小蜜蜂采花粉 不飛行也會嗡嗡嗡？
飛翔的蜜蜂。圖據新華社
上海市閔行區一居民小區花叢中飛舞的蜜蜂。（攝于2020年3月14日）圖據新華社
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，蜜蜂不飛的時候，也會發出這個聲音。因為，“嗡嗡”聲其實是蜜蜂的胸部肌肉快速收縮產生振動發出來的聲音。
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，從而驅動翅膀運動。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，但胸部肌肉仍然快速收縮。這種收縮產生的振動通過蜜蜂的身體傳遞到花朵或空氣中，從而產生“嗡嗡”聲。
最大化將花粉釋放
是蜜蜂振動胸部的任務
蜜蜂為什么會在采蜜的時候振動胸部呢？那是因為“嗡嗡”聲可以幫助蜜蜂授粉。許多植物，特別是一些具有管狀花藥的植物如番茄、茄子和藍莓，花藥的開口非常小，只有在受到強烈振動時，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。當蜜蜂飛到另一朵花上，抓住花藥，然后利用胸部肌肉產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—馬林教授是生態學和植物進化領域的知名科學家，他的研究團隊正在進行一項實驗：是不是胸部越大的蜜蜂“嗡嗡”聲越大？
馬里奧教授和他的團隊成員在澳大利亞、蘇格蘭和墨西哥的不同區域捕捉蜜蜂。他們選中了不同種類的蜜蜂，涵蓋6個科70個蜜蜂種類，以確保實驗數據的多樣性。
回到實驗室，研究人員先拍攝并用游標卡尺測量每只蜜蜂的胸部寬度。團隊將蜜蜂放入冰箱中短暫冷凍幾分鐘，讓蜜蜂進入一種短暫的冷麻醉狀態。當蜜蜂開始恢復活力時，奇妙的事情發生了。蜜蜂的胸部開始微微顫動，發出低沉的“嗡嗡”聲，進入了防御狀態的蜂鳴。
通過計算每一次“嗡嗡”聲的基本頻率和振動幅度，研究人員發現蜜蜂的胸部大小與振動的加速度幅度之間存在強烈的正相關關系。也就是說，蜜蜂越大，它們產生的振動就越強。
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？關鍵在于蜜蜂特殊的飛行肌肉結構和生理機制。
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，每秒可達幾百次，從而發出“嗡嗡”聲。異步肌肉也使其在高頻收縮時更加高效。由于每次神經沖動能夠引發多次收縮，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），遠低于蜜蜂的飛行肌肉。因為每次收縮都需要額外的神經信號和能量輸入，人類的同步肌肉在高頻收縮時能量消耗比異步肌肉要大。
蜜蜂的肌肉設計可以讓它們“嗡嗡嗡”地飛行、授粉。人類的肌肉設計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，人類和蜜蜂各有優勢。
華西都市報-記者 葉海燕
綜合科學大院微信公眾號
