蜜蜂对花朵的“无声语言”非常熟悉。这些嗡嗡作响的授粉者与开花植物的许多特征息息相关——花蕾的形状、花朵的多样性以及它们诱人的气味——蜜蜂依靠这些来判断附近是否有花蜜和花粉的奖励。但蜜蜂也能感知到超越视觉和嗅觉的信号。例如，覆盖它们身体的微小毛发对电场非常敏感，这有助于蜜蜂识别花朵。这些电场会影响蜜蜂的觅食方式——或者，如果这些电场被人为改变，甚至会扰乱这种行为。
今天，在《PNAS Nexus》期刊上，生物学家发现，合成喷洒的肥料会暂时改变花朵的电信号，这种变化导致熊蜂落在植物上的频率降低。研究小组还测试了一种新烟碱类杀虫剂——它已知对有毒且有害于蜜蜂健康的杀虫剂，名为吡虫啉，并检测到花朵周围电场的变化。有趣的是，这些化学物质似乎没有影响视觉和嗅觉信号，这表明这种不太为人知的信号在交流中起着更重要的作用。
“一切都有电场，”布里斯托大学的首席研究作者、感觉生物物理学家Ellard Hunting说道。“如果你非常小，微弱的电场就会变得非常显著，尤其是如果你有很多毛发，比如蜜蜂和昆虫。”
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生物学家们才刚刚开始了解电信号在花卉信号世界中的重要性。例如，为了区分同一物种中资源更丰富和资源较少 Thus, 蜜蜂可以识别花瓣上特定的视觉图案，例如表面的斑点，并记住它们以便日后再次访问。花朵的形状也很重要——更大、更开放的花朵可能对不那么敏捷的甲虫来说更容易着陆，而狭窄的管状花蕾则是长喙蝴蝶能够够到花蜜的热点。花朵周围湿度的变化也被发现会影响天蛾，因为新开的花朵通常湿度水平较高。
但电信号，“是我们最近才发现的，”就读于缅因州贝茨学院、研究授粉生态学的生物学家Carla Essenberg说，她没有参与这项研究。一项2016年的研究发现，觅食的熊蜂会改变花朵的电场约1到2分钟。该研究的作者认为，即使是这种短暂的变化也可能被其他路过的蜜蜂检测到，从而告知它们该花朵最近被访问过——并且花蜜和花粉已所剩无几。
花朵的自然电场主要由其生物电势产生——即由生物体产生或发生在生物体内的电荷流动。但电场是一个动态的现象，Hunting解释道。“花朵通常具有负电势，而蜜蜂具有正电势，”Hunting说。“一旦蜜蜂靠近，它们就能感知到电场。”风、蜜蜂的着陆或其他相互作用会立即触发花朵生物电势及其周围电场的变化。了解这一点，Hunting就有了调查化学品应用引起的任何电场变化，以及它们是否会阻止蜜蜂访问的想法。
他首先从杀虫剂入手，因为它们对昆虫的影响已经得到了充分研究。“但后来我想，肥料也有电荷，它们也会被施用，而且在大规模上更相关，”他说。这些在农业和园艺中使用的化学混合物通常含有不同含量的氮、磷和钾。“每个人都使用[肥料]，而且它们声称无毒。”
首先，为了评估熊蜂的觅食行为，Hunting和他的同事们在布里斯托大学校园的一个乡村田地点进行了实验，使用了两盆薰衣草。他们在一盆植物上喷洒了市售的肥料混合物，而另一盆则喷洒了去离子水。然后，研究小组观察到熊蜂避开了覆盖肥料的薰衣草。含有杀虫剂或肥料的喷雾改变了花朵的生物电势长达25分钟——这比风或蜜蜂着陆引起的变化要长得多。
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但为了确认蜜蜂是因为电场变化而避开肥料，而不是因为化学成分或其他因素，研究人员需要重现花朵的电场变化，而无需实际喷洒。在他的足球场大小的后院，一个没有其他电场源的自然区域，Hunting操纵了薰衣草的生物电势，以模仿这种变化。他将植物的茎浸泡在水中，用电极连接它们，并用直流移动电源电池输送电流。这就像肥料一样，在植物周围产生了电场。
他观察到，尽管蜜蜂会接近电场被操纵过的花朵，但它们并没有落在上面。Hunting说，它们接近这些花朵的频率也明显低于对照组的花朵。“这表明仅电场本身就会引起回避行为。”
Hunting认为，植物的防御机制可能是电场变化的根源。“当你将化学物质施加到植物细胞时，它会触发植物的化学应激反应，类似于受伤反应，”他解释道。植物会发送具有离子电荷的代谢物来修复组织。这种离子通量会产生电流，蜜蜂可以检测到。
研究人员还指出，化学物质似乎没有影响视觉或嗅觉，而且有趣的是，喷洒了杀虫剂和肥料的植物在下雨后似乎电场再次发生了变化。这可能表明这种影响不仅仅是单次喷洒的持续效果。研究人员指出，这些新发现可能对普通园丁和主要的农业产业产生影响。
“理想情况下，你应该将肥料施加到土壤中（而不是直接喷洒在植物上），”Hunting说。但这比美国许多农业中的做法需要更多的人力，后者使用飞机喷洒大片田地。
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Essenberg说，幸运的是，电场变化持续时间相对较短，这使得农民更容易找到变通的办法。例如，他们可以在一天中午喷洒农用化学品，这时授粉者觅食的频率较低，因为许多花朵在早上开放，通常到那时花粉就用完了。
Essenberg说，化学喷雾剂的毒性可能在“种群水平上”对蜜蜂数量下降产生更大的影响。但这项研究提供了一个新想法：在有效喷洒植物时，可能需要考虑电势的变化。“她补充道，这引发了关于其他可能影响电势的因素的问题，”例如空气中的污染物或随雨水落下的污染。
Essenberg说，研究在更现实的觅食环境中、在更长的时间内考察电场变化的影响将会很有帮助。Hunting对此表示同意。“这种现象是否真的具有长期相关性，可能吧，但我们需要揭示更多关于这种新机制的信息。”
