登上科学封面！中国科学家发现蜜蜂舞蹈的新奥秘

　　科技日报记者 赵汉斌
　　作为典型的社会性昆虫，蜜蜂每年的授粉工作价值超过1700亿美元。一只工蜂一天可以光顾2000朵花；为生产1千克蜂蜜，蜜蜂需要飞行145000千米……为了实现最佳的任务分配，蜂群内蜜蜂个体间需要准确的信息交流，这种交流，靠的正是精准的＂舞蹈语言＂。
　　近期，中国科学院西双版纳热带植物园谭垦研究员团队与美国加州大学圣迭戈分校詹姆斯·尼赫教授合作，对蜜蜂开展了研究。相关结果以《蜜蜂舞蹈的社会信号学习》为题，于北京时间3月10日凌晨以封面文章发表在权威期刊《科学》上。
　　《科学》杂志3月10日封面，位于中心的蜜蜂正在通过表演舞蹈传递食物位置和质量的信息。
　　研究表明，社会学习改善了蜜蜂的＂舞蹈语言＂表达能力。 幼蜂跟随有经验的＂舞者＂并向其学习，它们表演的舞蹈就能更好、更准确地交流位置信息。相反，幼蜂没有跟随有经验的＂舞者＂学习，它们表演的舞蹈就差、不能准确地交流位置信息，但随着经验的积累，这些蜜蜂对方向的交流能力会得到改善，但它们对距离的交流不会变好。这为昆虫社会学习的研究提供了一个崭新模式。用舞蹈语言，蜜蜂实现复杂精准的信息交流
　　在很早以前，人们就发现，为了让蜂群有源源不断的食物，采集蜂通常会将蜜源的质量、方向、距离等信息传递给蜂群内的其他工蜂，以便于它们采集到花蜜和花粉。然而蜜蜂并不用像人类一样，在地图上标明蜜源位置，因为它们使用了一种不同寻常的交流方式：舞蹈。
　　＂长期以来，蜜蜂的‘舞蹈语言’是科学家关注的焦点，蜜蜂摇摆舞的持续时间、角度、摇摆次数，分别编码食物的距离、方向和质量等信息，巢内蜜蜂通过接收摇摆舞编码信息，并最终找到蜜源位置。＂论文通讯作者、中国科学院西双版纳热带植物园研究员谭垦介绍说。
　　经过长期观察研究，人们发现，摇摆舞是蜂群内最常见的传递蜜源信息的舞蹈之一。 蜂群内的采集蜂仔细观察舞蹈蜂的每一个动作——比如摇摆持续的长而缓慢，表明蜜源距离比较远，而且质量比较差；相反，如果是短而快速的舞蹈，则表明有一个近距离且高质量的蜜源。在整个舞蹈过程中，摇摆舞的＂追随者＂会利用触角不断碰触舞者，从而感受舞蹈蜂的气味、摆动速度以及其他舞蹈动作。舞蹈蜂还会根据太阳在天空的不同位置，相应地调整舞姿。比如，舞蹈蜂走直线的角度与重力线重合，表明采集蜂要朝着太阳的方向去找蜜源；相反，若是头向下垂，则表明要朝着远离太阳的方向去＂搬砖＂。
　　此外，人们还发现，圆舞是最初级和最简单的蜜蜂舞蹈。对于距离蜂巢较近的蜜源，蜜蜂通常会利用圆舞来传递蜜源信息。因此，摇摆舞被认为是从圆舞不断演化而来。 通常进行圆舞的舞蹈蜂，会在蜂巢上以快而短的步伐做小圆周动作，从而吸引其他采集蜂聚集在其周围。同时，舞蹈蜂会携带蜜源的气味，以便为＂小伙伴＂提供蜜源地信息。当短时间内有大量可供采集的蜜源，特别有离蜂巢很近的蜜源时，蜜蜂就会跳圆舞，而不是以摇摆舞来召集采集蜂，＂快去那儿干活！＂
　　＂但这些舞蹈，并不是每只蜜蜂天生就会的。人和动物的许多行为，是先天本能和后天学习共同作用的结果。＂论文第一作者、中国科学院西双版纳热带植物园助理研究员董诗浩介绍，学习行为可以分为社会学习和非社会性学习两类，其中，社会学习是指同类动物之间通过观察或互动而产生的学习，社会学习在高等动物中很常见，尤其在人类独特的、多样化的文化中通过不断积累达到了相当的高度。
