杏仁种植者正在培育一种新型蜜蜂替代品，以取代陷入困境的蜜蜂

编者注（2018年2月26日）：有时研究项目会突然结束。就在《大众科学》发表以下报道后，我们得知“奇妙公司”决定关闭这个为期八年的研究项目，该报道对此进行了描述。其目标是为陷入困境的蜜蜂开发一种备用蜜蜂。我们认为故事中的科学仍然引人入胜，并且拥有另一种商业授粉媒介的想法仍然很重要。

每年二月，加利福尼亚州中央山谷西南角都会恢复一项非凡的研究项目。它发生在一系列巨大的笼子里，这些笼子跨越20英亩，毗邻一片广阔的开心果园。每个笼子都像一个矩形仓库，但完全由极细的网制成，网沿着坚固的窄梁拉紧拉直，形成透明的墙壁和天花板。这项实验由戈登·沃德尔负责，他是世界最大的杏仁种植商“奇妙公司”的蜜蜂生物学主管。在过去的八年里，沃德尔一直在使用这些笼子来开发一种替代昆虫来取代蜜蜂。

对备用蜜蜂的需求变得至关重要，尤其是在杏仁园中。杏仁是加利福尼亚州第二大农作物，每年为该州经济注入约 210 亿美元。2016 年，加利福尼亚州的杏仁种植者需要近 190 万个蜜蜂蜂群——几乎占全国所有商业蜂群的四分之三——来为其 94 万英亩的土地授粉。该行业生产的每一袋盐焗杏仁和每一盒杏仁奶都依赖于蜜蜂。但它们正处于困境之中，受到致命的害虫和疾病、不良营养和农药暴露等一系列问题的困扰。

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过去 11 年，美国每年的蜂群损失率在 29% 到 45% 之间。再加上不断扩大的杏仁种植面积——从 2004 年的 57 万英亩增加到今天的超过 100 万英亩——整个系统都捉襟见肘。在 2012 年全国蜜蜂健康利益相关者会议上，时任美国农业部官员的杰夫·佩蒂斯表示，“我们离因恶劣天气事件或冬季蜜蜂大量损失而导致的授粉灾难仅一步之遥。”

“奇妙公司”于 2009 年聘请了沃德尔，以避免其果园发生此类灾难。该公司选择开发Osmia lignaria，一种本土泥蜂，被称为蓝色果园蜂或 BOB。它是一种优秀的杏仁授粉媒介；它在小型研究中表现良好，并且有欧洲和日本种植者成功管理的亲属。而且没有其他选择。全球约 20,000 种蜜蜂中，只有大约十几种被管理。在蜜蜂Apis mellifera之后，美国仅广泛使用了三种：两种无法及时从冬季休眠中唤醒以进行杏仁开花，第三种被禁止在加利福尼亚州进行露天使用。

然而，BOB 与蜜蜂截然不同。蜜蜂是社会性昆虫。一个蜂王和数千只雌性工蜂生活在一起，形成可以持续多年的蜂群。多代工蜂分工合作，以维持蜂巢的运作。BOB 是独居的，除了交配时，它们一生都独自生活。交配是雄蜂的唯一工作。由于它们不为幼蜂采集花粉，因此在授粉工作中通常甚至不计算雄蜂。

每只雌蜂既是蜂王又是工蜂，管理着自己的小领域。雌蜂交配后，它余生（大约还有 20 天）的唯一工作就是供养后代——通常在果园里有 7 到 12 个后代。她采集花粉和花蜜，将其揉成一团，放在地上的洞里，然后在混合物上产卵。然后她用泥土将其封闭起来，永远不会再见到她的后代。幼蜂在这些泥墙育 Nursery 中吃、生长和睡觉，直到第二年才出现。任何一只 BOB 雌蜂的损失都很重要：它会永久减少当年的授粉劳动力，并减少明年的劳动力，因为产卵会减少。相比之下，一只蜜蜂的损失是微不足道的，因为一个健康的蜂群一年可以产生数万只工蜂。

