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大小对蜜蜂的“超级有机体”群落很重要

就像神经系统和人类社会群体一样,对蜜蜂的新研究为生物集体在动态条件下如何做出选择提供了线索

在加州大学圣地亚哥分校的观察蜂群中,蜜蜂在储存花粉的蜂巢上。来源:希瑟·贝尔。

科学家们仔细研究了个体有机体如何在被称为生物集体的群体中共同生活和行动的复杂性。在像蜂群这样的“超级有机体”中,个体成员之间的相互作用累加起来有利于整个蜂群。

在面对对它们的生存至关重要的不断变化的环境时,殖民地如何做出决定的细节一直难以捉摸。现在,加州大学圣地亚哥分校研究蜜蜂的研究人员发表了一项研究,表明蜂群大小是一个关键因素。这些发现是由加州大学圣地亚哥分校生物科学部和神经计算研究所的研究人员以及德国威斯特伐利亚应用科学大学的一名研究人员共同领导的出版于11月10日英国皇家学会界面杂志

研究人员在加州大学圣地亚哥分校的养蜂场工作,他们在数年的时间里收集了大小蜜蜂群体中个体行为的数据。他们的研究集中在蜜蜂用来传递信息的交流信号上。蜜蜂用的是雄健“摇摆舞”让它们的蜂巢伴侣知道对蚁群有益的食物来源。但是当这些食物来源的条件恶化,或者当蜂巢的同伴受到捕食者的威胁时,蜜蜂就会生产“停止”的信号——包括传递振动和头部撞击——让摇摆舞者知道来源不再是一个可行的选择。

他们发现,关键的决定因素归结为蚁群的规模。拥有舒适水平的食物储备的大型、成熟的殖民地不太可能冒险使用有风险的食物来源。另一方面,较小的蜂群被迫找到足够的食物来维持自己的生存,他们更愿意冒险,忽视警告信号。

“我们创造了一种人造的停止信号,就像自然的停止信号一样,使摇摆舞者短暂暂停,”首席作者希瑟·贝尔博士(该研究的总结)说这里是可用的).“然后,我们对来自不同大小蜂群的摇摆舞者使用人工信号。通过测量摇摆舞持续了多长时间,我们发现来自小蜂群的蜜蜂确实比来自大蜂群的蜜蜂更不可能听取来自我们人工信号的信息。”

这个结果强调了这样一个观点:一个能让一个小群体继续下去的策略不一定是一个大群体的最优策略。

“这一切都归结为风险。较小的群落将承担更多风险,因为它们需要食物,”该论文的高级作者、生态学、行为和进化部门的教授詹姆斯·尼赫(James Nieh)说。“当蜂群开始一个新的殖民地时,它们处于绝望的境地,可能更愿意冒险。”

图像

正在植物上觅食的蜜蜂。

研究人员指出,这种超级有机体的行为类似于神经网络。在蜂群和神经系统中,信息都是由个体组成的网络来处理的,这些网络需要交换重要的信息来保证生物集体的生存。其他出现这种行为的系统包括人类社会团体,比如小公司,它们可能不太可能注意到会导致它们改变计划的新信息。科学家们还指出,他们的结果可能会对人工计算网络的设计产生影响。就像蜂群一样,这些网络在生长或缩小时需要表现良好并保持强健。

Nieh说,在自然环境中,新的研究结果帮助科学家了解蜜蜂如何适应动态条件,包括气候变化。

Nieh说:“全球气候变化正在改变许多事情,包括鲜花盛开的时间,这反过来可能会改变捕食者的习惯。”“蜜蜂对这些变化有惊人的适应能力,部分原因是它们复杂的通信系统,所以这项研究帮助我们理解它们如何更好地适应。”

该研究的共同作者包括:Heather Bell、Kevin Hsiung、Patrick Pasberg、Frédéric Broccard和James Nieh。该研究由加州大学圣地亚哥分校博士后研究前沿创新学者计划资助,约翰·伍格荒野研究基金和金花蜂蜜公司资助。


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