小蜜蜂采花粉 不飛行也會嗡嗡嗡？

飛翔的蜜蜂。圖據(jù)新華社

上海市閔行區(qū)一居民小區(qū)花叢中飛舞的蜜蜂。（攝于2020年3月14日）圖據(jù)新華社

西班牙馬德里一座公園里，一只蜜蜂在花朵上采集花粉。(攝于2020年5月20日） 圖據(jù)新華社客戶端

在德國蓋爾森基興，一只蜜蜂站在花上。（攝于2019年4月7日） 圖據(jù)新華社客戶端

小朋友們在花園里游玩時，是不是有時會聽到蜜蜂“嗡嗡嗡”飛行的聲音？其實(shí)，蜜蜂不飛的時候，也會發(fā)出這個聲音。因?yàn)?，“嗡嗡”聲其?shí)是蜜蜂的胸部肌肉快速收縮產(chǎn)生振動發(fā)出來的聲音。

蜜蜂在飛行的時候，位于胸部的間接飛行肌肉通過快速收縮和放松，使胸部殼體振動，從而驅(qū)動翅膀運(yùn)動。即便不飛行，例如在授粉和防御中，蜜蜂的翅膀保持靜止，甚至沒有展開的狀態(tài)，但胸部肌肉仍然快速收縮。這種收縮產(chǎn)生的振動通過蜜蜂的身體傳遞到花朵或空氣中，從而產(chǎn)生“嗡嗡”聲。

最大化將花粉釋放

是蜜蜂振動胸部的任務(wù)

蜜蜂為什么會在采蜜的時候振動胸部呢？那是因?yàn)椤拔宋恕甭暱梢詭椭鄯涫诜?。許多植物，特別是一些具有管狀花藥的植物如番茄、茄子和藍(lán)莓，花藥的開口非常小，只有在受到強(qiáng)烈振動時，花粉才能從花藥中被釋放出來。

蜜蜂通過高頻振動使花粉從花藥孔中噴射出來，附著在自己的身體上。蜜蜂收集了花粉，還得釋放出來才算完成授粉，“嗡嗡”聲又幫了大忙。當(dāng)蜜蜂飛到另一朵花上，抓住花藥，然后利用胸部肌肉產(chǎn)生的高頻振動才能將能量傳遞給花藥。這種能量傳遞非常高效，可以有效地釋放出花粉。研究表明，這種振動頻率通常在200-400赫茲之間，這樣的頻率能夠最大化將花粉釋放。

蜜蜂個頭不一樣

“嗡嗡”聲大小也不同

馬里奧·瓦列霍—馬林教授是生態(tài)學(xué)和植物進(jìn)化領(lǐng)域的知名科學(xué)家，他的研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：是不是胸部越大的蜜蜂“嗡嗡”聲越大？

馬里奧教授和他的團(tuán)隊(duì)成員在澳大利亞、蘇格蘭和墨西哥的不同區(qū)域捕捉蜜蜂。他們選中了不同種類的蜜蜂，涵蓋6個科70個蜜蜂種類，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的多樣性。

回到實(shí)驗(yàn)室，研究人員先拍攝并用游標(biāo)卡尺測量每只蜜蜂的胸部寬度。團(tuán)隊(duì)將蜜蜂放入冰箱中短暫冷凍幾分鐘，讓蜜蜂進(jìn)入一種短暫的冷麻醉狀態(tài)。當(dāng)蜜蜂開始恢復(fù)活力時，奇妙的事情發(fā)生了。蜜蜂的胸部開始微微顫動，發(fā)出低沉的“嗡嗡”聲，進(jìn)入了防御狀態(tài)的蜂鳴。

通過計(jì)算每一次“嗡嗡”聲的基本頻率和振動幅度，研究人員發(fā)現(xiàn)蜜蜂的胸部大小與振動的加速度幅度之間存在強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系。也就是說，蜜蜂越大，它們產(chǎn)生的振動就越強(qiáng)。

人類也有肌肉

為何不能“嗡嗡”響？

為什么蜜蜂的肌肉振動頻率如此之高？人類肌肉為什么做不到？關(guān)鍵在于蜜蜂特殊的飛行肌肉結(jié)構(gòu)和生理機(jī)制。

蜜蜂的飛行肌肉主要分為兩種：直接飛行肌肉和間接飛行肌肉。其中，間接飛行肌肉在高頻振動中起著關(guān)鍵作用。間接飛行肌肉包括背縱肌和背腹肌，它們不直接連接翅膀，而是通過改變胸部殼體的形狀來驅(qū)動翅膀。

間接飛行肌肉是一種異步肌肉，這種類型的肌肉可以自主振蕩，使得蜜蜂的飛行肌肉以非常高的頻率收縮和放松，每秒可達(dá)幾百次，從而發(fā)出“嗡嗡”聲。異步肌肉也使其在高頻收縮時更加高效。由于每次神經(jīng)沖動能夠引發(fā)多次收縮，蜜蜂可以以較低的能量成本維持高頻振動。

相比之下，人類的肌肉就不太一樣。人類的骨骼肌是同步肌肉，每次收縮都需要一個神經(jīng)沖動。骨骼肌的最大收縮頻率通常不超過每秒幾次（赫茲級別），遠(yuǎn)低于蜜蜂的飛行肌肉。因?yàn)槊看问湛s都需要額外的神經(jīng)信號和能量輸入，人類的同步肌肉在高頻收縮時能量消耗比異步肌肉要大。

蜜蜂的肌肉設(shè)計(jì)可以讓它們“嗡嗡嗡”地飛行、授粉。人類的肌肉設(shè)計(jì)則可以用于更大力量和較低頻率的動作，如跑步、跳躍和舉重。所以，人類和蜜蜂各有優(yōu)勢。

華西都市報(bào)-記者 葉海燕

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