劉 柳 趙海洲 董 坤 王文思 段曉林 和紹禹
(云南省蜜蜂資源可持續(xù)利用工程研究中心,云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所,云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,昆明 650201)
蜜蜂屬于變溫動(dòng)物,其體溫隨環(huán)境氣溫變化而變化,單只蜜蜂的體溫正如所有單獨(dú)生活的昆蟲一樣,在很大程度上取決于周圍的氣溫[1-3]。尤其在冬天或早春,雖然天氣晴朗,太陽(yáng)光線刺激蜜蜂出巢,但早晨的氣溫仍然較低,蜜蜂容易受到低溫冷害的影響[4-5]。低溫冷害在不同程度上直接或間接影響蜜蜂的生命活動(dòng),因而會(huì)使其產(chǎn)生相應(yīng)的生理反應(yīng)[6]。在低溫條件下蜜蜂將停止飛翔,翅肌呈現(xiàn)僵硬,隨著時(shí)間延長(zhǎng)蜜蜂會(huì)陷入凍僵昏迷狀態(tài),在短時(shí)間內(nèi),如果溫度及時(shí)升高,蜜蜂仍可恢復(fù)活力,但如果低溫時(shí)間太長(zhǎng),則有致死的危險(xiǎn)[1,6]。
目前,有關(guān)蜂群內(nèi)溫度的變化與調(diào)控及其對(duì)蜂病的影響或溫度對(duì)蜂卵、幼蟲、蜂蓋子及成蟲各發(fā)育階段的影響有很多報(bào)道[7-13],而西方蜜蜂在低溫條件下的行為活動(dòng)反應(yīng)已有相關(guān)報(bào)道[14-15],但不同蜂種的個(gè)體對(duì)氣溫的行為反應(yīng)有所差異,目前東方蜜蜂對(duì)低溫的行為反應(yīng)尚未見報(bào)道[7-16]。本研究擬利用恒溫箱觀察東方蜜蜂在0℃~10℃低溫區(qū)內(nèi)的行為活動(dòng)反應(yīng),尤其是足、觸角、翅、吻及腹部等器官和部位在凍僵過程和復(fù)蘇過程中行為活動(dòng)變化,低溫冷藏條件對(duì)蜜蜂凍僵率和恢復(fù)正常率的影響,以期為東方蜜蜂活體標(biāo)記技術(shù)提供了理論依據(jù)。
本研究于2011年7月~2011年9月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。
1.2.1 供試蜂種
實(shí)驗(yàn)蜂種為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所提供的中華蜜蜂,共1群,群勢(shì)4~5脾。
1.2.2 儀器設(shè)備
本研究室內(nèi)使用儀器包括:恒溫箱(溫度范圍0℃~50℃,波動(dòng)范圍≤±0.5℃)、玻璃試管(直徑為30mm)、計(jì)時(shí)器、室內(nèi)溫度計(jì)、室外溫度計(jì)、蜂帽等。
利用恒溫箱提供實(shí)驗(yàn)所需的低溫環(huán)境(0℃~10℃),冷藏溫度分別設(shè)為0℃、2℃、4℃、6℃、8℃、10℃,每個(gè)溫度下的冷藏時(shí)間均設(shè)為3 min、5 min、7 min、9 min、11 min、13 min、15 min、17 min,而每個(gè)溫度下的最長(zhǎng)冷藏時(shí)間因冷藏效果而異,直至每個(gè)溫度下冷藏的所有蜜蜂完全凍僵。試驗(yàn)中,5只東方蜜蜂作為一組,盛放在帶有棉塞的玻璃試管內(nèi)并置于恒溫箱中,每個(gè)溫度下不同冷藏時(shí)間重復(fù)2次。在相應(yīng)的冷藏溫度和冷藏時(shí)間下觀察并記錄蜜蜂個(gè)體行為活動(dòng)的變化,尤其吻、觸角、翅肌、腹部、足等器官或部位的行為活動(dòng)變化情況以及凍僵的比例,當(dāng)冷藏時(shí)間結(jié)束時(shí),將盛有蜜蜂的試管從恒溫箱中取出并置于木板上,在室溫條件下觀察20 min,描述冷藏狀態(tài)的蜜蜂恢復(fù)過程,尤其吻、觸角、翅肌、腹部、足等器官或部位的行為活動(dòng)變化,并記錄每只蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間及恢復(fù)正常蜜蜂所占比例。
