候鸟式养蜂业的惊人数学

310亿只蜜蜂加上81万英亩的杏树等于7000亿颗杏仁——以及一场迫在眉睫的农业危机

每年情人节前后,数百万棵杏树开始在从萨克拉门托到洛杉矶绵延超过 80 万英亩的广阔区域内绽放。在接下来的几周里,30 多个不同品种的杏树在不同的时间展开五瓣白色和粉红色的花朵。每朵花的中心,一簇细长的花药顶端的花丝(称为雄蕊)环绕着一个接收花粉的柱头。为了结出坚果,杏树的花必须从不同类型的杏树那里接受花粉粒。任何给定树木上的成熟花朵只有五天的时间可以接受授粉。如果杏农希望他们的树木尽可能多地结果,他们就不能仅仅依靠风来传播花粉,也没有足够的本地昆虫授粉者(如甲虫和熊蜂)在为期两周的花期内访问所有 9000 万棵树。如此西西弗斯式的任务需要一支庞大的外来授粉者大军,美国人对它的依赖超过任何其他授粉者:一种单一的驯养物种,如果没有它,美国实际上将失去其所有作物的三分之一,包括西兰花、蓝莓、樱桃、苹果、甜瓜和生菜。

在每年的 10 月到次年 2 月之间,它们从全国各地来到加利福尼亚州,乘坐装在一百万多个箱子里的数千辆拖车卡车。工人们在午夜时分操纵叉车将箱子堆放在卡车上,此时箱子里的居民都已回家。他们用网覆盖箱子以捕捉任何好奇的侦察蜂,然后开始旅程。有时卡车会发生撞车事故,将箱子洒到高速公路上,释放出愤怒和困惑的活蜂群,但大多数旅行者都能安全完成旅程。一旦卡车到达目的地,工人们就会卸下货物,几个月来首次打开箱子。如果一切顺利,一个典型的箱子可能包含 19,200 只成年欧洲蜜蜂 (Apis mellifera)。如果蜂群中大多数蜜蜂不够强壮,无法度过冬天(它们会蛰伏起来,靠储存的蜂蜜为生),那么数量可能会少得多。

总共有超过 310 亿只蜜蜂在每年二月汇聚到加利福尼亚州的中央山谷,为杏树授粉。到花期结束时,蜜蜂已经采集了大量的花蜜和花粉来喂养它们的蜂群,果园中的蜜蜂数量可能会超过 800 亿只。当您处理大约 2.5 万亿朵花时,您就需要这样的数字,每朵花可能需要载满花粉的蜜蜂多次访问才能结出一个坚果。每年,加利福尼亚州的杏仁产量占全球杏仁总产量的 50% 到 80%;今年,加利福尼亚州的果园预计将产出 18.5 亿磅杏仁,相当于约 7000 亿颗杏仁。每颗杏仁都来自成功授粉的花朵,但蜜蜂今年春天可能授粉的花朵远远超过 7000 亿朵。一棵杏树只能支撑和滋养一定数量的坚果,因此在四月和五月,树木会脱落多达 15% 的杏仁,具体取决于年份。


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加利福尼亚州的杏树园是全国约 1,600 名养蜂人及其蜂群大规模年度迁徙的最重要一站。如今,许多养蜂人每年至少有一半的收入不是来自销售蜂蜜,而是来自将蜂箱出租给农民为全国各地的农作物授粉。杏花盛开后,一些养蜂人将他们的蜜蜂带到加利福尼亚州的樱桃、李子和鳄梨园,以及华盛顿州的苹果和樱桃园。到了夏天,许多养蜂人向东前往北达科他州和南达科他州的苜蓿、向日葵和三叶草田地,蜜蜂在那里生产当年大部分的蜂蜜。其他养蜂人则访问德克萨斯州的南瓜、佛罗里达州的柑桔和橘子、威斯康星州的蔓越莓以及密歇根州和缅因州的蓝莓。沿着东海岸,候鸟式养蜂人为苹果、樱桃、南瓜、蔓越莓和各种蔬菜授粉。到 11 月,养蜂人开始将他们的蜂群转移到温暖的地方以度过冬天:加利福尼亚州、德克萨斯州、佛罗里达州,甚至爱达荷州温控的马铃薯窖。蜜蜂呆在蜂箱内,吃掉它们在夏季和秋季酿造的蜂蜜。几十年前,养蜂人可以让他们的蜂群在明尼苏达州这样寒冷的地方过冬,而不用担心会有太多蜜蜂死亡。现在情况并非如此;在过去的 10 年里,许多美国养蜂人每年冬天损失了 30% 到 60% 甚至更多的蜂箱。

