熊蜂女王的超能力-竟能在水下活上好幾天？
當女王不容易
每年秋天,當其他工蜂和雄蜂紛紛死去,只有剛交配完的年輕女王能夠存活下來。她們會鑽進土壤裡,找個安全的小洞穴,然後開始長達數個月的獨居冬眠。
昆蟲的冬眠跟熊冬眠不太一樣。熊冬眠時體溫會下降,但還會醒來喝水、上廁所。昆蟲的冬眠更徹底,稱為「滯育」(diapause),整個生理機能幾乎暫停,就像按下生命的「暫停鍵」。新陳代謝降到最低,心跳和呼吸都慢到幾乎測不出來。這樣才能在沒有食物的寒冬中撐過好幾個月。
等到春天來臨,女王醒來後要立刻開始建立新蜂群。她得自己找地方築巢、產卵、養育第一批工蜂。可以說,整個蜂群的命運都壓在這一隻女王身上。
但問題來了—土壤裡冬眠雖然安全,卻也充滿風險。寒流、霜凍、掠食者都很危險,而最致命的威脅之一,就是突如其來的洪水。
一場美麗的意外
故事要從一台故障的冰箱說起。
加拿大圭爾夫大學的研究員薩布麗娜·朗多那天走進實驗室,準備查看正在冬眠的熊蜂女王們。沒想到,冰箱裡的冷凝水不知何時悄悄累積,竟然淹沒了四個裝著蜂后的試管。
「我當下心都涼了一半,」朗多回憶道,「這些珍貴的實驗樣本,我以為全完蛋了。」
她小心翼翼地用鑷子夾起一隻泡在水裡的女王蜂,準備確認「死亡」。結果那隻蜜蜂突然扭動起來!
沒錯,她還活著!而且不只一隻,四隻全都活蹦亂跳的!
這個意外讓兩位科學家眼睛一亮:等等,這背後一定有什麼了不起的秘密!
科學家決定好好測試一下
既然意外發現了熊蜂女王的「防水」能力,研究團隊決定來場正式實驗。
他們召集了143隻東部熊蜂女王,設計了一場「水下生存挑戰賽」。
實驗分成好幾組:
對照組:乖乖待在乾燥環境,什麼都不做
短期浸水組:在水裡泡8小時或24小時
終極挑戰組:整整泡在水裡一個禮拜!
有些蜜蜂完全沉在水底,有些則漂浮在水面上。這是為了模擬真實情況—有時冬眠小窩會完全淹沒,有時只是積水半滿。
驚人的實驗結果
一週後,研究團隊小心翼翼地把女王蜂們從水裡撈出來。
研究人員形容,剛撈出來的蜜蜂看起來就像溺水的小可憐,全身濕透、毛髮黏成一團, 但神奇的事情發生了。
把她們放回冰箱,讓她們繼續冬眠一天後—女王蜂們完全恢復了!身上的絨毛重新蓬鬆起來,金黃黑相間的條紋閃閃發亮,「美麗得就像什麼都沒發生過,」「簡直不可思議!」
數據更驚人:在水下泡了整整七天的21隻女王蜂,有17隻在八週後依然健健康康。存活率高達81%!
而從來沒碰過水的對照組呢?17隻裡面活了15隻,存活率88%。
換句話說,泡水一週幾乎沒有影響她們的存活率!
她們是怎麼辦到的?
這就要講到昆蟲呼吸的奧秘了。
人類用肺呼吸,但昆蟲沒有肺。她們靠的是身體兩側的小孔,叫做「氣孔」(spiracles),直接把空氣送進體內的氣管系統。
想像一下,你的身體兩側開了好幾個小窗戶,空氣可以直接從窗戶進來,透過管道系統送到身體各處。這就是昆蟲的呼吸方式!這個系統很有效率,但有個致命弱點—如果水從氣孔灌進去,昆蟲就會「溺水」。所以大部分昆蟲碰到水都會拼命掙扎,因為一旦氣孔進水,幾分鐘內就會死亡。
熊蜂女王的生存秘訣有兩個:
第一招:關閉氣孔
就像潛水艇關閉艙門一樣,熊蜂可以把氣孔緊緊閉合,防止水分滲入。這是許多昆蟲都有的本能反應。
第二招:超低耗能模式
這才是關鍵!冬眠中的女王蜂新陳代謝降到極低,對氧氣的需求量可能只有清醒時的1-5%。就像手機開啟「超級省電模式」,可以撐好幾天不充電。
研究人員推測,正是因為冬眠狀態下幾乎不需要呼吸,女王蜂才能長時間閉合氣孔而不會窒息。如果是清醒的蜜蜂,可能幾分鐘就撐不住了。
其他動物也有類似能力嗎?
有的!比如某些烏龜可以在冰封的池塘底部冬眠數個月,靠著降低新陳代謝,甚至可以透過皮膚和喉嚨吸收水中的微量氧氣。北極地松鼠冬眠時體溫可以降到零下,心跳每分鐘只有1-2次。大自然的生存智慧真的很驚人!
還有好多謎團待解
這個發現雖然很酷,但也引發了更多問題。一個有趣的問題是:熊蜂女王在野外到底多常遇到淹水?
目前我們知道,女王們偏好選擇斜坡地形和排水良好的沙質土壤作為冬眠地點。這些地點本來就不太會積水。
為什麼野外觀察這麼難?
你可能會想:直接去野外看看不就知道了?但問題是,熊蜂女王冬眠時會鑽進土裡5-20公分深,而且冬眠地點非常分散,每隻女王都是單獨行動。要在廣大的森林或草地裡找到這些小小的冬眠室,就像大海撈針。更何況,即使找到了,挖開觀察也可能破壞她們的冬眠環境。所以科學家對熊蜂冬眠的了解,大部分還是來自實驗室研究。
我們對熊蜂的了解還太少
加州大學戴維斯分校的生物學家伊麗莎白·克朗有感而發:「這項研究真的點醒了我們關於熊蜂的生命週期,我們知道的實在太少了。」
這話聽起來可能有點奇怪。畢竟,熊蜂和花朵的互動是生態學教科書的經典案例,從小學自然課就會教。我們知道牠們怎麼採蜜、怎麼授粉、喜歡什麼花朵。
但是牠們怎麼選擇築巢地點?什麼樣的土壤最適合冬眠?女王醒來後怎麼判斷春天來了?如果錯過最佳時機會怎樣?
這些關鍵問題,我們幾乎一無所知。
小小身軀,大大韌性
一隻熊蜂女王的體重還不到1公克,身長大約2公分。在寒冷的冬天,她獨自蜷縮在黑暗的土壤中,沒有蜂群保護,沒有食物儲備,只能靠著自己的身體熬過漫長的幾個月。
如果運氣不好遇到淹水,她不會掙扎、不會逃跑,只是靜靜地關閉氣孔,把新陳代謝降到最低,然後……等待。
等待水退去,等待春天到來。
S. Rondeau and N.E. Raine. Unveiling the submerged secrets: bumblebee queens’ resilience to flooding. Biology Letters. Published online April 17, 2024. doi: 10.1098/rsbl.2023.0609.
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