈招募更多的同伴，這種激活信號(hào)使得蜜蜂的群體反應(yīng)效率大大提高。鑒于蜜蜂強(qiáng)有力的激活信號(hào)，同樣應(yīng)該有抑制信號(hào)的存在，科學(xué)家最早發(fā)現(xiàn)西方蜜蜂（Apis mellifera）會(huì)產(chǎn)生一種能抑制蜜蜂舞蹈的脈沖信號(hào)——stop signal[1]。停止信號(hào)是由工蜂收縮胸部肌肉引起，行為表現(xiàn)是發(fā)出信號(hào)的蜜蜂會(huì)壓低胸部貼在巢脾上或用其頭部撞擊其它的蜜蜂，尤其是正在跳舞的蜜蜂，導(dǎo)致跳舞蜜蜂舞蹈停止，蜜蜂收縮胸部肌肉的同時(shí)伴隨著產(chǎn)生一個(gè)人耳可聽見的脈沖聲音[1-5]。使用胡蜂、蜘蛛和鑷子刺激東、西方蜜蜂的采集蜂都能引起被刺激的蜜蜂回巢后發(fā)出停止信號(hào)[5，6]。另外，蜜蜂分蜂時(shí)找到理想筑巢地點(diǎn)的偵查蜂也會(huì)通過發(fā)出停止信號(hào)來抑制其它偵查蜂的舞蹈招募[3]。

目前蜜蜂停止信號(hào)在西方蜜蜂和東方蜜蜂上研究較多，東、西方蜜蜂都是營(yíng)穴居生活的蜜蜂，對(duì)于露天生活的小蜜蜂（Apis florea），在遭遇危險(xiǎn)刺激后回巢內(nèi)是否會(huì)產(chǎn)生停止信號(hào)，以及小蜜蜂的停止信號(hào)是否和東、西方蜜蜂的停止信號(hào)存在差異尚無報(bào)道。云南省擁有豐富的蜜蜂資源，本研究中，我們選擇露天生活的小蜜蜂為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過對(duì)小蜜蜂的采集蜂的危險(xiǎn)刺激，記錄和分析小蜜蜂遭遇采集危險(xiǎn)后是否也產(chǎn)生停止信號(hào)，并進(jìn)一步比較小蜜蜂的停止信號(hào)和東、西方蜜蜂的停止信號(hào)的區(qū)別。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：云南省西雙版納州納版河國(guó)家自然保護(hù)區(qū)3月份至6月份有大量野生小蜜蜂分布，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣把自己發(fā)現(xiàn)的小蜜蜂連蜂帶脾遷養(yǎng)到自己家附近，為本研究提供了充足的實(shí)驗(yàn)材料，本研究選擇三群群勢(shì)相當(dāng)?shù)男∶鄯錇閷?shí)驗(yàn)群。在小蜜蜂生活區(qū)域附近，我們觀察到有些花朵上有小蜜蜂的天敵黃金蟻（Oecophylla smaragdina），所以我們用鑷子和黃金蟻兩種方式進(jìn)行危險(xiǎn)刺激。

儀器設(shè)備：索尼相機(jī)（HDR-PJ790），微型麥克風(fēng)，耳機(jī)，吸瓶，試管，燒杯，天平，量筒，飼喂盤，顏色紙，剪刀，計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)器，鑷子等。

1.2 方法和步驟

通過用飼喂器訓(xùn)練的方法，招募三群小蜜蜂的采集蜂到飼喂器采集。飼喂器放置在距離小蜜蜂巢脾20米處，飼喂器內(nèi)盛50%的糖水，飼喂器下面放一張藍(lán)色的紙片。當(dāng)飼喂器上有3~5只采集穩(wěn)定的小蜜蜂后，用顏色筆分別進(jìn)行顏色標(biāo)記，其余小蜜蜂用吸瓶吸掉。被標(biāo)記的小蜜蜂安靜半小時(shí)后開始實(shí)驗(yàn)，先用鑷子靠近正在飼喂器采集糖水的小蜜蜂但不作任何刺激以此作為對(duì)照組，然后分別用鑷子和黃金蟻刺激目標(biāo)蜜蜂作為實(shí)驗(yàn)組。鑷子刺激的方法是用鑷子夾住正在飼喂器采集糖水的小蜜蜂的后腿，力度為剛好夾住小蜜蜂，夾住2 s后立即放開小蜜蜂。黃金蟻刺激的方法是用鑷子夾住黃金蟻的胸部，這樣黃金蟻的頭和足能自由活動(dòng)，再用鑷子夾著黃金蟻逐漸靠近正在飼喂器采集糖水的小蜜蜂，小蜜蜂看到天敵黃金蟻就會(huì)飛回巢內(nèi)。當(dāng)小蜜蜂回巢，隨即打開預(yù)先放置在小蜜蜂蜂巢前的相機(jī)，用連接相機(jī)的麥克風(fēng)靠近目標(biāo)蜜蜂，同樣的方法記錄對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組小蜜蜂回巢后的行為反應(yīng)和語(yǔ)音信號(hào)。用軟件Raven 1.5分析小蜜蜂語(yǔ)音信號(hào)的頻率和持續(xù)時(shí)間，用Microsoft Office Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Graphpad Prism5繪制圖表。

