江苏
熊蜂，绒毛颜色鲜亮、体型粗壮可爱，是蜜蜂科家族的“颜值担当”。近期，一个由机械工程专业、生态学专业、力学专业的科研人员组成的跨学科团队发现，蜂王、工蜂的功能器官微结构存在细微偏差，这足以在群体尺度上影响它们的劳动分工。
有了工蜂供养，蜂王会停止外出觅食
熊蜂与大众常见的蜜蜂比较，不仅在外貌上存在差异，它们的群体组成方式也有明显差别。人们常见的蜜蜂，是社会性昆虫，具有明显的级型分化和劳动分工。而熊蜂属于半社会性昆虫，处于独居到真社会性之间的过渡阶段。古生物学、演化生物学和发育生物学的研究人员一直想搞清楚，社会性昆虫如何产生不同的形态、行为，以及它们的生活史特性。熊蜂的“半社会性”特点，是该研究领域的一扇窗口。
研究人员早已发现，熊蜂的蜂王、工蜂体型大小存在差异，而外观形态上几乎没有差别。蜂王通常只在筑巢前期高强度外出觅食，而当第一批工蜂羽化后，蜂王便会迅速停止外出觅食，转以产卵和巢内活动为主。
以往，科研人员通常从环境因素、生理调控或分子机制等方面解释熊蜂的分工体系。
近期，中国科学院南京地质古生物所研究员王博与中山大学教授吴嘉宁、北京理工大学教授赵杰亮组成的跨学科联合团队，从流体力学、形态学、生态学的角度为熊蜂觅食分工机制提供了新解释，研究成果于2026年1月12日发表于《美国科学院院刊》。
“大块头”熊蜂的悲哀，采蜜效率并不高
熊蜂演化出一种特别的嚼吸式口器，在采蜜的过程中，中唇舌快速地伸出和收缩，这种往复运动持续将花蜜捕获并送入口中。中唇舌上密布的数千根细小的刚毛，这些刚毛在中唇舌伸出的同时展开，是熊蜂采集花蜜的重要微结构。
研究团队通过扫描电子显微镜对中唇舌的形态学进行了详细的表征，并提取出两个至关重要的形态学参数——中唇舌的整体长度和刚毛间距。
根据99只熊蜂的解剖结果，熊蜂中唇舌的长度大概在4～10毫米，体型更大的熊蜂具备更长的中唇舌和更宽的刚毛间距。这些样本包括67只工蜂和32只蜂王，研究人员又详细比较了两者的差异。蜂王的中唇舌的刚毛间距，几乎保持在40～50微米，数值与体型大小无关；工蜂的刚毛间距与其体型大小相关，在15～45微米之间变化。
研究团队通过配置不同含糖量的蔗糖溶液以模拟花蜜，并模拟自然的花冠场景，供熊蜂进行采集。
通过显微高速摄影技术，定量得到中唇舌每一次往复运动摄入的花蜜体积。研究发现，随着熊蜂个体体型增大，虽然单次往复摄入体积总体上升，但这一增长显著慢于中唇舌内部可用空间随体型增大的比值。
简单地说，体型更大的熊蜂虽然有个“大嘴巴和大舌头”，但并不能按比例提高蜜汁的有效摄入量。尤其对于蜂王，由于刚毛间距更大，其中唇舌的花蜜填充率小于工蜂。这意味着，蜂王的“大块头”并没有同步提升采蜜效率，如果靠它自己独居，没准要“饿肚子”。
用流体力学视角解释熊蜂“嘬蜜”细节
研究团队基于显微高速成像技术发现，中唇舌回撤时，相邻刚毛形成弯曲的气液界面，这些界面提供了一个额外的毛细压力梯度，增强了粘性花蜜的夹带。这个额外的毛细压力用来平衡液体静压，当刚毛间距变宽或中唇舌长度变长，都会导致中唇舌的液体承载能力下降。
除了液体的表面张力，液体的黏度也对花蜜的捕获起到了作用。研究人员发现，自然环境下当熊蜂体型增大时，熊蜂口器无法满足最优的标度关系，重力将起主导作用，从而降低花蜜的填充率。
论文的第一作者黄泽翔表示，可以将蜜蜂的中唇舌看作一个海绵，将刚毛的间距看作海绵的孔隙，当孔隙率增大时，海绵吸收液体的能力就会降低。工蜂的中唇舌整体长度较长，但刚毛的间距较小，能够同时得到较高的花蜜采集量和较高的填充率。
这项研究回答了科学家曾经的疑惑——第一批工蜂羽化后，蜂王为何停止觅食？“大块头”的蜂王，确实不擅长采蜜。
研究人员表示，该项目提出一个可以将个体结构与功能相匹配，用以预测觅食行为表现的理论框架。在工程学层面，本研究可为仿生界面与液体输运系统提供启发，用于设计微量液体样本采集与检测的工具。
现代快报/现代+记者 是钟寅
（图片来源：黄泽翔）
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