光周期与温度协同调控蜜蜂育幼启动的季节性信号机制及其生态意义

这篇研究通过欧洲八国95个蜂群的田间实验数据，首次在自然条件下证实光周期（photoperiod）和温度（7-day rolling mean）共同调控蜜蜂（Apis mellifera）春季育幼启动，揭示温度效应在短日照时更显著（10°C时育幼概率25%），而长日照（>9h）下光周期主导作用增强（育幼概率近100%）。该发现为预测气候变化下植物-传粉者（pollinator）物候错配提供了关键理论依据，强调多环境因子交互作用对生态服务稳定性的影响。

　　

引言

蜜蜂（Apis mellifera）作为全球最重要的传粉者（pollinator），其育幼时序与花卉资源物候的同步性直接决定蜂群生存。在温带地区，蜂群通过冬季停止育幼（broodless state，巢温21°C）和春季重启（巢温33-36°C）适应资源波动。然而，驱动育幼启动的环境信号长期存在争议：温度虽被广泛假设为关键因素，但光周期的作用机制尚不明确。

研究方法

研究团队依托欧盟B-GOOD项目，在比利时（BE）、瑞士（CH）等8国设立标准化蜂场，监测95个蜂群2021-2022年的巢温变化（DS18b20传感器，15分钟间隔）。育幼启动定义为连续3天巢温≥33°C的首个日期，结合ERA5气象数据（0.25°分辨率）和日出日落时间计算光周期。采用混合效应Cox模型（coxme包）分析7日滑动平均温度与日长的交互作用，并通过广义线性混合模型（GLMM）评估春季育幼活动持续性。

核心发现

1. 1.

   双因子协同效应：育幼启动概率随日长和温度升高而增加，但存在显著负交互作用（X²=38, p<0.001）。短日照（7h）下10°C仅触发25%育幼概率，而日长≥9h时温度效应减弱至不显著（近100%概率）。

2. 2.

   地理变异：各国蜂群启动时间集中于2-3月（图4A），但环境阈值差异显著：德国蜂群在8.5°C/10.5h启动，而葡萄牙需12°C/11h（Kruskal-Wallis p<0.01），暗示地方生态型（ecotype）适应。

3. 3.

   持续育幼活动：春季育幼存在率同样受双因子调控（marginal R²=0.67），日长效应（β=3.16）强于温度（β=0.87），且长日照下温度贡献降低（交互项β=-0.90）。

机制讨论

• •

  光周期争议：不同于实验室结论（Villagomez et al. 2021），自然条件下光周期通过调节蜜蜂生物钟（circadian clock）和集群代谢（cluster thermoregulation）发挥主导作用。

• •

  气候适应困境：植物开花主要响应光周期（如蒲公英Taraxacum officinale），而蜜蜂的双因子依赖可能导致升温2°C下物候错配（phenological mismatch），使蜂群面临春季资源短缺（消耗50%年度蜂蜜储备）。

• •

  管理启示：半自然生境（semi-natural habitat）建设可缓冲资源波动，但需结合本地蜂种（如欧洲黑蜂A. m. mellifera）的光周期敏感性差异制定保护策略。

研究局限

传感器位置（距育幼集群9cm）可能延迟信号检测，且未量化花粉存储（pollen stores）等内部因素。未来需整合基因组学（如clock基因表达）揭示种群适应潜力。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持结论）