董诗浩张琪王媛董坤谭垦

（云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明650201）

小蜜蜂采集蜂遭遇危险刺激后发出停止信号

董诗浩张琪王媛董坤谭垦

（云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明650201）

停止信号是一种能让蜜蜂舞蹈停止的抑制信号，已经发现东、西方蜜蜂遭遇危险刺激后都会产生停止信号。与营穴居的东、西方蜜蜂不同，小蜜蜂营露天生活，对于露天生活的蜜蜂遇危险刺激后是否也会产生停止信号目前尚无报道。本研究中，我们先训练小蜜蜂的采集蜂到饲喂器采集糖水，然后用镊子和黄金蚁模拟捕食危险刺激小蜜蜂，记录被攻击后的小蜜蜂回巢后的反应。结果显示，小蜜蜂采集时被危险刺激后，回巢后也会通过发出停止信号来警告同伴有采集危险。

小蜜蜂；停止信号；危险刺激；引起

蜜蜂是一种高度社会性昆虫，个体之间存在着能分享信息和协调行动的复杂的信息交流系统。蜜蜂使用“舞蹈语言”交流食物、水和筑巢地点等信息，收到信息的同伴又继续通过舞蹈招募更多的同伴，这种激活信号使得蜜蜂的群体反应效率大大提高。鉴于蜜蜂强有力的激活信号，同样应该有抑制信号的存在，科学家最早发现西方蜜蜂（Apis mellifera）会产生一种能抑制蜜蜂舞蹈的脉冲信号——stop signal[1]。停止信号是由工蜂收缩胸部肌肉引起，行为表现是发出信号的蜜蜂会压低胸部贴在巢脾上或用其头部撞击其它的蜜蜂，尤其是正在跳舞的蜜蜂，导致跳舞蜜蜂舞蹈停止，蜜蜂收缩胸部肌肉的同时伴随着产生一个人耳可听见的脉冲声音[1-5]。使用胡蜂、蜘蛛和镊子刺激东、西方蜜蜂的采集蜂都能引起被刺激的蜜蜂回巢后发出停止信号[5，6]。另外，蜜蜂分蜂时找到理想筑巢地点的侦查蜂也会通过发出停止信号来抑制其它侦查蜂的舞蹈招募[3]。

目前蜜蜂停止信号在西方蜜蜂和东方蜜蜂上研究较多，东、西方蜜蜂都是营穴居生活的蜜蜂，对于露天生活的小蜜蜂（Apis florea），在遭遇危险刺激后回巢内是否会产生停止信号，以及小蜜蜂的停止信号是否和东、西方蜜蜂的停止信号存在差异尚无报道。云南省拥有丰富的蜜蜂资源，本研究中，我们选择露天生活的小蜜蜂为实验对象，通过对小蜜蜂的采集蜂的危险刺激，记录和分析小蜜蜂遭遇采集危险后是否也产生停止信号，并进一步比较小蜜蜂的停止信号和东、西方蜜蜂的停止信号的区别。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

实验材料：云南省西双版纳州纳版河国家自然保护区3月份至6月份有大量野生小蜜蜂分布，当地农民习惯把自己发现的小蜜蜂连蜂带脾迁养到自己家附近，为本研究提供了充足的实验材料，本研究选择三群群势相当的小蜜蜂为实验群。在小蜜蜂生活区域附近，我们观察到有些花朵上有小蜜蜂的天敌黄金蚁（Oecophylla smaragdina），所以我们用镊子和黄金蚁两种方式进行危险刺激。

