東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味辨識(shí)比較研究

汪正威 曲玉鳳 楊 爽 胡宗文 譚 墾

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

嗅覺是蜜蜂等昆蟲的主要感知系統(tǒng)，蜜蜂不僅能通過靈敏的嗅覺來辨別和采集不同種類的花蜜和花粉，還能通過體表信息素的氣味來辨認(rèn)巢伴和非巢伴。蜜蜂的嗅覺在學(xué)習(xí)行為、親屬辨認(rèn)、工蜂監(jiān)督和防御行為等行為上起著重要作用[1]。

蜜蜂是蟲媒花植物理想授粉者，植物花通過散發(fā)出芳香的氣味來吸引蜜蜂等授粉者。自從von Frisch首次發(fā)現(xiàn)蜜蜂經(jīng)過幾次往返于食源和蜂巢之間，能形成規(guī)律性采集，并能招引同伴去采集的現(xiàn)象[2]。研究者就開始集中研究蜜蜂對(duì)食物的嗅覺聯(lián)想學(xué)習(xí)，在Kuwabara報(bào)道用顏色作為條件刺激下有PER的啟發(fā)下[3]，Takeda第一次用嗅覺PER條件學(xué)習(xí)測(cè)試蜜蜂的嗅覺辨別能力,將一種氣味和糖水獎(jiǎng)勵(lì)相配合訓(xùn)練之后，再通過給予其他不同種氣味但不配合糖水獎(jiǎng)勵(lì)刺激，來觀察蜜蜂對(duì)不同氣味之間的辨別和選擇[4-5]。之后，1983年Bitterman等人研究蜜蜂通過聯(lián)想學(xué)習(xí)一個(gè)條件刺激（氣味）和非條件刺激的聯(lián)系，使得該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统蔀榱酥笱芯棵鄯湫袨閷W(xué)、神經(jīng)學(xué)的經(jīng)典試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚6]。

在黑暗的蜂箱當(dāng)中，蜂王在各個(gè)蜂脾之間尋找空巢房產(chǎn)卵時(shí)，周圍的工蜂會(huì)圍繞蜂王，通過觸角輕觸蜂王來獲取蜂王信息素，并能將該信息傳遞給巢內(nèi)的其他工蜂，而蜂王爬過的蜂脾也同樣能傳遞蜂王信息素存在的信息[7-9]。工蜂通過嗅覺感知蜂王信息素的存在來感知蜂王的存在。同樣，工蜂還能依據(jù)不同化學(xué)氣味來辨識(shí)與自己親緣關(guān)系較近的工蜂，因?yàn)闅馕妒鞘苓z傳控制，親緣關(guān)系越近的工蜂，氣味越相似[10]。

基于嗅覺信號(hào)的非巢伴辨識(shí)是社會(huì)性昆蟲防御的基礎(chǔ)[11-13]。在缺蜜季節(jié)，往往會(huì)發(fā)生盜蜂現(xiàn)象，在被盜群巢門口經(jīng)常能見到守衛(wèi)蜂的防御，對(duì)歸巢蜂進(jìn)行辨認(rèn)防止偷盜[14]。也有研究稱蜜蜂能夠辨別出食物上是否存在捕食者——蜘蛛，如果存在被捕食的危險(xiǎn)，蜜蜂則會(huì)放棄對(duì)該食源的采集[15]。盡管對(duì)蜜蜂的這種行為的本質(zhì)原因不是很清楚，這就吸引了更多的研究者對(duì)蜜蜂防御性行為進(jìn)行研究。

東、西方蜜蜂是我國現(xiàn)目前廣泛飼養(yǎng)的兩大蜂種，近來對(duì)東、西方蜜蜂的研究也逐漸深入。但是，對(duì)二者之間的學(xué)習(xí)記憶行為、防御行為的研究相對(duì)較少。在云南山區(qū)，東、西方蜜蜂總是生活在胡蜂的襲擾之下，東方蜜蜂作為本地蜂種與外來引入蜂種——西方蜜蜂對(duì)胡蜂存在不同的防御策略[16]，二者是否對(duì)胡蜂氣味存在不同的辨識(shí)能力呢？為了研究東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂的不同防御行為，本研究通過研究二者對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)能力，以期為其防御行為提供理論參考。

1 材料方法

1.1 Y形管試驗(yàn)

蜂群：實(shí)驗(yàn)所用東、西方蜜蜂蜂群均取自飼養(yǎng)于云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所院內(nèi)實(shí)驗(yàn)蜂場(chǎng)內(nèi)的健康蜂群。分別選取東方蜜蜂和西方蜜蜂蜂群各三群，群勢(shì)較強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)過程中能有大量蜜蜂出巢采集的蜂群。