某一冷藏溫度和冷藏時(shí)間下的蜜蜂完全凍僵率計(jì)算公式如下:
完全凍僵率=處于完全凍僵狀態(tài)的蜜蜂數(shù)量/供試蜜蜂數(shù)量
某一冷藏溫度下經(jīng)過一定的冷藏時(shí)間后,室溫下蜜蜂恢復(fù)正常率計(jì)算公式如下:
恢復(fù)正常率=不同凍僵狀態(tài)下的蜜蜂恢復(fù)至正常狀態(tài)數(shù)量/供試蜜蜂數(shù)量
試驗(yàn)中,將盛有5只東方蜜蜂且?guī)в忻奕牟Aг嚬苤糜诤銣叵渲校S著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),試管中活動(dòng)正常的蜜蜂個(gè)體逐漸呈僵遲狀態(tài),隨著冷藏時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng),活動(dòng)僵遲的蜜蜂個(gè)體逐漸陷入昏迷狀態(tài)直至軀體完全凍僵側(cè)倒于玻璃試管內(nèi)壁。從東方蜜蜂行為活動(dòng)變化看,其完全凍僵過程大致可分為輕度凍僵、中度凍僵、重度凍僵和完全凍僵四個(gè)階段。
2.1.1 輕度凍僵
隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),試管中積極正常的蜜蜂個(gè)體逐漸陷入僵遲狀態(tài),爬行遲緩,不振翅,腹部抖動(dòng)(節(jié)律性的振動(dòng))頻率明顯減慢,此時(shí)觸角的柄節(jié)、梗節(jié)至鞭節(jié)呈180°打直狀態(tài),且兩觸角的柄節(jié)間的夾角呈鈍角,伸向兩側(cè),其整個(gè)觸角的靈動(dòng)性明顯降低。
2.1.2 中度凍僵
在恒溫箱中繼續(xù)冷藏,蜜蜂陷入中度凍僵過程,不爬行,足部各節(jié)收攏;不振翅,兩翅趨于合攏,微張并覆于蜜蜂的背部;腹部抖動(dòng)頻率較低且向腹面微彎;兩觸角的柄節(jié)間夾角由鈍角逐漸縮小,其靈動(dòng)性較低且鞭節(jié)向柄節(jié)收攏。
2.1.3 重度凍僵
隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),蜜蜂陷入昏迷狀態(tài)側(cè)倒于試管壁,三對(duì)足各節(jié)緊縮,偶爾抖動(dòng);兩翅合攏疊搭,覆于蜜蜂的腹部背面,不振翅;腹部緊縮,更彎向腹面,偶爾抖動(dòng);觸角鞭節(jié)繼續(xù)折向柄節(jié),趨于合攏,兩觸角的柄節(jié)間夾角逐漸縮小至銳角狀,由兩側(cè)伸向中間,基本不動(dòng)。
2.1.4 完全凍僵
一段時(shí)間后,試管中的蜜蜂完全凍僵,伸吻,每對(duì)足相互緊抱,各器官或部位完全停止運(yùn)動(dòng),側(cè)倒于試管壁,整個(gè)身體緊縮,呈C型彎曲;觸角鞭節(jié)折向柄節(jié),接近合攏但并未完全合攏,兩觸角柄節(jié)移向額部中間趨于合攏,兩個(gè)觸角完全不動(dòng)。
將盛有5只完全凍僵的東方蜜蜂且?guī)в忻奕牟Aг嚬軓暮銣叵渲腥〕霾⒃嚬軆?nèi)的蜜蜂倒置于木板上,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),凍僵的蜜蜂的吻、觸角、翅肌、腹部、足等器官或部位的行為活動(dòng)逐漸復(fù)蘇萌動(dòng),隨著復(fù)蘇時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng),蜜蜂完全蘇醒直至恢復(fù)積極狀態(tài),能振翅飛行。根據(jù)蜜蜂行為活動(dòng)變化,完全凍僵的東方蜜蜂復(fù)蘇過程可分為復(fù)蘇萌動(dòng)、完全蘇醒、積極狀態(tài)三個(gè)階段。
2.2.1 復(fù)蘇萌動(dòng)
