zhuchaodong的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/zhuchaodong

博文

格致论道:寻蜂路上 精选

已有 5241 次阅读 2021-12-20 20:11 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

今天,我非常荣幸能到格致论道,和大家分享我和我的团队在中国大地上寻找蜜蜂的道路和故事

视频链接,可以直接观看;博客文本稍微有些修改)

科普-2.jpg

格致论道讲坛供图

你真的熟悉蜜蜂吗?

那么谈到蜜蜂,大家可能会首先想到三个字:“嗡嗡嗡”。如果走出城市到乡间,也许大家还看到过蜂箱。在山林里边很偏僻的地方,有些蜂农甚至会用木桶、木桩子作为蜂巢。 

蜜蜂还有两个很重要的特点:第一个特点就是它的蜂巢。如果我们把它打开,就会看到每个蜂巢都是六边形的,所以蜜蜂又号称是天然的“自然界的建筑师”。另外一个特点,就是蜜蜂能提供甜美的蜂蜜。

科普-3.jpg 

图说:西方蜜蜂(左、右上),中华蜜蜂(右下)

为我们提供蜂蜜的家养蜜蜂主要有两种。上图左侧的西方蜜蜂实际上是外来物种,已经被引进中国几百年了(注:100余年)。它为全世界特别是东南亚提供了大量的高品质蜂蜜。上图右侧下方就是中国特有的中华蜜蜂(Apis cerana cerana,特指)。

科普-5.jpg

图说:蜜蜂的传粉服务,保障着农业和生态的正常运转

(Alexandra Klein教授供图)

除了提供蜂蜜,蜜蜂还有一个价值巨大的功能,就是我们既熟悉又陌生的传粉。简单地说,传粉就是雌性的传粉昆虫,特别是野生蜜蜂,从一朵花飞到另外一朵花上,把雄蕾上的花粉传递到雌性花的花柱上面,使得植物可以结果。大家可以在上图中看到很多果实,比如杏仁、西瓜、苹果、梨等等。如果没有了蜜蜂,特别是野生蜜蜂,那么这些(修改为很多为宜)美好的果实就会从我们的餐桌上消失。全世界大约有30%的食物生产,都需要靠包括蜜蜂在内的传粉昆虫来传粉。

科普-4.jpg 

图说:野生蜜蜂——就在我们身边,但少有人注意

那世界上总共有多少种蜜蜂呢?经过全世界科学家的努力,目前发现的蜜蜂已经有两万多种了。这也就意味着:我们熟悉的中华蜜蜂和西方蜜蜂,只占这么多已知蜜蜂的万分之一。而剩下其他蜜蜂有什么特点呢?从上图可以看出,它们都是独自生活的。要通过访花、在花上吸取花蜜并起到传粉功能的同时,给它自己的后代提供足够的蜂粮和食物。

传粉者之谜

蜜蜂的传粉功能有多重要呢?我举一个例子:油料牡丹的传粉问题。一般牡丹的花非常漂亮,而且结籽必须要有蜂类传粉。而油料牡丹从名字就可以听出来,它不仅可以观赏,牡丹籽还可以提供油品。

我们就以家养蜜蜂作为实验材料,来研究各类蜜蜂怎样提高油料牡丹的产量。这项工作主要是由我的博士后贺春玲教授在河南洛阳带着团队做的(贺春玲的博士后课题由我和吴燕如先生合作指导)。 

从下图可以看出,经过蜜蜂授粉的油料牡丹籽比较圆润,个大、数量多;中间的是风力传粉,右边是自交传粉。从图中就可以看出,自交传粉就基本没有牡丹籽了。

科普-6.jpg

图说:蜜蜂授粉(左),风力授粉(中),自交授粉(右)

第二个故事稍微长一些。我最早进入野生蜜蜂研究是受到了前辈的鼓励,到江西宜春去研究油茶传粉的问题。长江中下游有着一千年油茶种植的历史,而现在中国是非常缺油的。很多人都知道花生油、大豆油。但实际上还有一类非常高品质的油,就是油茶的油。在超市里茶油的价格比较昂贵,主要是因为它是木本油料做的。全世界总共只有四种木本油料作物,而茶油就号称是“东方的橄榄油”,也是非常健康的食品。