由于每年只有一代，因此沃德尔花费如此长的时间来弄清楚如何大规模生产 BOB 也就不足为奇了。“如果你犯了一个错误，你必须等整整一年才能再犯一个错误，”他说。“我的老板并不欣赏其中的幽默感。”

沃德尔调查了笼子里 BOB 生活的各个方面，并弄清楚了如何做到其他人没有做到的事情：在小块土地上经济地饲养大量 BOB，使其成为杏仁授粉中蜜蜂商业上可行的替代品。

2017 年，“奇妙公司”需要大约 76,000 个蜜蜂蜂群为其杏仁授粉（每英亩两个蜂群）。但今年春天，这个数字将减少 320 个，因为沃德尔将在果园中投放 128,000 只雌性 BOB——这是有史以来规模最大的一次投放。如果沃德尔的实验成功，其结果可能会对杏仁产业以及从苹果和樱桃到杏和桃子的许多其他早熟作物产生深远的影响。总而言之，超过 150 万英亩的土地可能会受益于将 BOB 作为备用——如果它们今年被证明是值得的。到达这一步花费了数年时间，但问题仍然存在。

将蜜蜂推向市场

商业化管理蜜蜂需要对四个问题给出肯定的答案：蜜蜂是否是目标作物的有效授粉媒介？它们能否及时唤醒并运送到田间进行授粉？它们在田间是否易于管理？能否经济地生产出关键数量的蜜蜂？

20 世纪 70 年代，美国农业部犹他州洛根蜜蜂实验室的科学家菲尔·托尔基奥对 BOB 进行了调查，发现它们是早熟水果和坚果树的优秀授粉媒介，后来的研究也支持了这一发现。在蜜蜂对蜜蜂的基础上，BOB 比蜜蜂效率高得多。几百只雌蜂可以完成 10,000 只蜜蜂的授粉工作。托尔基奥发现，蜜蜂可以从滞育（一种休眠状态）中唤醒，并在需要时送到作物中。他还制定了管理 BOB 的首批规程。

自托尔基奥时代以来，科学家们一直在努力寻找在田间管理 BOB 的最佳方法。他们研究了泥土类型以及巢块的大小、材料和颜色，以及果园中巢块的最佳位置。然而，如果种植者无法部署足够的蜜蜂来发挥作用，并且价格合理，那么这些进展就几乎没有商业价值。这就是沃德尔已经解决的问题。

在理想的世界中，BOB 将在它们授粉的田地里饲养。在欧洲，农民每年从他们的果园中获得三到四倍的欧洲Osmia蜜蜂。曾在美国农业部工作、现任西班牙生态研究和林业应用中心的乔迪·博世表示，这种情况发生是因为欧洲的果园往往较小，包含多种水果，并且周围有各种各样的杂草，这些杂草在不同的时间开花。这些因素有助于蜜蜂度过它们的完整成年期，从而可以产下许多卵。在加利福尼亚州，大型、无杂草的单一种植果园仅提供两到三周的一种类型的开花——不足以最大限度地产卵。杀菌剂和杀虫剂会进一步减少果园产生的后代数量。

历史上，人们通过在野外诱捕来获得 BOB，但这种方法速度慢，而且数量每年都可能发生显着变化。沃德尔认为，如果他能控制天气，他就能持续饲养大量 BOB——他通过将蜜蜂安置在中央山谷南部基本上做到了这一点。在 BOB 飞行季节，可靠的晴天和适宜的温度使他能够在笼子内仅 20 英亩的土地上饲养多达 200 万只蜜蜂。