完全凍僵的蜜蜂,處于昏厥狀態(tài),在室溫下很快開始復(fù)蘇,其腹部抖動(dòng)頻率逐漸增大,觸角極其緩慢的做小幅抖動(dòng),其鞭節(jié)處緩慢地遠(yuǎn)離柄節(jié)處,柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)呈180°打直狀態(tài),三對(duì)足逐漸的向腹部?jī)蓚?cè)伸展,合攏的雙翅逐漸向身體兩側(cè)伸展,此時(shí)其頭部和腹部相對(duì),整只蜜蜂呈蜷縮狀,伸出的吻逐漸縮回,蜷縮的身體逐漸伸展開來,其足又逐漸的向腹部?jī)蓚?cè)伸展,準(zhǔn)備翻身直立。
2.2.2 完全蘇醒
蜜蜂傾斜的身體逐漸翻身呈直立狀態(tài),三對(duì)足無力地支撐整個(gè)身體的重量,趴在木板上,后又逐漸恢復(fù)體力,三對(duì)足佇立在原地,不爬行,雙翅合攏,亦不振翅,觸角呈打直狀態(tài),兩個(gè)觸角柄節(jié)間的夾角逐漸恢復(fù)至正常狀態(tài)的鈍角形,運(yùn)動(dòng)靈活且抖動(dòng)頻數(shù)逐漸增加,腹部不斷的抖動(dòng)。
2.2.3 積極狀態(tài)
完全蘇醒的蜜蜂逐漸恢復(fù)至積極狀態(tài),十分活躍,觸角極其靈動(dòng),腹部恢復(fù)到正常狀態(tài)下節(jié)律性的振動(dòng),爬行十分靈活,即時(shí)振翅飛行。
2.3.1 冷藏條件對(duì)蜜蜂完全凍僵率和恢復(fù)正常率的影響
本試驗(yàn)選擇0℃、2℃、4℃、6℃、8℃、10℃ 6種溫度冷藏蜜蜂,冷藏后的蜜蜂室溫下進(jìn)行復(fù)蘇。由圖1可知,當(dāng)冷藏溫度一定時(shí),隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),完全凍僵的蜜蜂比例逐漸增加,而冷藏后室溫下能恢復(fù)正常的蜜蜂比例逐漸降低;但10℃冷藏3~17 min,所有蜜蜂均未出現(xiàn)完全凍僵現(xiàn)象,10℃冷藏時(shí)間超過13 min后,冷藏后的蜜蜂有一部份不能再恢復(fù)正常而死亡;當(dāng)冷藏時(shí)間一定時(shí),冷藏的溫度越低,蜜蜂完全凍僵比例越高,同時(shí)蜜蜂完全凍僵狀態(tài)出現(xiàn)的越早,而冷藏后室溫下蜜蜂復(fù)蘇的過程恰好相反,當(dāng)冷藏時(shí)間一定時(shí),冷藏的溫度越高,恢復(fù)正常的蜜蜂比例也越高,同時(shí)蜜蜂恢復(fù)正常所需的時(shí)間較短。0℃、2℃下冷藏蜜蜂,冷藏時(shí)間超過15 min后,蜜蜂完全凍僵率達(dá)到100%。而當(dāng)冷藏時(shí)間達(dá)到15 min時(shí),0℃、2℃下冷藏的蜜蜂,約有一半個(gè)體室溫下不能恢復(fù)正常,不久后死亡。事實(shí)上從圖中可以看出,在6種冷藏溫度下,當(dāng)冷藏時(shí)間短于7 min時(shí),室溫下蜜蜂恢復(fù)正常的比例為100%,9~13 min時(shí),蜜蜂恢復(fù)正常的比例開始出現(xiàn)下降,當(dāng)達(dá)到17 min時(shí),蜜蜂恢復(fù)正常的比例為50%左右。綜合考慮蜜蜂完全凍僵率和恢復(fù)正常率,在0℃、2℃下冷藏11~13 min時(shí),蜜蜂完全凍僵率和凍僵后室溫下恢復(fù)正常率均最高,可作為東方蜜蜂活體標(biāo)記技術(shù)的最佳冷藏條件。
2.3.2 冷藏條件對(duì)蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間的影響
從表1可以看出,冷藏溫度和冷藏時(shí)間對(duì)室溫條件下蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需的時(shí)間有較大影響??傮w上當(dāng)冷藏時(shí)間一定時(shí),冷藏溫度愈高,蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間愈短;而當(dāng)冷藏溫度一定時(shí),隨著冷藏時(shí)間的增加,蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間愈長(zhǎng)。