本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
蜜蜂和熊蜂是非常了不起的小生物。除了为我们的农业产业提供授粉服务外,它们还非常擅长学习事物。为什么它们如此擅长学习?因为蜜蜂会访问各种各样的花朵,这些花朵提供的食物质量各不相同,因此蜜蜂能够快速学习哪些花朵有最好的食物是有道理的。事实上,蜜蜂非常擅长学习,以至于我们用它们作为“模型”来理解许多动物(包括人类)是如何学习的。在之前的几篇文章中(这里和这里),我讨论了这些动物所拥有的认知能力,所以我在这里不再赘述,只需说我们对蜜蜂学习事物的能力了解很多。
然而,尽管蜜蜂具有一些非常令人印象深刻的学习能力,但我们几乎所有关于这方面的知识都来自于蜜蜂学习花蜜的能力。现在,考虑到蜜蜂从各种各样的花朵中采集花蜜,这很有道理。然而,虽然蜜蜂需要花蜜来维持它们在觅食时每小时的生命(就像蜂鸟一样),但它们也需要花朵中的花粉作为主要的蛋白质来源。我们可以在一段时间内靠软饮料和咖啡生存,但最终我们需要一块牛排或一些豆子,蜜蜂的情况也差不多。更重要的是,蜜蜂采集的花粉对于它们后代的生存至关重要,因此它们将花粉装载到腿上(花粉团),并将其带回蜂巢喂养发育中的幼虫。
然而,尽管花粉对蜜蜂的生活非常重要,但很少有研究探讨它们是否能像学习花蜜一样学习花粉。我最近在发表于《动物行为学》的一项研究中探讨了这个问题。
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如果蜜蜂确实学习辨别哪些花朵有花粉,它们可能会学习什么呢?由于蜜蜂从花朵的花药中采集花粉,因此花药颜色似乎是一个可能的候选者。然而,考虑到花冠(花瓣)通常非常明显,并且蜜蜂在采集花蜜时会注意花冠,因此蜜蜂在采集花粉时也可能学习花冠颜色似乎是合理的。
为了解决这个问题,我制作了具有不同颜色花冠和花药的人造花。然后允许蜜蜂从一种类型的花朵中采集花粉,而另一种类型的花朵上没有花粉。我给没有奖励的花朵添加了花粉气味,以便蜜蜂仍然会飞向它们并进行调查,但在发现没有花粉后就会离开。
第一组蜜蜂被训练成具有特定花冠颜色的花朵有花粉奖励,例如,花冠为蓝色的花朵有花粉,而花冠为黄色的花朵没有花粉。其他蜜蜂被训练成相反的关系(即花冠为黄色的花朵有花粉,而花冠为蓝色的花朵没有花粉)。第二组蜜蜂被训练成特定的花药颜色(花药为蓝色的花朵或花药为黄色的花朵有花粉)。最后,第三组蜜蜂被训练成特定的颜色组合,即花朵要么是黄色花冠和蓝色花药,要么是蓝色花冠和黄色花药。
为了跟踪个体蜜蜂,我在它们的背上贴了小数字。这意味着可以单独训练给定的蜜蜂(例如,白色 10 号)。我以这种方式训练蜜蜂,而不是一次训练很多只,因为蜜蜂会模仿其他蜜蜂获得奖励的地方。我想确保蜜蜂学到的一切都是靠自己。
在蜜蜂有机会访问人造花并从中采集花粉后,我向它展示了一系列与它接受训练的花朵看起来相同的花朵,只是这次所有的花朵上都没有花粉。如果蜜蜂已经学会了某种类型的花朵有花粉,那么我预计它会首先飞向那种类型的花朵以在那里寻找花粉。
这确实是我发现的。在下面的慢镜头视频中,您可以看到一只被训练在黄色花冠的花朵上寻找花粉的蜜蜂。在这里,她在三朵黄色花冠的花朵上搜索。在所有处理中,蜜蜂都学会了访问它们之前接受训练的花朵类型。更重要的是,为了测试那些接受特定花冠-花药颜色组合训练的蜜蜂,我向它们展示了四种不同类型的花朵:蓝色花冠、蓝色花药的花朵,黄色花冠、黄色花药的花朵,蓝色花冠、黄色花药的花朵,以及黄色花冠、蓝色花药的花朵。如果蜜蜂优先学习花冠颜色或花药颜色,那么我预计它们会去所有花冠为蓝色的花朵,而不管花药颜色如何。然而,蜜蜂去了它们接受训练的特定颜色组合,这表明它们在采集花粉时注意并记住了花冠和花药颜色。
最后,我想看看蜜蜂是否可以在更长的时间内记住哪些花朵有花粉。我像以前一样训练蜜蜂,但这次在 24 小时后和七天后对它们进行了测试。即使在七天后,蜜蜂仍然在它们之前发现花粉的花朵类型上寻找花粉。
那么,这些发现告诉我们什么呢?首先,当您看到一只熊蜂在外面飞来飞去并访问花朵时,它不仅仅是在记住哪些花朵有花蜜,而且还在记住哪些花朵有花粉。更重要的是,它可能还记得七天前在这些花朵上发现的花粉,对于一种只活几周的动物来说,这是一段相当长的时间。
这些结果也让我感到兴奋,因为它们为我们在研究这种动物的学习和记忆时提供了一种新型的奖励。由于一只熊蜂个体不仅采集花蜜或花粉,而且同时采集两者,这意味着它可能必须记住哪些花朵提供最好的花蜜,哪些花朵提供最好的花粉,以及哪些花朵两者都有。由于我有兴趣了解个体蜜蜂是否真的可以做到这一点,这引导我进行了我的第二个实验,我在我的下一篇博文中讨论了这个问题。
参考文献
Muth, F., Papaj, D. R., & Leonard, A. S. (2016). 蜜蜂记住花朵的原因不止一个:花粉介导联想学习。《动物行为学》,111, 93–100。doi:10.1016/j.anbehav.2015.09.029
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