一些研究人员、养蜂人和记者认为,候鸟式养蜂业是导致如此多蜜蜂在冬季死亡以及蜂群崩溃失调 (CCD) 的原因之一——整个蜂箱的居民突然神秘消失,只剩下蜂王和少数零星的蜜蜂。将如此多的蜜蜂一次性聚集在中央山谷和其他开花地点,保证了它们在空中碰撞并在蜂箱中互相爬行时,会将病毒、螨虫和真菌传播给彼此。迫使蜜蜂从大片单一作物中采集花粉和花蜜,剥夺了它们从野生栖息地获得的更加多样化和营养丰富的饮食。迁徙还不断地让蜜蜂在富足和接近饥饿之间来回奔波。一旦特定的花期结束,蜜蜂就无食可吃了,因为放眼望去只有那一种花粉耗尽的作物。在路上时,蜜蜂无法觅食或排便。养蜂人提供的糖浆和花粉饼不如野生植物的花粉和花蜜那么有营养。科学家们对花粉中的大量营养素(如蛋白质、脂肪和碳水化合物)有了很好的了解,但对其许多微量营养素(如维生素、金属和矿物质)知之甚少——因此复制花粉很困难。

如果候鸟式养蜂业导致了 CCD 和蜜蜂的普遍死亡,那么它可能只是众多不同原因之一:残留在植物组织中并削弱蜜蜂免疫系统的农药、吸食蜜蜂体液的顽强瓦螨、干旱和遗传多样性减少也是部分原因。这些威胁中的任何一个都足以让养蜂人担忧;加在一起,它们让许多人惊呼危机。如果养蜂人如此担忧,那么美国的每个人都应该如此:随着蜜蜂蜂群的崩溃,我们的农业系统也将崩溃。

大众科学关于食物的特刊中,希拉里·罗斯纳撰写了研究人员试图减轻蜜蜂工作量并拯救依赖蜜蜂的农作物的一种方法:从全国各地嗡嗡作响的数千种本地蜜蜂物种中招募一些主要助手:有蓝莓蜜蜂,它们会剧烈震动飞行肌肉,以将花粉从蓝莓花中抖落出来;有杜鹃蜜蜂,像寄生杜鹃一样,将卵产在其他蜜蜂的巢穴中;有肥胖的木蜂,它们在枯木中挖洞;金属汗蜂,被人类汗液中的盐分吸引;以及独居泥蜂,它们用土壤和树叶建造巢穴。

在欧洲殖民者将蜜蜂带到美国之前,仅靠本地蜜蜂就为所有野生开花植物和土著人民种植的农作物授粉。当然,那是在我们将如此多样的栖息地替换为单一栽培之前。由于生活场所减少和食物减少,本地授粉者一直在减少。现在,一些科学家希望让我们的农场对本地授粉者具有吸引力,并大幅增加它们的数量。本地蜜蜂物种为我们的农作物授粉越多,我们对蜜蜂的依赖就越少,这意味着更少的迁徙和更少的疾病传播;我们播种的野花越多,本地蜜蜂和蜜蜂就越有食物可吃。这一切都加起来使蜜蜂更健康。农民可以通过在农田附近的休耕地上种植各种本地开花灌木来恢复野生栖息地,每英亩花费约 600 美元。科学家们已经证明,这种新种植的野生栖息地吸引了本地蜜蜂,从而使作物产量提高了 10% 到 15%,并使蜜蜂本身成为更有效的授粉者。产量的增加足以让农民在几年内收回建立新栖息地的成本。现在,这种数学计算可以拯救蜜蜂——以及我们的食物。

杏仁授粉数学
根据美国农业部 (USDA) 的最新数据 (pdf),加利福尼亚州中央山谷有 81 万英亩的杏树,平均每英亩 112 棵树。总共有 90,720,000 棵树。

平均而言,每棵杏树产出约 7,000 颗杏仁,每颗杏仁都来自成功授粉的花朵。研究人员和种植者估计,一棵树约有 25% 的花朵会变成杏仁,这意味着每棵树约有 28,000 朵花。

每棵树 28,000 朵花 X 每英亩 112 棵树 = 每英亩 3,136,000 朵花
每英亩 3,136,000 朵花 X 81 万英亩 = 2,540,160,000,000 朵,或中央山谷 2.54 万亿朵杏花。

美国农业部估计,加利福尼亚州在 2013 年将产出 18.5 亿磅杏仁。每颗杏仁的重量至少为 1.2 克。
18.5 亿磅 = 839,145,884,500 克 ÷ 1.2 克 = 699,288,237,083 颗,或约 7000 亿颗杏仁。