結(jié)合圖1,當(dāng)蜜蜂完全凍僵率和凍僵后室溫下恢復(fù)正常率均較高時(shí),也就是在0℃下冷藏11 min或13 min時(shí),蜜蜂完全凍僵率分別為70%和80%,室溫下恢復(fù)正常率均為60%,而蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間分別為423 s(約7.1 min)和462 s(約7.7 min)。在2℃下冷藏11 min或13 min時(shí),蜜蜂完全凍僵率分別為60%和70%,室溫下恢復(fù)正常率分別為70%和60%,而蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間分別為242 s(約4.0 min)和245 s(約4.1 min)。
表1 蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間(s)
單只蜜蜂的體溫在很大程度上取決于周圍的氣溫,且不同蜂種個(gè)體對(duì)氣溫的反應(yīng)有所差異[3]。如中蜂個(gè)體臨界安全溫度為10℃ ,意蜂的臨界安全溫度為13℃ ,意蜂個(gè)體在13℃ 以下呈現(xiàn)僵硬,蜜蜂逐漸停止飛翔,而中蜂在10~11℃ 時(shí),可以外出飛行[4]。而西方蜜蜂對(duì)低溫的反應(yīng),氣溫在7~9℃下,單個(gè)蜜蜂陷入輕度凍僵;在4~5℃,開始完全凍僵;在2~5℃ ,15~20 min后完全凍僵[6]。本試驗(yàn)在0~10℃ 范圍內(nèi)將蜜蜂置于恒溫箱內(nèi),研究了東方蜜蜂對(duì)低溫的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在0~10℃ 范圍內(nèi)隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),蜜蜂都會(huì)經(jīng)歷輕度凍僵直至身體完全凍僵的過程,蜜蜂對(duì)低溫的抗寒能力受溫度和冷藏時(shí)間兩方面的共同影響,溫度越低冷藏時(shí)間越長(zhǎng),蜜蜂的完全凍僵率越高,而溫度越高冷藏時(shí)間越短,蜜蜂的完全凍僵率越低,在所設(shè)定的6種溫度下冷藏3~5 min,均未出現(xiàn)完全凍僵的個(gè)體。但總體看來,東方蜜蜂在0~4℃, 5~7 min開始動(dòng)作遲鈍,輕度凍僵,7~11 min開始出現(xiàn)完全凍僵的現(xiàn)象;6~8℃,5~7 min開始動(dòng)作遲鈍,輕度凍僵,13~17 min開始出現(xiàn)完全凍僵現(xiàn)象;冷藏溫度在10℃時(shí),7~9 min開始動(dòng)作遲鈍,輕度凍僵,21 min后開始出現(xiàn)完全凍僵的現(xiàn)象。
試驗(yàn)中,不同的蜜蜂個(gè)體對(duì)低溫的抵抗能力存在一定差異,在相同的冷藏條件下,一些個(gè)體凍僵的速度較慢,而復(fù)蘇過程中恢復(fù)至正常狀態(tài)所需的時(shí)間較短。我們推測(cè)除了遺傳變異的因素外,這種現(xiàn)象可能由于采集蜂的日齡及蜜囊內(nèi)的儲(chǔ)蜜量的差異造成的。
目前,用于快速準(zhǔn)確標(biāo)記活體蜜蜂的方法甚是有限,現(xiàn)使用的有CO2熏暈法和低溫冷藏凍僵法[1]。但是用CO2熏暈法進(jìn)行活體蜜蜂標(biāo)記仍存在一定的問題:1)CO2的試驗(yàn)成本高;2)使用CO2熏暈蜜蜂時(shí),其使用量難以得到相應(yīng)的控制,倘若CO2使用過量,就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)蜂死亡,且使用CO2熏暈的蜜蜂復(fù)蘇的迅速,難以達(dá)到快速準(zhǔn)確標(biāo)記活體蜜蜂的目的。低溫冷藏凍僵法現(xiàn)已應(yīng)用于西方蜜蜂活體標(biāo)記以開展相關(guān)試驗(yàn),而在東方蜜蜂活體標(biāo)記應(yīng)用較少[16]。本試驗(yàn)通過對(duì)東方蜜蜂在低溫區(qū)的行為反應(yīng)研究,發(fā)現(xiàn)不同冷藏條件不僅影響到蜜蜂凍僵比例同時(shí)也會(huì)影響到凍藏后的蜜蜂恢復(fù)正常的比例。因此,本試驗(yàn)的結(jié)果為東方蜜蜂活體標(biāo)記提供了理論依據(jù)。
