用身体发电——大黄蜂的科学采蜜之旅

说起大黄蜂，可能更多人脑海想起的是《变形金刚》里的人物，可这里说的是大自然花丛中勤奋采蜜的小精灵。它们从一朵花飞到另一朵花，看似随机盲目的采蜜实际上是有科学依据的。 《科学》杂志在2013年披露了英国科学家的一项最新发现：大黄蜂可以发现并辨识花朵发出的电信号。然而蜜蜂是如何探知花朵电场的呢？

大黄蜂和电荷

看不见的电荷在自然环境下发挥着重要作用。之前可能大家已经知道类似鲨鱼、海豚等水生动物会有电荷感应。除此之外，植物大部分也是带有负电荷的。而蜜蜂通过扇动翅膀在花丛中高速飞行时产生正电荷，在靠近时产生极微小的电压变化传递信息。这种电场是微弱的，因此这种电荷在靠近接触时不会产生火花，但却有助于花粉撒落时粘在大黄蜂上。

用静电色粉末喷洒花朵（如花的右侧所示）。花粉表面上的电场强度由粉末的密度变化而变化。

空气是一种电绝缘介质，然而蜜蜂能够检测空气中的电场。有了这种能力，大黄蜂可以探测到花朵的静电场，蜜蜂可以感受得到与它们的摇摆舞相关的振荡场。

研究人员测试在矮牵牛花茎秆中植入电极，发现大黄蜂环绕花朵时形成的电场是向正电稍微偏移的。为了验证其结论，研究人员继续使用两组花朵做实验。一组是带正电荷含蜜糖，对照组为不带电不含糖。结果为飞向“带正电”花朵的蜜蜂多得多。如果切断电源，则两者各占一半，失去电荷引导的蜜蜂只能“瞎蒙”。

蜜蜂是如何探知花朵电场的呢？

此时我们仅仅知道蜜蜂能探知花朵电场，但背后的机制尚未完全了解。因此布里斯托大学的研究人员选择研究两种假定的蜜蜂电场传感器：触角和机械感觉的毛发。

大黄蜂的触角和毛发

通过检查天线和机械感应毛发的机械和中性响应，研究人员观察到电场会导致这两种传感器发生偏转。虽然毛发和触角都响应于电场而移动，但毛发具有更大的中位移，角位移和速度。

进一步评估机电响应的灵敏度时，研究人员观察到，与触角相比，头发的振动速度要大一个数量级。他们还发现，测量的振动速度可以与热噪声U min区分开来的电压低于头发，表明毛发对电场具有更高的灵敏度。

因此得出了一个结论：大黄蜂机械感应毛发比触角更有效的感电作用。

利用仿真软件进一步比较触角和毛发的电感作用

在进行这些实验后，研究人员开始进行仿真测试。他们的目标是确定在大黄蜂中产生响应所需的电荷，以及大黄蜂和花之间发生电感作用的最大距离。

模拟花的电场电位和电场强度

研究人员首先创建了一个暴露在不同电压下钢盘电场的大黄蜂头发模型。然后，他们使用该模型比较在头发和天线中产生机械运动所需的电压量，将传感器放置在距离磁盘1厘米处。结果表明，与触角相比，带电的机械感觉毛发需要低得多的最小电场强度来产生机械运动。

根据他们的研究结果，研究人员得出结论，虽然电场可以引起触角和机械感觉毛发的运动，但只有毛发运动产生神经反应。因此，大黄蜂使用它们的毛发来检测电场。虽然以前的研究已经提出蜜蜂触角可以探测到电场，但这里提出的实验并未表明这个结论。