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社會性的出現(xiàn)被認為是生物演化歷史中重要的進化創(chuàng)新，熊蜂是研究這一問題的理想系統(tǒng)之一。近日，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱“南京古生物所”）研究員王博與中山大學教授吳嘉寧、北京理工大學教授趙杰亮組成的跨學科聯(lián)合團隊，從多學科角度為熊蜂覓食分工機制提供了新解釋，并揭示了功能器官微結(jié)構(gòu)的細微偏差足以在群體尺度上影響勞動分工。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際學術(shù)期刊《美國科學院院刊》。

熊蜂蜂王通常只在筑巢前期高強度外出覓食，而當?shù)谝慌し溆鸹螅渫醣銜杆偻Ｖ雇獬鲆捠常D(zhuǎn)以產(chǎn)卵和巢內(nèi)活動為主。蜂王為何停止覓食？學界通常從環(huán)境因素、生理調(diào)控或分子機制等方面，解釋覓食分工體系的出現(xiàn)原因。本研究則提供了一個包括流體力學、形態(tài)學、生態(tài)學的新視角。

熊蜂演化出一種特別的嚼吸式口器“中唇舌”，在采蜜的過程中，中唇舌進行快速的往復(fù)運動，中唇舌上密布著的數(shù)千根細小的剛毛同時展開，持續(xù)將花蜜捕獲并送入口中。研究團隊對中唇舌的形態(tài)學進行了詳細研究發(fā)現(xiàn)，作為群體中社會等級最高、體形最大的個體，蜂王中唇舌的剛毛間距保持在40至50微米左右，和體形大小無關(guān)，而工蜂的剛毛間距則根據(jù)其體形大小在15至45微米之間。

研究團隊模擬自然場景，供熊蜂采蜜。通過顯微高速攝影技術(shù)，定量得到中唇舌每一次往復(fù)運動的攝入的花蜜體積。研究發(fā)現(xiàn)，盡管蜂王體形大、舌頭長、內(nèi)部空間大，但它實際裝滿花蜜的比例（填充率）卻更低。尤其是將蜂王和一只體形相同的工蜂比較，由于剛毛間距更大，蜂王的采蜜效率也更低。

研究通過引入兩個無量綱數(shù)：邦德數(shù)和毛細數(shù)，衡量這一液體輸運過程中重力、毛細力、粘性力的相互作用。由于中唇舌結(jié)構(gòu)的生長限制，當熊蜂體形增大時，熊蜂口器無法滿足最優(yōu)的標度關(guān)系，重力將起主導作用，從而降低花蜜的填充率。

本研究回答了一個核心問題，蜂王停止外出覓食，不僅因為行為或激素的轉(zhuǎn)變，身體結(jié)構(gòu)導致的物理學限制是一個根本原因。相關(guān)專家認為，本研究提出了一個可以將個體結(jié)構(gòu)與功能相匹配，用以預(yù)測覓食行為表現(xiàn)的理論框架。在工程學層面，本研究可為仿生界面與液體輸運系統(tǒng)提供啟發(fā)，用于設(shè)計微量液體樣本采集與檢測的工具。

（原載于《光明日報》2026-01-19?08版）