共同實(shí)驗(yàn)操作和共用Y形管：Y形管分支長15cm，一個(gè)入口，兩個(gè)出口。分別在兩個(gè)出口處接兩個(gè)透明小盒子，用于盛裝氣味同時(shí)也盡量避免外界環(huán)境的影響。實(shí)驗(yàn)過程中，首先，用試管在巢門口捕獲出巢采集的采集蜂10～15只，用棉球塞上帶回實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。將蜜蜂從入口處依次放入，蜜蜂在Y形管的分支處會(huì)根據(jù)前方的氣味而做出選擇。根據(jù)蜜蜂對(duì)不同氣味的選擇出口作詳細(xì)記錄。每次實(shí)驗(yàn)交替的時(shí)候，都調(diào)換兩個(gè)出口的位置來中和之前蜜蜂爬行過程中留下的氣味或相關(guān)信息素的作用。重復(fù)5次實(shí)驗(yàn)，之后交換兩種氣味的位置，以減少實(shí)驗(yàn)用蜜蜂存在位置偏好。

空白對(duì)照，Y形管的兩個(gè)出口處都接沒有放入任何氣味的瓶子。觀察蜜蜂在Y形管中是否存在位置偏好性。

實(shí)驗(yàn)組，Y形管的一個(gè)出口接氣味，另一個(gè)出口仍接空瓶，觀察蜜蜂在只有一種氣味的Y形管中的選擇情況。

在Y形管實(shí)驗(yàn)中，我們所用的胡蜂氣味——每次選用了活體胡蜂用于氣味辨識(shí)實(shí)驗(yàn)。對(duì)胡蜂剪翅去腿處理，同時(shí)還保持胡蜂的生存活性。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Microsoft Office Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)處理，繪制圖表。用卡方檢驗(yàn)蜜蜂在Y形管出口選擇上的差異，分析東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)能力差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 空白對(duì)照

為了解蜜蜂對(duì)Y形管左右位置是否存在偏向性，設(shè)置了空白對(duì)照組，Y形管的左右兩個(gè)出口都沒有氣味，觀察蜜蜂的偏向性。

2.1.1 東方蜜蜂的Y形管空白實(shí)驗(yàn)

東方蜜蜂三群（n=248）用于空白實(shí)驗(yàn)，其中，從左邊離開的有171只，占69.0%；從右邊離開的有77只，占31.0%，與假設(shè)的50% vs 50% 相比，差異極顯著(χ2=18.478, P＜0.001)，說明東方蜜蜂具有明顯的向左偏向性。

2.1.2 西方蜜蜂的Y形管空白實(shí)驗(yàn)

西方蜜蜂三群（n=215）用于空白實(shí)驗(yàn)，其中，從左邊離開的有124只，從右邊離開的有91只，與假設(shè)的50%相比：差異不顯著(χ2=2.553,P=0.110)，說明西方蜜蜂沒有明顯的左右的偏向性。

2.1.3 東、西方蜜蜂左右偏向性比較

東方蜜蜂和西方蜜蜂二者之間比較發(fā)現(xiàn)，東方蜜蜂較西方蜜蜂有更強(qiáng)的“左”偏向，西方蜜蜂沒有偏向性(χ2=6.335, P=0.012)。

2.2 對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)比較

當(dāng)Y形管其中的一個(gè)出口處放置處理過的胡蜂，觀察蜜蜂在Y形管的選擇，對(duì)其中的胡蜂的辨識(shí)和趨避性。

2.2.1 東方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)

當(dāng)胡蜂放置在Y形管的左邊出口處，選用東方蜜蜂三群（n=482）用于試驗(yàn)，其中，180只蜜蜂選擇從含有胡蜂氣味的左邊出口離開，僅占37.34%，而相對(duì)更多（62.66%）的蜜蜂從右邊空白出口離開。與空白對(duì)照比較，二者差異極顯著（χ2=20.554, P＜0.001）。東方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味存在明顯趨避性。

表1 東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂趨避性結(jié)果

圖1 東、西方蜜蜂偏向性結(jié)果*為差異顯著P<0.05，ns 為差異不顯著。

圖2 東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)比較

當(dāng)胡蜂放置在Y形管的右邊出口處，選用東方蜜蜂三群（n=463）用于試驗(yàn)，其中，也僅有101只選擇從含有胡蜂氣味的右邊出口離開，占21.81%，而78.19%從左邊空白出口離開。與空白對(duì)照比較，二者差異不顯著（χ2=2.079, P=0.149）。東方蜜蜂對(duì)胡蜂趨避與其本身的明顯左偏向性二者差異不顯著。說明東方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味存在明顯的趨避性。

2.2.2 西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)

當(dāng)胡蜂放置在Y形管的左邊出口處，選用西方蜜蜂三群（n=379）用于試驗(yàn)，其中，153只蜜蜂選擇從含有胡蜂氣味的左邊出口離開，占40.37%，59.63%的蜜蜂從右邊空白出口離開。與空白對(duì)照比較，二者差異顯著（χ2=6.483, P=0.011），西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味存在趨避性。

