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蜜蜂从同伴那里学习跳舞和解决难题 – Ars Technica

蜜蜂从同伴那里学习跳舞和解决难题 – Ars Technica

放大 / 大黄蜂可以从经验丰富的同伴那里学习解决难题。 蜜蜂做同样的事情来学习它们的摆动舞蹈。

像蜜蜂这样的社会性昆虫表现出一系列令人印象深刻的行为,从共同努力建造结构复杂的巢穴(配有内置气候控制装置)到在其社区内实际分工。 生物学家过去常常将这些行为视为预编程的反应,这些反应是世代进化来响应外部因素的。 但上周的两篇研究论文报告的研究结果表明,社会学习也可能发挥作用。

第一篇发表在 PLoS Biology 杂志上,表明大黄蜂可以通过观察更有经验的同伴来学习解决简单的难题。 这 第二,发表在《科学》杂志上,报告了类似社会学习的证据,即蜜蜂如何学习表演其标志性的“摇摆舞”,以告诉其蜂群中的其他蜜蜂在哪里可以找到食物或其他资源。 总而言之,这两项研究为蜜蜂等群居昆虫之间存在某种“文化”提供了越来越多的证据。

文化可以广义地定义为通过社会学习获得并随着时间的推移在种群中维持的行为,本质上是作为“第二种形式的遗传”,但大多数研究都是针对大脑相对较大的物种进行的:灵长类动物、鲸类动物靠鸟,” 合著者爱丽丝布里奇斯说伦敦玛丽女王大学研究生及工作 实验室 来自合著者 拉尔斯席特卡. “我特别想研究大黄蜂,因为它们是社交学习体验的理想模型。之前已经证明它们能够学习非常复杂和不自然的行为,例如单独和社交拉弦。”

自从查尔斯·达尔文在 1884 年注意到大黄蜂从事“花蜜盗窃”——咬花基部的觅食者来收集花蜜而不是给植物授粉——以来,科学家们已经认识到所有物种的生物体具有惊人的社会学习能力。 进化论被称为 鲍德温效应 他说,在一个生物的生命中学到的某些有益的行为特征会通过自然选择传递给它的后代。 所以桥梁 等人. 决定探索社交学习有助于大黄蜂独特行为创新的可能性(熊蜂),而不是纯粹的天生。

如前所述,Chittka 小组 研究2017 这表明可以训练蜜蜂滚动小木球以获得奖励。 但该小组还注意到,即使没有明确的奖励或好处,蜜蜂也会选择滚球。 这些球体被放置在连接细胞和食物所在的实验场所的隧道中。 许多蜜蜂从球上走过或停下来将它们从食物中来回滚动。 该小组想知道这是否可能是真正的游戏行为。

Chittka Lab 发布了一个文件 研究随访 去年,她报告了她对蜜蜂真实游戏行为的观察,这些行为被拍摄为滚动彩色小木球。 (虽然已知许多动物会玩耍,但通常是脑容量较大的哺乳动物和鸟类。) 对于 Chittka 来说,这是“一个强有力的迹象,表明昆虫的思维比我们想象的要复杂得多。”

使用双选拼图盒实验探索社会学习的想法来自之前的研究 黑猩猩 (2005) 和 大山雀 (2015)。 对于蜜蜂,Chittka 的实验室设计了可以通过旋转透明盖子打开的拼图盒,方法是顺时针按下红色标签或逆时针按下蓝色标签。 这将使蜜蜂能够采集到美味的 50% 蔗糖溶液。

一只蜜蜂通过按红色标签顺时针旋转盒盖来打开拼图盒。 图片来源:AD Bridges 等。2023 / CC-BY 4.0

一只蜜蜂通过按红色标签顺时针旋转盒盖来打开拼图盒。 图片来源:AD Bridges 等。2023 / CC-BY 4.0

训练一只示范蜜蜂执行解决方案行为,然后将其添加到一组未经训练的蜜蜂中。 所有蜜蜂都被允许在拼图盒之间自由觅食,并监控它们的行为,以查看假装蜜蜂是否反复“解决”拼图盒导致这种行为传播到该组的其他成员。 还有没有伪装蜜蜂的对照组。

“我们想看看大黄蜂是否可以在开放传播条件下通过社会学习来学习新的异常行为,” 布里奇斯说. “特别是,我们有兴趣看看他们是否可以学习这种行为的变化,这些变化是受过训练的示威者特有的——就像这些大脑袋动物一样。”

事情就是这样。 在有示范蜜蜂的蜂群中觅食的蜜蜂比对照蜜蜂打开了更多的拼图盒,而且它们在 98% 的时间里都使用了“教导”的解决方案,这表明它们已经学会了社交行为。 在对多只伪装蜜蜂进行的后续实验中,每只伪装蜜蜂都教授不同的拼图解决方案,未经训练的蜜蜂最初学会了两种方法,但随着时间的推移,对其中一种方法的偏好是随机形成的,例如一种时尚或流行趋势。 一旦有了首选解决方案,蜜蜂通常会坚持下去。