中国种了这么多年的油茶,主要还不是为了提供油品,而是为了在长江中下游保持水土。因为这些地方雨水量比较大,很容易把一些土壤冲刷到河流里。而油茶在这些贫瘠的地方,不需要施肥、打药,就能够保持水土。到了近年,很多当地政府都想把油茶发展成一项产业,但这里面出了问题。油茶有一个特点:在冬季开花结果。漫山遍野,非常漂亮,但是,油茶缺乏足够的授粉者,原因很简单:冬季很多蜜蜂活动能力下降了,所以很少有蜜蜂在这个时候出来给油茶授粉。

科普-7.jpg

图说:家养蜜蜂和野生蜜蜂 

另外还有一个更重要的原因。当地政府曾经鼓励蜂农把蜂箱移到油茶林边上,来给它们授粉,但是蜂农很快都离开了。原因也很简单:这些蜂把花粉采回去以后,在蜂箱里做成蜂粮,喂养它的后代,结果就“烂窝”了,幼虫死了。这就会影响到蜂农的效益,蜂农们就不愿意给油茶授粉。

所以,当地政府就邀请我们科学院带领团队,到江西宜春去参加研讨会,给他们会诊。我们发现:当地的油茶种植是非常成规模、成片的,就像种苹果、种梨,把地清扫得特别干净。甚至有的地方为了保证没有杂草,还会播撒除草剂、杀虫剂,希望通过保护油茶的生长,来提高它的产量。但实际上,这造成了一个非常大的问题:这使当地的一些土蜂,不能在这个地方筑巢,就不能在这里给油茶传粉。

科普-8.jpg

图说:大分舌蜂(左)、油茶地蜂(中)、湖南地蜂(右)

那么,到底有没有野生蜜蜂能为油茶传粉?有哪些油茶传粉蜂可以更有效地提供传粉服务呢?我有一位学生从2007年开始就在那里蹲点(应该是两位:科研助理丁亮和合培硕士生黄敦元)。他(们)研究发现:油茶的传粉者实际上有很多种类,并不是只有家养蜜蜂才可以传粉。上图列出了那里14种传粉蜜蜂当中的3种,包括大分舌蜂、油茶地蜂、湖南地蜂,都有未来给油茶传粉的潜力。特别是左边最大最漂亮的金黄色的大分舌蜂,它的传粉效率明显高于其他蜂。

野生蜜蜂哪里找?

正是因为蜜蜂在自然界和农田生态系统中有着非常重要的作用,可以保障食品、粮食的安全,因此我们需要花大力气来研究和保护野生蜜蜂。但问题是:要想研究它,要去哪里寻找这些野生蜜蜂呢?是不是要像熊爬到树上去摘蜂巢,然后把蜂巢里面的蜂蜜扒出来一样? 

首先从科学上做起。我们对全世界两万多种蜜蜂进行了大数据分析。下图是一张变形的地图,展示的是全世界蜜蜂的分布、物种数量和每个物种的个体数量。我们分析了大概上百万条数据,发现颜色最深、面积最大的部分是欧洲和美国。这告诉了大家:欧洲和美国的专家特别多、研究的数据特别丰富,所以在这个地图上就特别突出;相反,中国以及周边的国家实际上蜜蜂种类非常丰富,然而这张图上基本找不到中国的踪迹,它甚至成了窄窄的一条线。原因也很简单:在中国,研究蜜蜂的人非常少,研究野生蜜蜂的就更少了,只能以个位数计算。可以毫不客气地讲,中国研究野生蜜蜂的人不会超过三个(不太确切。这里的意思是:每年不断发表野生蜜蜂分类学论文的学者)。

科普-10.jpg

图说:世界蜜蜂总科7科20139种,中国已知6科1372种,在中国可能还有至少1000个物种有待发现。

(Michael Orr博士供图)

在中国大地上,还有很多地方可供我们寻找蜜蜂、发现它们的功能,进行研究和保护。大家一般都会认为,森林里蜜蜂的种类可能会多一点,但经过大数据分析和大量野外考察,得到一个经验:森林里面其实蚊子比较多。好在蚊子不咬我,所以我有天然的优势来做这个工作。森林里其实很少见到蜜蜂,那在什么地方有蜜蜂呢?