仪器设备：索尼相机（HDR-PJ790），微型麦克风，耳机，吸瓶，试管，烧杯，天平，量筒，饲喂盘，颜色纸，剪刀，计数器，计时器，镊子等。

1.2 方法和步骤

通过用饲喂器训练的方法，招募三群小蜜蜂的采集蜂到饲喂器采集。饲喂器放置在距离小蜜蜂巢脾20米处，饲喂器内盛50%的糖水，饲喂器下面放一张蓝色的纸片。当饲喂器上有3~5只采集稳定的小蜜蜂后，用颜色笔分别进行颜色标记，其余小蜜蜂用吸瓶吸掉。被标记的小蜜蜂安静半小时后开始实验，先用镊子靠近正在饲喂器采集糖水的小蜜蜂但不作任何刺激以此作为对照组，然后分别用镊子和黄金蚁刺激目标蜜蜂作为实验组。镊子刺激的方法是用镊子夹住正在饲喂器采集糖水的小蜜蜂的后腿，力度为刚好夹住小蜜蜂，夹住2 s后立即放开小蜜蜂。黄金蚁刺激的方法是用镊子夹住黄金蚁的胸部，这样黄金蚁的头和足能自由活动，再用镊子夹着黄金蚁逐渐靠近正在饲喂器采集糖水的小蜜蜂，小蜜蜂看到天敌黄金蚁就会飞回巢内。当小蜜蜂回巢，随即打开预先放置在小蜜蜂蜂巢前的相机，用连接相机的麦克风靠近目标蜜蜂，同样的方法记录对照组和实验组小蜜蜂回巢后的行为反应和语音信号。用软件Raven 1.5分析小蜜蜂语音信号的频率和持续时间，用Microsoft Office Excel 2013进行数据整理，SPSS17.0进行数据分析，Graphpad Prism5绘制图表。

图1镊子和黄金蚁两种危险刺激引起的停止信号比较

2 结果与分析

通过实验我们发现，由于对照组没有危险刺激，将镊子靠近正在采集糖水的小蜜蜂对其采集活动没有影响，回巢后也没有记录到小蜜蜂产生任何语音信号，部分小蜜蜂还继续跳舞招募同伴。用镊子夹后腿和黄金蚁攻击两种刺激后，被攻击的小蜜蜂回巢后不会再跳舞，而是会发出语音信号，并且在巢内停留时间增加，收到停止信号的蜜蜂舞蹈也相应减少，判断该语音信号为停止信号。比较用镊子和黄金蚁两种攻击方式引发的停止信号的特征结果如图1所示，两种刺激方式所引起的停止信号的频率没有显著差异（图A，p= 0.068）；而两种刺激方式产生的停止信号的脉冲持续时间存在显著差异（图B，p=0.001）。另外，通过比较停止信号的频率和脉冲持续时间两个特征，不难看出停止信号的频率和脉冲持续时间有一定相关性，高频率的停止信号，其脉冲持续时间较短，低频率的停止信号，其脉冲持续时间较长。

3 讨论

蜜蜂的停止信号首先在西方蜜蜂上发现[1]。虽然早在1964年Esch就发现蜜蜂会发出一很短的尖叫声（brief piping signal），但他认为这个信号表达的是舞蹈跟随蜂在向舞蹈蜂乞求食物（begging call）[7]。1993年, James Nieh在训练蜜蜂到饲喂器采集时，发现当饲喂器上蜜蜂拥挤时，蜂群内产生一种奇特的声音，这种声音发出后蜜蜂跳舞的次数减少，他认为蜜蜂发出的这种很短的尖叫声其功能是阻止其它蜜蜂的舞蹈，首次提出“停止信号”假说[1]。随后，Kirchner也指出正在跳舞的蜜蜂在接收到这个信号后舞蹈会很快停止，进一步证实了“停止信号”假说[11]。Thomas.Seeley（2012）发现蜜蜂分蜂时产生停止信号起到交叉抑制的作用来加快群体决策[3]。谭垦等（2016）发现东方蜜蜂在饲喂器和巢门口遭遇危险刺激后回巢内也会产生停止信号，并且信号的频率和时间与危险水平有关[6]。

很多动物在遭遇危险时都会发出报警信号，这是一种经进化得来的高级能力[8-10]。不同的危险水平，动物发出的报警信号的强度也不同。以鸡为例，当危险靠近，威胁程度增大时，鸡发出的报警声音也越短、越大，频率也越低[10]。通过用危险水平不同的两种胡蜂攻击东方蜜蜂，发现被攻击的蜜蜂回巢会发出频率和持续时间不同的两种停止信号，并且该信号能抑制巢内同伴的采集活动，这就说明停止信号也具有了报警信号的作用[6]。本研究中，我们用镊子夹后腿和黄金蚁攻击两种刺激后，被攻击的小蜜蜂回巢后没有舞蹈行为，而是发出停止信号,说明停止信号也具有了报警信号的作用。

