无刺蜂专性捕食者利用工具助力捕食的奥秘揭示

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  本文聚焦于无刺蜂专性捕食者 —— 刺足猎蝽(Pahabengkakia piliceps),通过野外行为实验和化学分析,揭示其利用猎物巢穴树脂作为工具的独特捕食策略,为研究动物工具使用行为的适应性功能和进化机制提供了新模型。

  

研究背景


工具使用(Tool use)曾被认为是人类独有的复杂行为,需具备高级认知能力。但自 Jane Goodall 发现黑猩猩使用工具后,人们在众多动物类群中都观察到了这一行为,不过对于工具使用如何提高动物适应性的理解仍十分有限。在动物捕食策略中,猎蝽科昆虫利用植物分泌的树脂的现象较为常见,比如用树脂保护卵块、增强捕食能力等。但刺足猎蝽(Pahabengkakia piliceps)这种无刺蜂的专性捕食者,其利用树脂的行为却与众不同。

无刺蜂虽无强大的蜇刺,却能通过咬、冲撞和追逐等方式有效保卫巢穴,还会在巢穴入口周围分泌粘性、刺鼻的树脂液滴来抵御捕食者。一旦有入侵者被树脂困住,守卫蜂便会被吸引并发起攻击,直至将入侵者击退或杀死。而刺足猎蝽在捕食前,会用前腿蘸取工蜂分泌的树脂,均匀涂抹在自己的前腿和中腿上,随后接近巢穴入口捕食无刺蜂。这种行为符合工具使用的标准,但它在蜂巢入口涂抹树脂的功能和优势尚不明确。

研究方法


  1. 野外观察:研究人员在中国云南西双版纳的基诺山等地,与当地居民和养蜂人合作,在 2020 年 9 月至 2024 年 7 月期间,对海拔约 600 - 1600 米范围内的刺足猎蝽和无刺蜂进行跟踪观察。他们通过跟随当地蜂蜜猎人、检查蜂巢周围树缝或树皮,以及研究深山养蜂场中的人工蜂巢,利用专业摄像设备记录猎蝽与无刺蜂的互动情况。
  2. 树脂应用对捕食影响的实验:选用实验室饲养 15 - 30 天的刺足猎蝽,随机分为三组。“自然组(N - group)” 让猎蝽自然接触树脂 20 分钟涂抹到腿上;“操作组(M - group)” 在猎蝽于空培养皿放置 20 分钟后,用标本针将树脂人工涂抹到后腿和腹部尖端;“无树脂组(NR - group)” 则不接触树脂。每组各 60 只猎蝽,以黄基无刺蜂(Lepidotrigona flavibasis)群落为猎物,用摄像机记录猎蝽接近蜂巢的行为,观察并记录一系列与捕食相关的指标,如首次停顿时间、首次被攻击时间、攻击次数、捕食成功时间等,并计算相应的时间、成功率和效率等参数。
  3. 树脂涂抹前后挥发物分析:从同一无刺蜂蜂巢收集 8 个树脂样本,通风 12 小时后分为对照组和实验组。实验组用标本针涂抹树脂,对照组不处理,均加入内标物。采用固相微萃取(SPME)收集样本顶空挥发物,用气相色谱 - 质谱联用仪(GC - MS)分析,通过与数据库对比鉴定化合物,用面积归一化法进行相对定量分析。

研究结果


  1. 树脂使用提高捕食成功率和效率:野外实验结果显示,自然组的捕食成功与失败比例远大于 1:1,且在三组中捕食效率最高;无树脂组的成功率和效率最低。有趣的是,操作组虽未在捕食腿上涂抹树脂,但相比无树脂组,捕食成功率和效率仍有所提高,这表明树脂的其他特性在猎蝽捕食无刺蜂过程中发挥了重要作用,并非单纯依靠粘性。
  2. 树脂涂抹通过吸引守卫蜂攻击助力捕食:原本假设树脂用于化学拟态躲避守卫蜂检测,但行为实验表明,涂抹树脂的猎蝽遭受的攻击次数和频率反而更多。进一步研究发现,猎蝽的前腿和中腿涂抹树脂后,这些部位遭受的攻击频率最高,且攻击频率与捕食效率呈正相关,后腿和腹部尖端的攻击频率与捕食效率呈负相关。这说明树脂并非用于拟态,而是吸引无刺蜂靠近猎蝽的最佳捕食位置,从而提高捕食效率。
  3. 树脂处理增强化学信号吸引守卫蜂助力捕食:研究发现,猎蝽涂抹树脂后,树脂挥发物的释放量显著增加,虽成分未变,但化学信号得到放大。这表明猎蝽通过涂抹树脂,改变了与无刺蜂之间的化学通讯,引导守卫蜂攻击其最佳捕食位置。而且,猎蝽涂抹树脂的行为可能模拟了被困在树脂中的挣扎入侵者,从而吸引守卫蜂攻击。
  4. 工具使用行为可能是对生存压力的适应:刺足猎蝽是无刺蜂的专性捕食者,无刺蜂是其生存和繁殖的重要食物来源。这种生存压力促使刺足猎蝽适应无刺蜂的群体防御机制,利用树脂吸引蜂群攻击成为其捕食策略的一部分。这一研究为理解动物工具使用行为的适应性进化提供了实证,相比基于脊椎动物的研究,该系统在伦理方面限制更少。

研究结论


本研究通过对刺足猎蝽的深入研究,详细阐述了其利用树脂作为工具捕食无刺蜂的行为机制。树脂不仅不是用于化学拟态,反而通过增强化学信号吸引守卫蜂攻击,帮助猎蝽提高捕食效率。这种工具使用行为是刺足猎蝽适应无刺蜂群体防御的结果,为研究动物工具使用行为的适应性功能和进化机制提供了新的模式。未来可在系统发育框架下,开展多物种比较研究,进一步探究食物特化在树脂使用进化中的作用。

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