大黄蜂快速学习通往甜美花朵的最佳路径

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


事实证明,大黄蜂并不笨拙。科学家们利用微型雷达跟踪设备、运动激活摄像头和人造花朵,了解了蜜蜂在从一朵花到另一朵花觅食时如何快速学习最佳路径。事实上,它们在这方面的认知能力似乎与大脑更大的动物相当。

伦敦玛丽女王大学的一个研究小组为一群白尾大黄蜂Bombus terrestris)配备了微小的谐波无线电传感器和塑料号码标签。他们训练蜜蜂在人造花朵上觅食,这些花朵在中心提供栖息处和糖溶液。然后,将蜂群的巢箱放置在英国一个庄园的大片田野中,靠近五朵人造花。这些花朵呈五边形排列,每朵花与下一朵花相距 50 米,这远大于大黄蜂的视力范围。这种安排阻止了受试者相互跟随或发现下一朵花。“花朵”由运动感应摄像机监视,以捕捉每只蜜蜂的觅食情况。研究人员还选择在十月份完成实验,届时当地的花朵已经凋谢,不会引诱蜜蜂离开实验花朵。

该大学生物和化学学院的研究员兼该研究的合著者马修·利霍劳在一份准备好的声明中说:“最初,它们的路线漫长而复杂,多次重复访问空花。”“但是,随着它们经验的增加,蜜蜂逐渐改进了它们的路线。”而且它们做得很快。平均经过 26 次出行后,蜜蜂仅尝试了大约 120 条不同觅食路线中的 20 条,并将它们的总飞行距离缩短了约 80%。


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先前的研究表明,在较小的实验室区域中存在类似的學習曲線,但这是第一次在更真实的野外规模中证明这一点。在这种野外场景中,蜜蜂的实际表现优于它们的实验室同行,后者仅提高到最佳觅食飞行路线的 75% 左右。该研究结果于 9 月 20 日在 PLoS Biology 上在线发表。

这种学习似乎主要通过试错法进行。利霍劳说:“每次蜜蜂尝试一条新路线时,如果它比之前尝试过的最短路线短,它就会增加重复使用新路线的可能性。”“否则,新路线将被放弃,并测试另一条路线。”

这些发现是这些令人印象深刻的昆虫获得的新的认知成就。利霍劳的同事拉斯·奇特卡在一份准备好的声明中说:“它们通过试错法学习的速度非常惊人。”“这种复杂的行为被认为只有大脑更大的动物才能做到。”该研究没有探讨蜜蜂是否像人类、鲨鱼甚至可以说章鱼那样,正在绘制觅食区域的心理地图。但仅仅使用启发式方法似乎就能使它们走得足够远(通过大量减少在空中嗡嗡作响的时间)。

尽管这种导航对蜜蜂来说似乎毫不费力,但我们人类需要数学算法来分析和理解它们行为的优雅之处。罗瑟姆斯特德研究所的计算和系统生物学负责人克里斯·罗林斯在一份准备好的声明中说:“这是一个非常令人兴奋的结果,因为它表明看似复杂的行为可以用相对简单的规则来描述,这些规则可以用数学来描述。”“这意味着我们现在可以使用数学来告知我们蜜蜂的行为何时可能受到它们环境的影响,并评估例如景观变化的影响。”

蜜蜂本身似乎不愿意改变,特别是如果这意味着减少特别有成效的目的地。“如果我们移走一朵花,蜜蜂会继续寻找那个位置——即使它空了很长一段时间,”奇特卡说。“看来蜜蜂不容易忘记一朵丰收的花。”

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