根據(jù)本試驗(yàn)的觀察,低溫對(duì)蜜蜂吻、觸角、翅、腹部、足等器官和部位的行為活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。雖然這些器官和部位隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)都會(huì)從正?;顒?dòng)狀態(tài)進(jìn)入遲緩狀態(tài)直至完全停止活動(dòng),但其完全凍僵出現(xiàn)的時(shí)間并不一致,其先后順序依次為:足、翅、腹部、觸角、吻,就足而言,其凍僵的順序?yàn)榍白?、中足、后足。完全凍僵的蜜蜂在室溫下?fù)蘇時(shí)腹部、觸角、后足、中足、前足、翅、吻等器官和部位依次恢復(fù)活動(dòng)功能直至身體完全恢復(fù)到正常的積極狀態(tài)而振翅起飛。因此我們推斷,吻、觸角、翅、腹部、足等器官和部位對(duì)低溫的抵抗能力存在著一定的差異。蜜蜂的試驗(yàn)中觀察到,東方蜜蜂在復(fù)蘇過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)2-3只蜜蜂交流的現(xiàn)象。當(dāng)2只蜜蜂交流時(shí),首先一只蜜蜂表現(xiàn)為主動(dòng)伸吻,而另一只蜜蜂則表現(xiàn)為被動(dòng)伸吻,2只蜜蜂的吻頻繁接觸,同時(shí)觸角相互快速頻繁觸碰,然后前足相擁緊抱或頻繁接觸,這種交流持續(xù)大約2~3 min;主動(dòng)伸吻的蜜蜂通常是恢復(fù)較快、爬行靈活的蜜蜂,但交流結(jié)束后,通常被動(dòng)伸吻的蜜蜂能夠恢復(fù)正常,而主動(dòng)伸吻的蜜蜂最終不能恢復(fù)正常而死亡。當(dāng)2只蜜蜂進(jìn)行交流時(shí),偶爾會(huì)引來第三只爬行靈活的蜜蜂,對(duì)著2只正在交流的蜜蜂主動(dòng)伸吻,但通常情況下,“第三者”都難以參與進(jìn)2只蜜蜂間的交流,1~2 min后便主動(dòng)地離開。我們推測(cè)交流的蜜蜂之間可能存在食物的傳遞,但完全凍僵的蜜蜂在復(fù)蘇過程中出現(xiàn)交流現(xiàn)象的機(jī)制及其意義還有待進(jìn)一步的研究。
(1)根據(jù)觀察,東方蜜蜂在完全凍僵過程和復(fù)蘇過程中,其足、觸角、翅、吻及腹部等器官和部位均發(fā)生了較為復(fù)雜的行為活動(dòng)變化,蜜蜂凍僵過程大致可分為輕度凍僵、中度凍僵、重度凍僵和完全凍僵四個(gè)階段,而完全凍僵的蜜蜂復(fù)蘇過程可分為復(fù)蘇萌動(dòng)、完全蘇醒、積極狀態(tài)三個(gè)階段。
(2)從冷藏條件對(duì)東方蜜蜂凍僵效果和恢復(fù)效果的影響來看,當(dāng)冷藏溫度一定時(shí),隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),完全凍僵的蜜蜂比例逐漸增加,而冷藏后室溫下能恢復(fù)正常的蜜蜂比例逐漸降低;當(dāng)冷藏時(shí)間一定時(shí),冷藏的溫度越低,蜜蜂完全凍僵比例越高,同時(shí)蜜蜂完全凍僵狀態(tài)出現(xiàn)的越早,而冷藏后室溫下蜜蜂復(fù)蘇的過程恰好相反,冷藏的溫度越高,恢復(fù)正常的蜜蜂比例也越高。從冷藏條件對(duì)蜜蜂復(fù)蘇時(shí)間的影響看,總體上當(dāng)冷藏時(shí)間一定時(shí),冷藏溫度愈高,蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間愈短,當(dāng)冷藏溫度一定時(shí),隨著冷藏時(shí)間的增加,蜜蜂恢復(fù)至振翅飛行所需時(shí)間愈長(zhǎng)。
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