这意味着蜜蜂成功地为至少 7000 亿朵杏花授粉,这几乎占果园中 2.5 万亿朵花的三分之一。然而,蜜蜂可能授粉的花朵远远超过 7000 亿朵。杏树专家、加州大学合作推广部的 乔·康奈尔 解释说,每棵树只能支撑和滋养一定数量的坚果。在春天,树木会脱落 0% 到 15% 的杏仁,具体取决于它们的授粉程度。

如果加利福尼亚州 81 万英亩的杏树每英亩都接受两个蜂箱(建议的最低数量),那么果园在每年二月总共容纳 1,620,000 个蜂箱。其中约有 40 万个蜂群来自加利福尼亚州;其余 1,220,000 个来自其他州。根据尺寸,拖车卡车可以容纳 200 到 400 个蜂群,因此将所有州外蜜蜂运到加利福尼亚州将需要 3,050 到 6,100 辆卡车。

1985 年,俄勒冈州立大学的昆虫学家 迈克尔·伯吉特 和因塔瓦特·布里卡姆 用二氧化碳麻醉蜜蜂蜂群,以便计算和称量成年蜜蜂。他们确定,平均而言,一个八框蜂箱包含 19,200 只成年工蜂(每框 2,400 只蜜蜂)。根据这些数字,每年二月有超过 310 亿只蜜蜂降临加利福尼亚州 (19,200 X 1,620,000 = 31,104,000,000)。

但是蜂群的大小取决于其整体健康状况和一年中的时间等因素。到杏花盛开结束时,当蜜蜂已经收集了大量花蜜和花粉来喂养新生代时,一个真正繁荣的蜂箱最多可能拥有 50,000 只蜜蜂,在这种情况下,中央山谷一次性拥有的蜜蜂数量将接近 810 亿只(50,000 x 1,620,000 = 81,000,000,000)。

加州大学戴维斯分校的蜜蜂专家 埃里克·穆森 认为,近年来抵达加利福尼亚州的许多蜂群只有大约 12,000 只蜜蜂(总人口 = 约 200 亿),并且它们在花期结束时每个蜂群仅增加一到两框的蜜蜂,这将使人口增加到 230 亿到 270 亿之间。

采集蜂约占蜂群的 25%,因此一个拥有 19,200 只蜜蜂的蜂群中将有 4,800 只采集蜂,对于每英亩有两个蜂箱的杏树来说,相当于 9,600 只采集蜂。根据缅因大学的弗兰克·德拉蒙德及其同事对开花的蓝莓灌木丛进行的研究,一只蜜蜂每天觅食四小时,平均访问 1,200 朵花。因此,9,600 只采集蜂有能力在一天内访问 11,520,000 朵花;两个蜂群中的蜜蜂可以在一天内每次访问每英亩 3,136,000 朵花四次。单个蜂群的授粉效率将减半,但这仍然足够有效,可以在一天内对每英亩三百万朵花进行两次访问;在五天内,一个蜂群可以对每英亩的每朵花访问 10 次。

如果每只蜜蜂每天只访问 500 朵花,那么两个蜂群中的蜜蜂一天内只能对每英亩的每朵花进行一次访问,而且,仅靠一个蜂群将无法在一天内访问完每英亩的所有花朵。但在五天内,一个蜂群可以对每英亩的三百万朵花进行近四次访问。

然而,蜜蜂花费多少时间采集花粉和花蜜——以及它们在果园中为杏树授粉的效率——取决于一系列令人望而生畏的环境变量,更不用说蜜蜂行为的怪癖了。如果杏花充满了花粉和花蜜,就像在花期开始附近的早晨通常那样,蜜蜂将在每朵花上花费更多时间,这意味着在花朵之间飞行的时间更少。研究人员也不确定蜜蜂在不同品种的杏树之间飞行的频率,这对于授粉是必要的,而不是只停留在一个品种的花朵上;目前还不清楚蜜蜂在蜂箱内相互摩擦时,会混合多少相容的花粉,这种行为使异花授粉更有可能发生。当温度降至华氏 50 度以下、风速超过每小时 25 英里或下雨或过于阴天时,蜜蜂不太愿意从蜂箱中出来。在杏花盛开期间,即使是几天的恶劣天气也会大大降低它们的授粉效率。这就是为什么许多杏农更喜欢每英亩租用至少两个或更多蜂箱。如果天气对他们不利,那么在晴朗的日子里授粉的蜜蜂数量庞大可能足以弥补损失的时间。这种策略的结果是世界上任何地方规模最大的管理授粉活动。

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