圖1鑷子和黃金蟻兩種危險(xiǎn)刺激引起的停止信號(hào)比較

2 結(jié)果與分析

通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，由于對(duì)照組沒有危險(xiǎn)刺激，將鑷子靠近正在采集糖水的小蜜蜂對(duì)其采集活動(dòng)沒有影響，回巢后也沒有記錄到小蜜蜂產(chǎn)生任何語(yǔ)音信號(hào)，部分小蜜蜂還繼續(xù)跳舞招募同伴。用鑷子夾后腿和黃金蟻攻擊兩種刺激后，被攻擊的小蜜蜂回巢后不會(huì)再跳舞，而是會(huì)發(fā)出語(yǔ)音信號(hào)，并且在巢內(nèi)停留時(shí)間增加，收到停止信號(hào)的蜜蜂舞蹈也相應(yīng)減少，判斷該語(yǔ)音信號(hào)為停止信號(hào)。比較用鑷子和黃金蟻兩種攻擊方式引發(fā)的停止信號(hào)的特征結(jié)果如圖1所示，兩種刺激方式所引起的停止信號(hào)的頻率沒有顯著差異（圖A，p= 0.068）；而兩種刺激方式產(chǎn)生的停止信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間存在顯著差異（圖B，p=0.001）。另外，通過比較停止信號(hào)的頻率和脈沖持續(xù)時(shí)間兩個(gè)特征，不難看出停止信號(hào)的頻率和脈沖持續(xù)時(shí)間有一定相關(guān)性，高頻率的停止信號(hào)，其脈沖持續(xù)時(shí)間較短，低頻率的停止信號(hào)，其脈沖持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

3 討論

蜜蜂的停止信號(hào)首先在西方蜜蜂上發(fā)現(xiàn)[1]。雖然早在1964年Esch就發(fā)現(xiàn)蜜蜂會(huì)發(fā)出一很短的尖叫聲（brief piping signal），但他認(rèn)為這個(gè)信號(hào)表達(dá)的是舞蹈跟隨蜂在向舞蹈蜂乞求食物（begging call）[7]。1993年, James Nieh在訓(xùn)練蜜蜂到飼喂器采集時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)飼喂器上蜜蜂擁擠時(shí)，蜂群內(nèi)產(chǎn)生一種奇特的聲音，這種聲音發(fā)出后蜜蜂跳舞的次數(shù)減少，他認(rèn)為蜜蜂發(fā)出的這種很短的尖叫聲其功能是阻止其它蜜蜂的舞蹈，首次提出“停止信號(hào)”假說[1]。隨后，Kirchner也指出正在跳舞的蜜蜂在接收到這個(gè)信號(hào)后舞蹈會(huì)很快停止，進(jìn)一步證實(shí)了“停止信號(hào)”假說[11]。Thomas.Seeley（2012）發(fā)現(xiàn)蜜蜂分蜂時(shí)產(chǎn)生停止信號(hào)起到交叉抑制的作用來加快群體決策[3]。譚墾等（2016）發(fā)現(xiàn)東方蜜蜂在飼喂器和巢門口遭遇危險(xiǎn)刺激后回巢內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生停止信號(hào)，并且信號(hào)的頻率和時(shí)間與危險(xiǎn)水平有關(guān)[6]。

