蜜蜂和人类一样,都能辨别时间。
“我们最早怀疑这一点可以追溯到 20 世纪初,”曼努埃尔·吉安诺尼-古兹曼(Manuel Giannoni-Guzmàn)说,他是一名在范德比尔特大学研究时间感知的神经科学家。“有一位德国精神病学家会在花园里吃早餐,每天都有蜜蜂来找他的果酱。他注意到,即使在他没有食物的日子里,蜜蜂也会来。”
更不清楚的是它们是如何做到的。蜜蜂是高度社会化的动物,拥有各种不同的工作。有些外出觅食的蜜蜂每天都会离开蜂巢,而另一些则一生大部分时间都生活在黑暗、温暖的蜂巢内部。但它们似乎都遵循着同一个时钟。根据吉安诺尼-古兹曼领导的新研究,这在一定程度上是因为蜜蜂利用蜂箱本身的温度来计时。
继首次记录蜜蜂的作息时间之后,昆虫学家了解到,计时是蜜蜂收集食物的关键部分。花朵并非源源不断地产生花蜜——有些可能在早晨开始分泌,而有些则在下午变得香甜。
“如果你是一只蜜蜂,你可以去每一朵花,耗费大量精力,或许还能幸运地在花朵开放的时候采集到一点花蜜,”吉安诺尼-古兹曼说。“但你也可以学习那些花朵在一天中哪个时间段产生最多花蜜,并加以利用。”
内部时钟不仅仅用于安排日程:蜜蜂利用太阳的位置在花朵之间导航,为此,它们需要知道一天中的时间。众所周知,工蜂甚至会利用一种叫做“8 字舞”的方式分享优质食物来源的位置,这种舞蹈通过一系列舞步,根据太阳的位置来绘制飞行路线。舞者拥有如此敏锐的时钟,随着时间的推移,它会更新其舞蹈以适应太阳的移动。
“它们的脑就像一个日晷,”吉安诺尼-古兹曼说。
昼夜节律时钟至关重要,甚至可能处于生物多样性危机的心脏地带。去年的研究表明,新烟碱类杀虫剂,一种与传粉者数量下降有关的常见农药,会扰乱蜜蜂的内部时钟,并干扰它们的觅食和睡眠。(吉安诺尼-古兹曼也是该研究的作者。)
问题是:是什么设定了时钟?显而易见的答案是日光,但这并非全部。
在蜂箱深处,光线非常少,但生活在其中的蜜蜂却与那些冒险进入外部世界的姐妹们一样,遵循着相同的节律。
“众所周知,光线并不是唯一能够同步时钟的线索,”盖伊·布洛赫(Guy Bloch)说,他在耶路撒冷希伯来大学研究昆虫社会行为的进化和机制。他的研究此前曾表明,蜜蜂还利用社会线索来同步或“校准”它们的昼夜节律:蜂巢中心的蜜蜂对觅食者的振动甚至呼吸做出反应。“这是温度校准更有趣的原因之一。另一件事是,蜜蜂群落被认为是一个非常稳定的环境。”
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蜜蜂将蜂箱的内部温度精确地维持在约 95 华氏度(35 摄氏度),仅几度的差异就可能导致幼虫发育问题。但是,新研究表明,蜂巢的外部腔室确实会发生波动。
大多数实验是在 2012 年至 2015 年间进行的,当时吉安诺尼-古兹曼是波多黎各大学的研究生。在那里,他和几位合著者将温度监测器嵌入了蜂箱。他们不仅发现了温度周期,而且还发现了与外部空气不完全匹配的周期,这表明蜜蜂正在创造自己的日常节律。
然后,他们将单个觅食的蜜蜂置于新的温度周期中,将峰值和谷值提前或推迟约 6 小时——有点像热带时差。吉安诺尼-古兹曼说,挑战在于量化这种变化。“梳理 18 个月的数据是一项非常复杂的工作,直到最近我们才拥有良好的量化软件工具。疫情迫使我们去说,我们有这么多数据,该如何可视化它?”
五年后重新审查数据集,团队发现许多蜜蜂已经适应了新的作息,在高温时活跃,在寒冷时睡觉。但约有一半的蜜蜂根本没有反应,只是像以前一样继续睡觉和醒来。可能是温度波动对某些蜜蜂来说不够强烈,或者它们没有足够的时间来适应。
这项研究只针对觅食的蜜蜂,但吉安诺尼-古兹曼表示,他希望研究护理蜂是否也会因在蜂巢内移动而受到温度波动的影响。
布洛赫说,这种潜在的可变性说明了我们对蜜蜂的社会生活和时钟的了解仍然多么有限。“我们知道社会组织很重要,现在我们知道温度对觅食者很重要。我们也知道阳光很重要。问题在于尝试理解所有这些因素之间的关系。”
“这对其他系统有很大影响——它告诉我们一些关于社会因素与昼夜节律时钟之间相互作用的信息,而我们对此几乎一无所知。但这正是一个前沿领域。”