至于两个对照蜂群,​​只有一只蜜蜂学会了打开拼图盒——如果你愿意的话,它是一个“自动学习者”——尽管这样做效率较低,而且在有伪装者的蜂群中打开的蜜蜂要少得多。 第二轮持续时间更长的实验产生的自发学习者更少,效率也更低。 然而,一只自动学习蜜蜂取得了巨大成功,在整个实验过程中记录了 216 个箱子开口; 其在对照组中最接近的竞争对手在同一时期仅开设了 22 只基金。 相比之下,受过训练的展示蜜蜂是觅食专家,每天例行打开 100 多个拼图盒。

这些发现与之前涉及黑猩猩和大山雀的研究一致,作者认为这种社会学习证明了这些物种的文化能力。 “据了解,大黄蜂在野外不会表现出类似文化的现象,” 布里奇斯说. “然而,我们的蜜蜂似乎已经做到了。我也对大黄蜂行为的灵活和创新感到惊讶。一些蜜蜂学会自己打开盒子的事实真的很酷,这绝对表明蜜蜂可能会想出其他新行为在野外——只要有机会和需要。

对大黄蜂的花蜜窃取行为的进一步研究可以进一步阐明其潜在机制。 但这种社会习得的行为能遗传给后代吗? 这种大黄蜂很难测试。 “在我们的实验中,大黄蜂形成的蜂群在蜕皮前可以持续一个生物世代,但蜜蜂、无刺蜜蜂和一些热带蜜蜂形成的蜂群可以持续多年,”她说。 布里奇斯说. “如果在无脊椎动物中发现了一种长期存在的、自然产生的文化,它可能就在这里。”

摆动

蜜蜂表演摇摆舞。 图片来源:Shihao Dong 等人,2023 年

这是进行第二项研究的地方 摇摆舞 在蜜蜂中。 “我们开始明白,像我们一样,动物可以通过社区和家庭传递对其生存重要的信息,” 詹姆斯聂说 加州大学圣地亚哥分校的博士,他是这项研究的合著者。 “我们的新研究表明,我们现在可以将这种社会学习扩展到昆虫身上。我们知道蜜蜂非常聪明,有能力做出惊人的事情。”

蜜蜂用它们的摇摆舞告诉其他蜜蜂在哪里可以找到重要的资源,如食物、水、树脂和巢穴。 这种“舞蹈”涉及将它们的腹部摆成 8 字形,而且速度非常快:一只蜜蜂可以在不到一秒钟的时间内移动整个身体。 较长的振荡表示较长的距离,而振动方向的角度表示方向。 所讨论资源的质量编码为振动被触发的次数以及每只跳舞的蜜蜂返回以重复连续循环的速度。

国立卫生研究院 等人. 工蜂大约在 8 天大时开始跟随跳舞的蜜蜂觅食,并在 12 天大时开始自己跳舞,通常跳的“套路”与一直跳舞的年长蜜蜂相同。 意图 等人. 它认为,如果蜜蜂在无法跟随年长舞者的情况下饲养,那么那些最初的摇摆舞就会因此出现更多的交流错误。 因此,他们用同龄的年轻蜜蜂培育蜜蜂群,并观察摆动舞蹈行为的出现,以及控制群与年长、经验丰富的蜜蜂舞者的混合。

结果支持他们的假设。 无法应对年长的经验丰富的觅食蜜蜂的蜜蜂的第一个摇摆舞充满了关于宝贵资源之间的方向和距离的错误。 虽然他们能够通过训练或观察其他蜜蜂来提高,但他们永远无法正确编码距离。 混合控制蜂群中的蜜蜂通过跟随经验丰富的舞者获得了宝贵的社交线索,因此它们的第一支舞要微妙得多。 这些社会知识伴随他们一生。

基本上,未经训练的蜜蜂已经发展出自己独特的远距离方言。 “科学家认为蜜蜂的口音是由当地环境塑造的,” Nih 说. “如果是这样的话,殖民地传播一种非常适应这种环境的方言是有意义的。” 他和他的同事认为,他们的发现表明,社会学习塑造了蜜蜂的信号,就像许多脊椎动物一样。

“至少有可能存在细微不同的地方‘文化’,这些文化是社会习得的舞蹈语言,并且取决于景观的视觉特征或食物来源的空间分布,”Chitka 和 Natasha Rossi(来自苏塞克斯大学在布赖顿) 在随附的评论中写道。 他们殉道了 研究2008 事实证明,一种蜜蜂学会了阅读另一种蜜蜂的空间密码,而 shietka 也是如此 等人.蜜蜂滚动快乐球的研究。 “因此,他们的一些最先进的行为创新(包括舞蹈语言的元素)可能至少部分是通过个人创新和随后的社会学习出现的,并在进化时间的后期成为本能,这似乎是合理的。”

DOI:科学,2023 年。 10.1126/sciences.ade1702 (关于 DOI)。

DOI:公共科学图书馆生物学,2023 年。 10.1371/journal.pbio.3002019 (关于 DOI)。

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