當(dāng)胡蜂放置在Y形管的右邊出口處，選用西方蜜蜂三群（n=349）用于試驗(yàn)，其中，也僅有102只選擇從含有胡蜂氣味的右邊出口離開，占29.23%，而70.77%從左邊空白出口離開。與空白對(duì)照比較，二者差異不顯著（χ2=3.690, P=0.055）。西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的趨避未達(dá)到顯著水平。

2.2.3 東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)比較

將Y形管左右出口的數(shù)據(jù)平均，消除左右方向偏向性的影響后。比較東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)能力。數(shù)據(jù)如表.示，東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂均有較強(qiáng)的趨避性。其中，東方蜜蜂對(duì)胡蜂的趨避率比西方蜜蜂高（70.26%＞64.97%），盡管二者在統(tǒng)計(jì)上差異不顯著（χ2=0.570, P=0.450）

3 討論

通過比較東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)和趨避性，我們發(fā)現(xiàn)：（1）東方蜜蜂具有較強(qiáng)的左偏向性，而西方蜜蜂方向偏向性不強(qiáng)；（2）東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味都有較好的辨識(shí)能力，均會(huì)產(chǎn)生趨避性。我們的結(jié)論也從另一方面給前人的研究提供了類似的證據(jù)。譚墾等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)有胡蜂試圖在東、西方蜜蜂巢門口伺機(jī)捕食時(shí)，巢門口的守衛(wèi)蜂數(shù)量會(huì)增加，說明東、西方蜜蜂都能判斷有胡蜂接近。就東、西方蜜蜂對(duì)氣味之間的辨別比較研究較少，前人的研究多集中在西方蜜蜂對(duì)氣味的辨識(shí)和學(xué)習(xí)上，而對(duì)東、西方蜜蜂之間就感官和學(xué)習(xí)能力上的比較僅查到通過比較東方蜜蜂和西方蜜蜂之間對(duì)顏色的辨別能力，結(jié)果表明東方蜜蜂的識(shí)別能力更強(qiáng)[16-17]。

東方蜜蜂作為本土飼養(yǎng)的蜂種，與其捕食者——胡蜂之間二者協(xié)同進(jìn)化，所以東方蜜蜂守衛(wèi)蜂在防御胡蜂捕食時(shí)，形成了其特有的防御方式，其對(duì)胡蜂氣味也相對(duì)敏感。而西蜂蜜蜂自1896年才由于良好的生產(chǎn)性能和對(duì)環(huán)境的較強(qiáng)適應(yīng)力[18]，逐漸在我國廣泛推廣。盡管二者存在很多相似，但不同種間由于長期的進(jìn)化，還是存在一些細(xì)微差異，例如：體色、個(gè)體大小、采食半徑等。有報(bào)道稱如十字花科、唇形科的某些種類植物只能由東方蜜蜂采集[18]，東方蜜蜂對(duì)胡蜂捕食進(jìn)化出了較明顯的防御方式，首先通過召集大量的守衛(wèi)蜂，在巢門口通過抖動(dòng)身體來防御胡蜂，之后還能通過結(jié)團(tuán)將胡蜂熱死其中；而西方蜜蜂則多為通過召集守衛(wèi)蜂堵塞巢門口，或者是單獨(dú)對(duì)胡蜂進(jìn)行攻擊撕咬等較簡單的防御方式[17]。東方蜜蜂比西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味更敏感，可能與二者的生活環(huán)境有很大相關(guān)性，二者與環(huán)境之間的進(jìn)化稍微有些差異。

影響蜜蜂對(duì)氣味辨識(shí)的影響因子很多，其中氣味的濃度會(huì)影響蜜蜂的辨識(shí)能力，氣味種類 會(huì)影響蜜蜂的辨識(shí)能力。研究發(fā)現(xiàn)蜜蜂能夠通過多種氣味中的一種主要成分的味道辨別并對(duì)該氣味進(jìn)行學(xué)習(xí)和記憶。本研究中用到的是活體胡蜂用于比較東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味之間的辨識(shí)差異性，成分和濃度現(xiàn)目前不是很明確，有待今后進(jìn)一步的研究。

東、西方蜜蜂是我國當(dāng)前飼養(yǎng)的兩種主要的蜜蜂，本研究中通過比較二者在Y形管中對(duì)胡蜂氣味的辨識(shí)能力，發(fā)現(xiàn)東方蜜蜂比西方蜜蜂對(duì)胡蜂更敏感，但二者沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異。其中，東、西方蜜蜂對(duì)胡蜂氣味均有趨避性這一現(xiàn)象為研究蜜蜂防御性行為提供了參考。

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