另外，通过比较小蜜蜂的停止信号和报道的东、西方蜜蜂的停止信号特征，发现小蜜蜂的停止信号频率和脉冲持续时间都要更低、更短，原因可能是小蜜蜂和东、西方蜜蜂具有种特异性，东、西方蜜蜂是亲缘关系很近的姐妹种，两者都是营穴居的，而小蜜蜂是营露天生活的种类，和东、西方蜜蜂的亲缘关系也较远，于是停止信号也存在差异，关于停止信号的进化关系还需要进一步研究。

[1]Nieh J.C..The stop signal of honey bees:reconsidering its message[J].Behavioral Ecology and Sociobiology,1993,33(1):51-56.

[2]Lau C.W.,J.C.Nieh.Honey bee stop-signal production:temporal distribution and effect offeeder crowding[J].Apidologie,2009,41 (1):87-95.

[3]Seeley T.D.,Visscher P.K.,Schlegel T,et al.Stop signals provide cross inhibition in collective decision-making by honeybee swarms[J].Science,2012,335(6064):108-111.

[4]Thom C.,D.C.Gilley,J.Tautz.Worker piping in honey bees (Apis mellifera):the behaviorof piping nectar foragers[J].Behavioral Ecology and Sociobiology,2003,53(4):199-205.

[5]Jack-McCollough R.T.,J.C.Nieh.Honeybees tune excitatory and inhibitory recruitment signalling to resource value and predation risk[J].Animal Behaviour,2015,110:9-17.

[6]Ken Tan,Shihao Dong,Xinyu Li,et al.Honey bee inhibitory signaling is tuned to threat severity and can act as a colony alarm Signal[J].PLoS Biology,2016,14(3):1-19.

[7]Esch H..Beitrage zum Problem der Entfernungsweisung in den Schwanzeltanzen der Honigbiene[J].Zettschrift Fur Vergleichende Physiogie,1964,48(5):534-546.

[8]Llandres AL,Gonzálvez FG,Rodríguez-Gironés MA.Social but not solitary bees reject dangerous flowers where a conspecific has recently been attacked[J].Animal Behaviour,2013,85(1):97-102.

[9]Fichtel C,Hammerschmidt K.Responses of redfronted lemurs to experimentally modified alarm calls:evidence for urgency-based changes in call structure[J].Ethology,2002,108(9):763-778.

[10]Wilson DR,Evans CS.Fowl communicate the size,speed and proximity of avian stimuli through graded structure in referential alarm calls[J].Animal Behaviour,2012,83(2):535-544.

[11]Kirchner W.H..Vibrational signals in the tremble dance of the honeybee,Apis mellifera[J].Behavioral Ecology and Sociobiology, 1993,33(3):169-172.

Stop signals can be triggered in Apis florea foragers when attacked by threat

Dong Shihao,Zhang Qi,Wang Yuan,Dong Kun,Tan Ken
（Eastern Bee Research Institute of Yunnan Agricultural University,Kunming 650201）

Stop signal,is an inhibitory signal,which can stop honey bee dancing.It can be triggered by threat stimulus both in the open-nesting species of Apis mellifera and Apis cerana.Apis florea is a cavity-nesting specie and there is no evidence that Apis florea can produce stop signal when attacked by threat stimulus.In our research,we trained some Apis florea foragers to collect sucrose solution on feeder first,then attacked these bees by forceps and wave ant and recorded the behavior of attacked bees in nest.The result showed that Apis florea foragers can disseminate the dangerous information to nestmates by producing stop signals.

Apis florea;stop signal;threat stimulus;triggered

国家蜂产业技术体系专项资助（CARS-45-KXJ14）

董诗浩（1988-），男，博士在读，研究方向为蜜蜂生物学；张琪（1993-），男，在读硕士，研究方向为蜜蜂生物学；并列第一作者

谭垦，男，教授，博导，研究方向为蜜蜂生物学，E-mail：kentan@xtbg.ac.cn