科普-19.jpg 

图说:其实,蜜蜂丰富度在森林中更低

(Michael Orr博士供图)

大家可以看上面这张照片,这条路就把蜜蜂的分布一分为二了:一边是森林,一边是草地。如果一个地方没有森林,但是有草也有花,那么很有可能就有很多蜜蜂种类分布。所以我去野外时,非常喜欢去西藏、新疆和内蒙。不是为了名山大川,而是因为那些地方非常干旱,跑几百公里可能不见一个人影,但是,只要见到一片草,这片草上面有一朵花,我就会停下来,在这里待上一上午甚至一天的时间。为什么?因为正是有花就必有蜂,所以我只需要守花待蜂就可以了。从学术层面来讲,只要没有树木、森林,在干旱的地方,有一定的植物多样性,就一定会有较高的蜜蜂丰富度。

科普-12.jpg

图说:我们参加第二次青藏高原考察时,在西藏墨脱的森林里发现的枯木。

(吴清涛供图)

上方视频中,枯木上有一个圆孔,里面隐隐约约有一只白色的脑袋在晃悠。它是在干什么呢?原来它在看我们,它就是一只美丽的木蜂。

科普-14.jpg

图说:村落寻蜂  

(贺春玲教授供图)

除了青藏高原、新疆这些干旱的地方,我们也会到村庄院落里寻找蜜蜂,尤其喜欢找古老的村落和特别破旧的土墙。上方左图中躲了一个人,举着长长的采虫杆子,他要干什么呢?要到房梁、土墙上去找一些洞。这些洞里有一些蜜蜂。很多房梁上的木蜂已经化蛹了,还有一些壁蜂在土墙里面,它们都可以给植物传粉。科普-15.jpg

图说:赤足木蜂Xylocopa rufipes

(贺春玲教授供图)

这个季节,正好是苹果可以采摘的时候,农家乐的院落旁也会有一些柴火堆。这些柴火堆,也是我们要寻宝的地方。这些柴火堆里,好多木头上面有一个又一个的小孔。这些小孔有可能是废弃的蜂巢,也有的是正被蜂妈妈占据的蜂巢。在春季,木蜂会把木头打洞,在里面筑一个个的巢室。

科普-16.jpg

图说:枯竹筑巢蜂

(贺春玲教授供图)

那么,这些蜂都在木头或墙上打洞,会不会特别辛苦?它们就不能很聪明地找一些有孔洞的植物吗?我们发现:有些非常聪明的木蜂会寻找竹子和芦苇杆来筑巢。

除了木头、墙上和竹子之外,蜂的筑巢环境是非常不拘一格的。上图是贺春玲教授在新疆南疆找到的,特别适合特殊的木蜂————突眼木蜂亚属这个类群筑巢的地方。

科普-17.jpg

图说:新疆原木蜂Xylocopa xinjiangensis土壁筑巢

(贺春玲教授供图)

 这个土地上有很多的蜂窝。这种蜂筑巢非常困难,因为沙地非常松软。怎么办呢?蜂妈妈就会在沙里挖出地道,每个地道里用自己的分泌物构筑一个又一个的一居室,然后把虫卵产在里面。

科普-18.jpg

图说:新疆原木蜂Xylocopa xinjiangensis巢穴

(贺春玲教授供图)

为了带回蜜蜂,我们掘地三尺

如果我们找到了蜂,也采到了样本,那怎样才能把它带回实验室呢?这需要很多的野外考察工作。

科普-20.jpg

图说:如何把蜜蜂带回实验室?

(郭鹏飞博士供图)

上图是我带了八年的博士研究生郭鹏飞同学。他在每年的4月初到11月底必须待在江西婺源。他需要做一些芦苇管,然后放在PVC管里做成蜂巢,吸引当地的野生蜜蜂筑巢。所以,他每天得定期地检查哪些蜂巢已经有蜂,把它们带回实验室,寻找并记录这些蜂的各种数据。

科普-21.jpg

图说:油茶地蜂巢穴

(黄敦元、丁亮分别供图)

另外一项工作有点像挖掘文物。油茶蜜蜂的发现并不容易,不是只靠眼睛就能够看到的。为什么?因为看到成虫,我们还需要找幼虫。找幼虫就必须挖地,而且甚至是掘地三尺。我们研究发现,蜂妈妈实在是太伟大了:它为了保护自己的孩子,会在红壤地里挖到1.6米深。这是我们所见到过最深的蜂巢了。挖了地道以后,围绕主管道,它还会在周围构筑一个个蜂巢,然后把虫卵产在自己做成的球状蜂粮上面。

科普-22.jpg 

图说:野外采集

(吴清涛供图)

我们在野外主要的采样方式,还是用网扫:把很多蜜蜂收到网里,再用特殊的工具,一只一只地抓到管子里。大家可能会问:图中这位小伙这样做会不会被蜂蜇?没错,而且他是经常会被蜂蜇,蛰完以后还很快乐。为什么?因为蜇一次就意味着,他又抓到了一只蜂。所以他已经在西藏跑了二十次。

探探蜜蜂的生活史

把这些蜂带回去后,还要解决什么问题?