很多動(dòng)物在遭遇危險(xiǎn)時(shí)都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這是一種經(jīng)進(jìn)化得來的高級(jí)能力[8-10]。不同的危險(xiǎn)水平，動(dòng)物發(fā)出的報(bào)警信號(hào)的強(qiáng)度也不同。以雞為例，當(dāng)危險(xiǎn)靠近，威脅程度增大時(shí)，雞發(fā)出的報(bào)警聲音也越短、越大，頻率也越低[10]。通過用危險(xiǎn)水平不同的兩種胡蜂攻擊東方蜜蜂，發(fā)現(xiàn)被攻擊的蜜蜂回巢會(huì)發(fā)出頻率和持續(xù)時(shí)間不同的兩種停止信號(hào)，并且該信號(hào)能抑制巢內(nèi)同伴的采集活動(dòng)，這就說明停止信號(hào)也具有了報(bào)警信號(hào)的作用[6]。本研究中，我們用鑷子夾后腿和黃金蟻攻擊兩種刺激后，被攻擊的小蜜蜂回巢后沒有舞蹈行為，而是發(fā)出停止信號(hào),說明停止信號(hào)也具有了報(bào)警信號(hào)的作用。

另外，通過比較小蜜蜂的停止信號(hào)和報(bào)道的東、西方蜜蜂的停止信號(hào)特征，發(fā)現(xiàn)小蜜蜂的停止信號(hào)頻率和脈沖持續(xù)時(shí)間都要更低、更短，原因可能是小蜜蜂和東、西方蜜蜂具有種特異性，東、西方蜜蜂是親緣關(guān)系很近的姐妹種，兩者都是營(yíng)穴居的，而小蜜蜂是營(yíng)露天生活的種類，和東、西方蜜蜂的親緣關(guān)系也較遠(yuǎn)，于是停止信號(hào)也存在差異，關(guān)于停止信號(hào)的進(jìn)化關(guān)系還需要進(jìn)一步研究。

[1]Nieh J.C..The stop signal of honey bees:reconsidering its message[J].Behavioral Ecology and Sociobiology,1993,33(1):51-56.

[2]Lau C.W.,J.C.Nieh.Honey bee stop-signal production:temporal distribution and effect offeeder crowding[J].Apidologie,2009,41 (1):87-95.

[3]Seeley T.D.,Visscher P.K.,Schlegel T,et al.Stop signals provide cross inhibition in collective decision-making by honeybee swarms[J].Science,2012,335(6064):108-111.

[4]Thom C.,D.C.Gilley,J.Tautz.Worker piping in honey bees (Apis mellifera):the behaviorof piping nectar foragers[J].Behavioral Ecology and Sociobiology,2003,53(4):199-205.

[5]Jack-McCollough R.T.,J.C.Nieh.Honeybees tune excitatory and inhibitory recruitment signalling to resource value and predation risk[J].Animal Behaviour,2015,110:9-17.

[6]Ken Tan,Shihao Dong,Xinyu Li,et al.Honey bee inhibitory signaling is tuned to threat severity and can act as a colony alarm Signal[J].PLoS Biology,2016,14(3):1-19.

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[11]Kirchner W.H..Vibrational signals in the tremble dance of the honeybee,Apis mellifera[J].Behavioral Ecology and Sociobiology, 1993,33(3):169-172.

Stop signals can be triggered in Apis florea foragers when attacked by threat

Dong Shihao,Zhang Qi,Wang Yuan,Dong Kun,Tan Ken
（Eastern Bee Research Institute of Yunnan Agricultural University,Kunming 650201）

Stop signal,is an inhibitory signal,which can stop honey bee dancing.It can be triggered by threat stimulus both in the open-nesting species of Apis mellifera and Apis cerana.Apis florea is a cavity-nesting specie and there is no evidence that Apis florea can produce stop signal when attacked by threat stimulus.In our research,we trained some Apis florea foragers to collect sucrose solution on feeder first,then attacked these bees by forceps and wave ant and recorded the behavior of attacked bees in nest.The result showed that Apis florea foragers can disseminate the dangerous information to nestmates by producing stop signals.

Apis florea;stop signal;threat stimulus;triggered

國(guó)家蜂產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資助（CARS-45-KXJ14）

董詩(shī)浩（1988-），男，博士在讀，研究方向?yàn)槊鄯渖飳W(xué)；張琪（1993-），男，在讀碩士，研究方向?yàn)槊鄯渖飳W(xué)；并列第一作者

譚墾，男，教授，博導(dǎo)，研究方向?yàn)槊鄯渖飳W(xué)，E-mail：kentan@xtbg.ac.cn