尽管如此，沃德尔还是必须优化过去的所有研究才能饲养他的蜜蜂。他测试并监测了蜜蜂生活的各个方面，从食物所需的植物种类到蜜蜂用来建造巢室之间墙壁的泥土种类。

每年 1500 万只蜜蜂

沃德尔的最终目标是饲养足够的 BOB，以覆盖用于为“奇妙公司”38,000 英亩杏仁授粉的 76,000 个蜜蜂蜂群的一半。这将需要每英亩 400 只 BOB 雌蜂——每年 1520 万只雌蜂——加上所有雄蜂。沃德尔制定了一项双管齐下的计划来实现这一目标。

第一步是在他的笼子里每年饲养一百万只雌性 BOB。这必须在春季的几个疯狂的月份内完成。沃德尔和他的工作人员竖起笼子，放入植物，安装泥坑和巢箱，然后放入蜜蜂。大约 300,000 到 350,000 只来自前一年的雌蜂进入笼子产卵。其余的进入果园。杏花花瓣掉落且笼子里的花朵枯萎后，田间和笼子里的 BOB 就会变态。秋季，沃德尔的工人们将巢块带入室内，取出并储存蜂茧。他们将蜂茧冷藏过冬，并在明年开花期到来时将其加热。储存阶段可能很危险。沃德尔说，他有时会担心害虫或疾病会迅速蔓延到他的蜂茧中。他定期对它们进行 X 射线检查，以寻找问题。

第二步需要从放入果园的蜜蜂中获得 100% 的回报。如前所述，单一作物不利于蜜蜂繁殖，但修改农药方案和种植替代牧草（如欧洲种植者所做的那样）可以有所帮助。沃德尔还希望通过磨练蜜蜂的唤醒时间来提高回报率，以便它们的成虫生命周期尽可能与杏花花期相吻合。这样他就可以避免“蜜蜂在花期过后闲逛等待施舍”。

去年，沃德尔实现了他在果园中 100% 的目标：放入了 100,000 只雌性 BOB，并产下了足够的卵，以便产生 100,000 只。但他远远没有达到从笼子里获得一百万只雌蜂的目标，因为巢穴材料和劳动力问题导致种植延误，从而缩短了蜜蜂的飞行季节。

2017 年，果园的 BOB 补充了正常的蜜蜂数量。今年将是“奇妙公司”首次用 BOB 替代部分蜜蜂——即 320 个蜂群。如果沃德尔持续实现后续的年度目标，仍然需要 20 多年的时间才能取代该公司一半的蜜蜂，尽管可以通过增加更多的笼子来加快这一过程。这是“奇妙公司”的一项长期战略，该公司希望这将有助于分散其风险并控制其授粉命运。

“奇妙公司”生产一只雌性 BOB 的成本为 22 美分。这意味着可以用 400 只雌蜂抵消一个蜜蜂蜂群，成本为 88 美元，外加启动成本。2016 年杏仁种植者的平均蜂群租赁费率为 167 美元。因此，沃德尔确实表明，可以持续且经济实惠地饲养大量蜜蜂。

引爆点

尽管沃德尔取得了成功，但 BOB 卖家和果园种植者并没有争先恐后地建造自己的笼子。首先，像沃德尔这样的项目需要大量的资源。吉姆·凯恩是美国农业部犹他州蜜蜂实验室的研究昆虫学家，并且已经研究农业授粉媒介数十年。在给我的一封电子邮件中，他写到了沃德尔的工作：“他在大规模繁殖 BOB 方面取得的成功是一个里程碑，只有在商业环境中才能实现（像我们这样的研究实验室根本缺乏土地、人员、资金、设备和农业经验来完成这项工作）。”

此外，有时模型会失败。投资者于 2007 年成立了 AgPollen，旨在开发 BOB 作为商业授粉媒介，但从未从笼子里获得稳定的蜜蜂回报。负责该项目的科学家史蒂夫·彼得森将失败的部分原因归咎于周围地产上的农药使用。