　　标记采集蜂和拍摄它们回巢后的舞蹈创建研究新模式，全幼蜂实验结论惊人
　　长期以来，科学家一直关注动物是否像人类一样具有言传身教的能力。
　　研究发现，很多脊椎动物能通过社会学习来提升环境适应能力，比如年轻的裸鼹鼠可以通过长期的社会互动，向年长的个体学习独特的群体方言。虽然无脊椎动物的社会学习受到关注较少，但近年来科学家研究发现，昆虫的小脑袋并不限制它们拥有复杂的学习能力。
　　＂我们团队采用一种全新的实验模式，先创建了一种全部由刚出房的幼蜂组成的蜂群。与在自然蜂群里成长的蜜蜂相比，在成长过程中，幼蜂群中的蜜蜂由于缺失向有经验的采集蜂学习表演舞蹈的机会，就像婴幼儿在成长初期，丧失了跟成人学习和互动的机会。＂论文共同第一作者、中国科学院西双版纳热带植物园林涛博士后介绍。
　　他们首先训练幼蜂群和自然蜂群中准备出巢的采集蜂，在其访问离蜂巢150米远的饲喂器时，对它们逐一标记。当这些被标记的采集蜂回巢开始跳舞时，再用摄像机记录它们的舞蹈，对舞蹈的持续时间、角度、摇摆次数等多个指标进行数据采集、分析。＂通过比较幼蜂群和同龄自然蜂群的各项舞蹈指标，研究取得重要发现！＂林涛说，其中最值得关注的，就是＂幼教缺失＂会对蜜蜂舞蹈的准确性产生终生影响。
　　研究结果表明，虽然蜜蜂舞蹈是一种与生俱来的行为，但缺乏向有经验蜜蜂学习的幼蜂群，所表演的舞蹈存在明显的缺陷和误差。 其中，指示方向（摆动角度）的误差会随着采集经验的积累有所减少，但指示距离（摆动时间）误差却始终不会改善。＂也就是说，社会学习对蜜蜂‘舞蹈语言’的准确性有重要影响，幼教缺失对蜜蜂舞蹈技能产生终生影响。 ＂谭垦说。首次发现证实！成年蜜蜂舞蹈具有教学作用
　　蜜蜂作为全世界最重要的经济昆虫，除了向人们提供蜂蜜、蜂王浆、蜂毒、蜂蜡外，更主要是为各种农作物授粉起增产作用。
　　＂人类食物的三分之一直接或间接地依靠昆虫授粉，而这三分之一中的80%又由蜜蜂完成授粉任务。＂谭垦说，蜜蜂是各种作物当之无愧的最理想授粉昆虫，被誉为＂农业之翼＂。有趣的是，有时执行觅食任务的蜜蜂个体甚至从未离开过巢穴，但它们能够解读摇摆舞的信息，并成功找到食物。
　　为此，谭垦团队对幼蜂和成蜂的互动学习能否提高幼蜂的舞蹈技能这个科学问题，产生了浓厚的研究兴趣。此前，他们在东、西方蜜蜂亲缘关系、东、西方蜜蜂对胡蜂的防御机制等一系列的研究中取得新进展。
　　＂蜜蜂生物学研究是现代养蜂业的基础，关于蜜蜂舞蹈的社会信号学习，以及幼教缺失对蜜蜂舞蹈的准确性的研究，可为今后养蜂业的发展和农业的稳产增收提供重要的科学依据。 ＂董诗浩说。
　　＂通过大量的影像数据和研究分析，我们还首次发现，成年蜂的舞蹈具有教学作用，跟随学习，能提高幼蜂舞蹈行为的准确性。也就是说，社会学习塑造了蜜蜂的舞蹈语言。＂谭垦说，蜜蜂舞蹈就像人类、鸟类等脊椎动物的语言交流，新手向有经验的个体学习，比它们自己独自摸索能更好地获得技能。
　　研究同时还证实，脑容量很小的无脊椎动物也具备＂言传身教＂的能力，相互交流和学习是蜜蜂社会取得成功的基石。这一系列的研究，对探索人类和动物语言的起源和演化具有重要的科学启示。
　　（图片由中国科学院西双版纳热带植物园提供）
　　编辑：王璠（实习）
　　审核：张爽