研究發(fā)現(xiàn)社會學習塑造了蜜蜂的“舞蹈語言”
發(fā)布時間：
2023-03-14 14:05
蜜蜂是一種重要的授粉昆蟲，它們?yōu)楸姸嚅_花植物授粉，對維護生態(tài)平衡有至關重要的作用。蜜蜂與人類關系非常密切，它們不僅為人類提供蜂蜜、蜂花粉、蜂王漿等產(chǎn)品，更重要的是很多農(nóng)作物需要依靠蜜蜂授粉，蜜蜂因此也被譽為“農(nóng)業(yè)之翼”。同時，作為一種社會性模式動物，蜜蜂還被廣泛應用于基礎理論研究。
人和動物的許多行為是先天本能和后天學習共同作用的結果。學習行為可以分為社會學習和非社會性學習兩類。其中，社會學習是指同類動物之間通過觀察或互動而產(chǎn)生的學習，社會學習在高等動物中很常見，尤其在人類獨特的、多樣化的文化中通過不斷積累達到了相當?shù)母叨取?/span>
長期以來，科學家一直關注動物是否像人類一樣具有言傳身教的能力。研究發(fā)現(xiàn)很多脊椎動物能通過社會學習來提升環(huán)境適應能力，比如年輕的裸鼴鼠可以通過長期的社會互動向年長的個體學習獨特的群體方言。雖然無脊椎動物的社會學習受到關注較少，但近年來科學家研究發(fā)現(xiàn)昆蟲的小腦袋并不限制它們擁有復雜的學習能力。
蜜蜂是典型的社會性昆蟲，為了實現(xiàn)最佳的任務分配，蜂群內(nèi)蜜蜂個體間需要準確的信息交流。蜜蜂的“舞蹈語言”是科學家關注的焦點，蜜蜂搖擺舞的持續(xù)時間、角度、搖擺次數(shù)分別編碼食物的距離、方向和質量等信息（圖1），巢內(nèi)蜜蜂通過接收搖擺舞編碼的信息并最終找到的食物位置。有趣的是，有時執(zhí)行覓食任務的蜜蜂個體甚至從未離開過巢穴，但它們能夠通過解讀搖擺舞的信息找到食物，采集成功后又繼續(xù)通過表演舞蹈向其它蜜蜂傳遞信息，那么蜜蜂的舞蹈是否存在“言傳身教”？
中國科學院西雙版納熱帶植物園研究員譚墾團隊對幼蜂和成蜂的互動能否提高幼蜂的舞蹈技能這個科學問題產(chǎn)生了濃厚研究興趣。他們最新發(fā)表在《科學》（Science）的研究成果表明，社會學習改善了蜜蜂的“舞蹈語言”表達能力，幼教缺失影響蜜蜂舞蹈信息的準確性。該研究為昆蟲的社會學習研究提供了一個嶄新模式。
研究人員采用一種全新的實驗模式，先創(chuàng)建了一種全部由剛出房的幼蜂組成的蜂群。與在自然蜂群里成長的蜜蜂相比，幼蜂群中的蜜蜂在成長過程中缺失了向有經(jīng)驗的采集蜂學習表演舞蹈的機會，就像嬰幼兒在成長初期喪失了跟成人學習和互動的機會。實驗時，研究人員首先訓練幼蜂群和自然蜂群準備出巢的采集蜂，在其訪問距蜂巢150米遠的飼喂器時，對它們逐一標記。當這些被標記的采集蜂回巢開始跳舞時，用攝像機記錄它們的舞蹈，對舞蹈的持續(xù)時間、角度、搖擺次數(shù)等多個指標進行數(shù)據(jù)采集、分析。通過比較幼蜂群和自然蜂群的同日齡蜜蜂的各項舞蹈指標（圖2），研究取得重要發(fā)現(xiàn)。
研究結果表明，缺乏向有經(jīng)驗蜜蜂互動學習機會的幼蜂群表演的舞蹈存在明顯的缺陷和誤差。雖然蜜蜂舞蹈是一種與生俱來的行為，其舞蹈擺動角度（指示方向）的誤差會隨著采集經(jīng)驗的積累有所減少，但擺動時間（指示距離）的誤差卻始終不會改善。也就是說，社會學習對蜜蜂“舞蹈語言”的傳承有重要作用，幼教缺失導致蜜蜂舞蹈發(fā)展出新的“方言”，并將終身保持（圖3）。
研究首次發(fā)現(xiàn)，成蜂的舞蹈具有教學作用，跟隨成蜂學習能提高幼蜂舞蹈行為的準確性，社會學習塑造了蜜蜂的舞蹈語言。蜜蜂舞蹈就像人類、鳥類等脊椎動物的語言交流，新手向有經(jīng)驗的個體學習比它們自己獨自摸索能更好地獲得技能。研究同時證實，腦容量很小的無脊椎動物也具備“言傳身教”的能力，相互交流和學習是蜜蜂社會取得成功的基石。該研究對探索人類和動物語言的起源和演化具有重要科學啟示。
譚墾團隊與美國加州大學圣迭戈分校教授James Nieh合作開展此項研究。研究結果以封面文章形式發(fā)表在《科學》上。該研究工作得到中科院森林生態(tài)重點實驗室和國家自然科學基金委的資助。
圖1. 太陽、蜂巢、蜜源間的角度關系及蜜蜂舞蹈圖例
圖2. 標記采集蜂和拍攝它們回巢后的舞蹈
圖3. 實驗蜂群（E1為9日齡的幼蜂，E2為30日齡的成蜂）和自然蜂群（C1為9日齡的幼蜂，C2為30日齡的成蜂）舞蹈表示方向的精準度A、蜜源的距離B、舞蹈的質量D和舞蹈混亂比率E等指標的結果
圖4. 《科學》雜志封面：位于中心的蜜蜂正在通過表演舞蹈傳遞食物位置和質量的信息
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