科普-23.jpg

图说:蜜蜂分类:中国蜜蜂总科3科物种名录,包括768个已知物种

现在已经发现了一千多种蜜蜂,而后面还有一千多种要研究。怎么办?我们需要把这些物种进行比较,研究它们属于哪个物种、它们的生活史,还要研究怎么利用它们。

科普-24.jpg

图说:获取形态学特征与分子数据

如何研究呢?我们要通过研究它的翅、身体、它的内部甚至脑部,把不同物种的性状全部提取出来。同时,还需要把前足和中足取下来,进行分子测序。为什么不提取后足的DNA呢?因为后足上有非常重要的采集花粉的结构,所以我们把它留下来,是要给未来的后辈研究的。

科普-25.jpg

图说:获取生活史数据:在实验室养蜜蜂

(贺春玲教授供图)

有了这些物种后,还要研究它们的生活史来获取数据。为什么呢?研究生活史,把蜂饲养在实验室,从卵期到幼虫、蛹、直至成虫,这样就可以实现人工的扩繁

科普-26.jpg 

图说:蜜蜂的天敌

(郭士琨供图)

当然,蜜蜂在自然界也不是没有天敌的。上图中威猛的切叶蜂是非常重要的传粉者,它有很强硬的大颚。但即便如此,切叶蜂也有天敌。图中右侧展示是在它的卵期、幼虫期、蛹期的天敌,像蝇类、甲虫和其他的蜂类,都会取食切叶蜂的幼虫或者蛹。

人类与蜜蜂相助相成

系统的基础研究之后,我们在思考野生蜜蜂的应用。我们和宁夏农科院张蓉教授团队进行了合作。苜蓿是非常重要的草料,它引进到中国有很多年了。它最大的生产瓶颈就是,它的结籽是需要传粉的。

科普-27.jpg

图说:苜蓿切叶蜂授粉 

(张蓉教授供图)

大家从上图可以看出,它的花结构有点像豆科植物。这个结构只有切叶蜂用特定的行为、结构来把它打开,才能采到并传播这些花粉。

科普-28.jpg

图说:给蜜蜂特殊的“家”

(朱猛蒙供图)

张蓉教授已经在苜蓿地里引进了一些切叶蜂,同时给这些切叶蜂提供了特殊的蜂巢。有了蜂窝,一些蜂就会回来,在里面筑巢。上图右侧就是用木头做成的蜂巢。

科普-29.jpg

图说:在早春为果园传粉

(李捷教授供图)

还有一个最重要的例子。大家可能去过一些梨园,像安徽生产砀山梨,山西也是梨的产区。梨树的授粉是在早春,一到早春,很多农民伯伯和阿姨,就会拿着特殊的装置给梨树人工授粉。这实际上有点危险,同时也不能完全保障梨的口感。经过我们的研究,梨园和一些早春的果园里,有很多野生蜜蜂可以完成梨树的传粉。

科普-30.jpg

所以,野生蜜蜂离不开花,花也离不开蜜蜂。我们需要让野生蜜蜂更好地生活在它们能够筑巢、采到花蜜的地方,这样才能繁衍后代,进而与人类和谐共生。蜜蜂看似微弱,实则在自然界中扮演着不可替代的角色。

科普-31.jpg

图说:我们在青海西大滩考察

(丁亮供图)  

我们需要组成好的团队,在中国研究、保护、并进而利用好这些蜜蜂!

科普-1.jpg

格致论道讲坛供图

我的演讲到此结束,谢谢大家!

致谢:

感恩吴燕如先生引领我,边干边学走寻蜂之路!

感谢团队成员倾力支持,共同奔走在寻蜂之路!

感谢各地同好无私帮助,让欢乐充满寻蜂之路!

感谢格致论道讲坛关注,让寻蜂之路不断拓宽!



https://blog.sciencenet.cn/blog-536560-1317400.html

上一篇:2021年BEF-样地野外工作个人总结-杨娟娟
下一篇:[转载]北京生物多样性科学研究会2021学术年会通知

16 李学宽 张晓良 张珑 黄永义 武夷山 李陶 杨卫东 彭真明 陈万浩 张俊鹏 孙天任 王磊 谢煜 史晓雷 周忠浩 孙颉

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-5-27 20:35

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部