另一个担忧是沃德尔的蜜蜂来自一个地点。如果出现问题，一切都将付诸东流——至少在当年是这样。这种情况发生过一次。沃德尔的植物死了，而且在几乎没有本地牧草的情况下，他的大部分蜜蜂很快也随之而去。“种植这些东西就像试图克服埃及七灾，”沃德尔说。他曾遭受真菌、鸟类、老鼠甚至蟾蜍的入侵，蟾蜍坐在泥坑旁“像吃糖果一样吃蓝色果园蜂”。

其他育种者也有他们自己的困境。吉姆·沃茨经营着沃茨独居蜜蜂公司。他住在华盛顿州西部的潮湿、多变的气候中，并且害怕恶劣天气。他从不同的地方在野外诱捕 BOB，希望通过这样做，他可以避免与天气相关的灾难。他的方法没有高昂的启动成本，可以在 BOB 生活的任何地方完成，并且不需要在笼子里管理 BOB 的技术技能。沃茨在 10 年前开始销售 BOB，他的业务稳步增长。2017 年，他有 700,000 只 BOB 出售，尽管只有大约三分之一是雌性。他预计 2018 年的数量也将与此类似，因为 2017 年的天气不利于 BOB 繁殖，但随着他的 BOB 数量的增加，增长潜力也会增加。

与这种方法相比，沃德尔的模型有可能迅速增加蜜蜂的数量。他在 2016 季开始时拥有 80,000 只雌蜂，最终达到 400,000 只。在令人失望的 2017 年之后，他希望在 2018 年达到一百万只雌蜂的目标。他可以再建造 20 英亩的笼子，将 100,000 只雌蜂放入其中，而不是放入果园，并且理论上，在两年内，每年可以生产 200 万只雌蜂。

沃德尔的蜜蜂目前不对公众出售，但早熟水果种植者对 BOB 的需求正在增加。沃茨说，当他十年前开始饲养 BOB 时，“我们求人们做 10 英亩。”现在他有了一个等待名单，即使他的 BOB 比蜜蜂更贵。所有在 2017 年购买蜜蜂的种植者都已报名参加 2018 年的购买。

多年来一直在美国农业部犹他州蜜蜂实验室研究 BOB 的特蕾莎·皮茨-辛格认为，蜜蜂终于接近成为一种受管理的授粉媒介，达到了她从未想过的“引爆点”。她确信这一点，因为 BOB 的供应量越来越大，种植者也想要它们，即使它们并不便宜。她说，长期以来，只有一种果园授粉模式是可靠的：租用蜜蜂。现在，似乎更多的人开始接受其他模式可能有效——从将更多的野生蜜蜂引入农场到 BOB 等替代品。

尽管研究 BOB 的研究人员仍然有一长串待办事项清单，但他们有一种势头感。他们正在为各种果园作物制定种植者友好的管理计划。越来越多的人也在销售蜜蜂，主要是使用某种版本的野生诱捕，即卖家努力增加他们收集蜜蜂的数量，这是一种蜜蜂养殖。沃德尔认为，为了使 BOB 成为主流，种植者需要改变他们的害虫管理措施，而沃茨在这方面看到了希望的曙光。他将其归功于所有权的力量。沃茨说，当有人拥有而不是租用蜜蜂时，“他们会重新考虑如何喷洒农药。”每节省一只蜜蜂意味着今年有更多的授粉能力，明年花费的钱也会更少。

在中央山谷，沃德尔认识到每只蜜蜂的价值，在 2018 年 2 月，他的 BOB 计划最终开始从事它们被培育出来的工作。但沃德尔努力的长期影响可能并非来自他在大规模生产蜜蜂科学方面的突破。相反，它可能来自更微妙的东西。比尔·肯普最近从美国农业部退休，此前他曾与 BOB 和其他授粉媒介合作数十年。他说，当像“奇妙公司”这样的大型组织冒险开发某种东西时，“它会引起人们的注意，他们会更倾向于自己承担风险”，即使规模小得多。“不要低估象征意义的重要性，”他说。

这个故事是与非营利新闻机构“食品与环境报道网络”合作制作的。