蜜蜂减少,人类和生态将陷入灾难(2)
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如同生物和生态多样性是世界存在和可持续发展的根本保证一样,蜜蜂的多样性也是保证果实增产和品质良好的基本条件之一。美国研究人员刚刚发布的一项研究表明,人们种植作物的多样性和蜜蜂的多样性可以相互保证作物产品高质量和高产量。研究人员观察了美国加利福尼亚州中部的15个农场,一些农场仅种植草莓,一些农场混合种植了草莓、花椰菜、树莓和甘蓝。混合栽种作物的农场能吸引更多种类的蜜蜂为作物传花授粉,这些蜜蜂中包括欧洲蜜蜂和本土野生蜜蜂。而仅仅种植着草莓的田地里只有欧洲蜜蜂在授粉。当观察地点位于自然植物园附近时,蜜蜂物种多样性进一步增加。果实采摘后的品尝表明,来自多样化种植农场的草莓更饱满、结实、味道更好,而且果实更对称,这些特性让农民更容易销售这些水果。来自单一作物种植农场的草莓相对于多样化种植农场的草莓在味道、果实饱满和形状方面都逊色一些。
研究人员推论,不止是草莓,其他农作物的果实和产量也会受益于多样化的种植,因为能吸引多样化的蜜蜂授粉。在美国,经过驯养的欧洲蜜蜂可以在各种各样的情况下对作物授粉,但本土野生蜜蜂需要本土的栖息地。因此,为了让作物的果实更好,应当采取在庄稼中间种植灌木篱墙的方法来吸引蜜蜂,并且需要多样化地种植作物,使得与自然环境隔离的农场能够以作物的多样性来吸引更多品种的蜜蜂传花授粉。
蜜蜂如何让水果颜值高味道好?
过去的研究只是笼统地称,经过蜜蜂传粉可以让作物果实的色香味俱全,但是,蜜蜂是如何做到这一点的,却不甚了了。现在,德国歌廷根大学农业生态学家特贾·斯昂克的团队初步解开了这个谜。斯昂克首先在印度尼西亚发现,在生活着更多蜜蜂的地方,咖啡不仅产量更高,咖啡豆形状不均匀等畸形现象也明显减少。他们认为,这是蜜蜂的授粉起了作用,于是决定通过蜜蜂对草莓授粉来进一步证实这个推论。
草莓这种果实既可以经昆虫或风媒传粉,也可以自花授粉。从结构来看,每颗草莓都是许多小型果实组成的多果实集合体,因此无论是自花授粉还是蜜蜂授粉,都应当把花粉传授到每个花朵内的约200个子房中,这样的果实才会饱满和味好。如果依靠自花授粉,未必能使这200个子房都获得授粉,但是,如果靠蜜蜂授粉,就有可能让这200个子房都能授粉,因而结出的果实会更好。
从这个假设出发,斯昂克选择了9种主要的草莓品种种植在一个实验农场内,同时在农场内放养了许多野生蜜蜂和家养蜜蜂,这显然引进了蜜蜂多样性要素。结果表明,与风媒授粉的草莓相比,蜜蜂授粉的草莓不仅更加鲜艳、明亮,而且出现畸形的情况更少,果实更结实。对于草莓来说,果实的结实似乎更为重要。与风媒传粉的草莓相比,蜜蜂传粉的草莓保质期长达近12小时。这点时间也许不值得称道,但是,一般草莓仅仅经过4天存储后,超过90%就破相而难以出售。但是,如果有额外的12小时的保质期,农民的损失就会减少约11%。
蜜蜂授粉的草莓为何有这么好的品质?斯昂克的研究结果给予了解释。蜜蜂授粉提高水果质量可能是因为它一方面让所有的小果实都获得了授粉,从而让果实更结实一些;另一方面会刺激两种主要的植物激素——生长素和赤霉酸产生。生长素可以促进细胞的分裂和生长,从而增加草莓的重量和紧实度;赤霉酸则可以延迟草莓的软化,以帮助水果对抗擦伤和霉菌。还有一个优势是蜜蜂传粉的草莓更鲜艳。研究人员坦承尚不清楚蜜蜂授粉是如何影响水果颜色的,但是,草莓的颜值更高会吸引更多的蜜蜂和其他虫媒前来采蜜和传粉,这对于作物的产量和品质又起到正面推动作用。
蜜蜂的传粉如何优于其他传粉动物?
蜜蜂对草莓的传粉只是在某种程度上揭示其传粉的优势,结合其他作物和比较其他传粉动物,就更能了解蜜蜂的传粉优势是建立在与其他生物相互适应和共生的演化进程中。瑞士苏黎世大学的进化生物学家丹尼尔·格维西团队最近发表在《自然通讯》上的一篇文章表明,传粉昆虫可以在短期内加速油菜的近亲野芥菜的进化,而且进化的方向和速度取决于传粉昆虫的种类。与食蚜蝇相比,由熊蜂(蜜蜂的一种)传粉的野芥菜植株长得更大,开的花芳香气味更浓郁,而且野芥菜的这种进化速度只需要短短9代。
研究人员以3种传粉方式对野芥菜的传粉结果和繁殖进行对比研究,第1种由熊蜂对野芥菜传粉;第2种由食蚜蝇对野芥菜传粉;第3种为对照组,由人工对野芥菜传粉。在3组实验各进行9代后,再测量野芥菜的一些表型性状,如植株的大小,花瓣反射紫外光(蜜蜂由此可看到花)的面积和每朵花释放芳香气味的量等。总的结果显示,熊蜂传粉的野芥菜植株个体更大,能反射较多紫外光的花更多,花朵释放的芳香味更浓郁;由食蚜蝇传粉的野芥菜植株个体较小,花朵释放的芳香气味较淡,自花授粉的情况更多。原因在于,食蚜蝇传粉的效率低,促使该实验组的野芥菜自花授粉增加,以适应食蚜蝇传粉的不足。这一点特别影响到野芥菜进化的方向和质量,因为较少有杂交的野芥菜无法或很少体现出杂交优势。
这些结果表明,野芥菜向不同方向进化的机制是由传粉昆虫对植物的喜好决定的。在试验的后期,熊蜂更偏好采蜜由熊蜂传粉的实验组野芥菜菜花,而较少采蜜由食蚜蝇传粉的野芥菜菜花。这个研究提示,野芥菜已经演化出适应熊蜂的偏好。同时,传粉动物只对野芥菜进行9代传花授粉就促使其性状产生较大变化,说明在自然条件下,传粉生物无论是在数量上和多元化上(包括多种传粉动物和同一传粉动物,如蜜蜂的多元化)都会促使作物和植物快速演化,其中蜜蜂的授粉更是促使作物快速演化的一个重要因素。
蜜蜂的身体结构造就美妙果实
过去的研究表明,蜜蜂的行为特点有些类似人类,如蜜蜂的集体行为、信息传递和民主决策等,这些行为既决定了它们能采集到很多花粉来酿蜜,与此同时,也能为更多的作物传粉,提高作物的產量和品质。然而,自然的演化造就了蜜蜂身体结构的变化,使其在适应环境的同时,也利用自身的身体结构让其传花授粉的效率更高,结果更好,这其中就有一个人们新近认识的蜜蜂身上无数绒毛的作用。 (王晓冰)