熊蜂也愛(ài)咖啡因

周紫彧 安建東│編譯

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所

近日，英國(guó)格林威治大學(xué)等單位科研人員合作在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表論文，發(fā)現(xiàn)飼喂咖啡因有助于熊蜂找到含有目標(biāo)氣味的花朵，并且能夠提高熊蜂的記憶和學(xué)習(xí)能力。

首先，研究人員將新買(mǎi)的、沒(méi)有訪(fǎng)花經(jīng)驗(yàn)熊蜂的原有飼喂器去掉，分3種方式飼喂，第一箱熊蜂只提供蔗糖溶液（簡(jiǎn)稱(chēng)糖處理組），第二箱提供含有草莓花氣味的蔗糖溶液（簡(jiǎn)稱(chēng)氣味處理組），第三箱提供含有咖啡因和草莓花氣味的蔗糖溶液（簡(jiǎn)稱(chēng)咖啡因處理組）。然后將蜂箱放入沒(méi)有窗戶(hù)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行飛行選擇實(shí)驗(yàn)，用一根塑料軟管把蜂箱巢門(mén)和飛行箱連接起來(lái)，每一箱熊蜂連接一個(gè)飛行箱，飛行箱長(zhǎng)寬高分別為1.1、0.7和0.3m；前2天，在每個(gè)飛行箱內(nèi)放置2個(gè)只裝有蔗糖溶液的中性飼喂器，讓熊蜂習(xí)慣飛行活動(dòng)，并在取食熊蜂背板上貼上標(biāo)簽，用于后續(xù)選擇實(shí)驗(yàn)識(shí)別熊蜂；第3天開(kāi)始正式飛行選擇試驗(yàn)，移除飛行箱內(nèi)的中性飼喂器，每個(gè)飛行箱內(nèi)安裝8朵人工電子花，其中4朵花含有目標(biāo)氣味混合物（草莓花氣味），另外4朵花含有干擾氣味，用于對(duì)照；作為獎(jiǎng)勵(lì)回報(bào)，熊蜂訪(fǎng)問(wèn)每朵人工花都能吃到蔗糖混合溶液；同時(shí)，每個(gè)飛行箱內(nèi)每朵人工花都能夠自動(dòng)識(shí)別訪(fǎng)花熊蜂，每12秒自動(dòng)記錄一次，記錄數(shù)據(jù)可連接后臺(tái)軟件進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)重復(fù)4次，共計(jì)使用12箱熊蜂。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，咖啡因處理組的熊蜂首次訪(fǎng)問(wèn)草莓花氣味人工花的比例為70.4%，明顯高于糖處理組（44.8%）和氣味處理組（60.0%）?？Х纫蚴且环N植物生物堿，廣泛存在于咖啡屬和柑橘屬等植物花蜜中，已有研究表明，蜜蜂取食含有咖啡因的花蜜后，會(huì)更喜歡訪(fǎng)問(wèn)含咖啡因的花朵。本研究不同之處是目標(biāo)花朵不含咖啡因，也就是說(shuō)熊蜂訪(fǎng)問(wèn)目標(biāo)花朵后并沒(méi)有獲得咖啡因的回報(bào)，說(shuō)明在巢內(nèi)取食咖啡因可以增強(qiáng)熊蜂對(duì)目標(biāo)花氣味的記憶能力。另外，觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，隨著訪(fǎng)花次數(shù)的增加，三組熊蜂都對(duì)含有蔗糖溶液報(bào)酬的人工花朵越來(lái)越熟練，訪(fǎng)花速度越來(lái)越快，即熊蜂單次訪(fǎng)花持續(xù)時(shí)間和訪(fǎng)花間隔時(shí)間均隨著訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)的增加而減少，但取食咖啡因的熊蜂訪(fǎng)花速度更快，說(shuō)明咖啡因有助于提高熊蜂的學(xué)習(xí)能力。

在三組飼喂方式中，只取食蔗糖溶液的熊蜂首次尋找到目標(biāo)花朵的時(shí)間最短，這個(gè)結(jié)果和預(yù)期設(shè)想不一樣，目前無(wú)法解釋。此外，這只是一個(gè)在小空間內(nèi)進(jìn)行的飛行選擇實(shí)驗(yàn)，咖啡因是否可以增強(qiáng)熊蜂在更大范圍內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中尋找目標(biāo)花朵的能力仍無(wú)法確定，這些問(wèn)題都有待深入研究。

咖啡因?qū)π芊溆洃浐蛯W(xué)習(xí)能力的影響，在一些特殊作物授粉上具有一定的利用價(jià)值。例如，通過(guò)給熊蜂飼喂咖啡因和草莓、番茄等目標(biāo)作物特有的氣味物質(zhì)，訓(xùn)練熊蜂提高訪(fǎng)問(wèn)目標(biāo)作物的概率和訪(fǎng)花速度，從而提高熊蜂為目標(biāo)作物傳粉的服務(wù)能力。

（編譯自：Arnold et al.Bumble bees show an induced preference for flowers when primed with caffeinated nectar and a target floral odor.Current Biology,2021,https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.06.068）