无厘头研究
CT扫描“地下城”：科学家揭秘蜜蜂如何建造巢穴
概要：
大多数蜜蜂物种其实生活在地下，这项新研究利用医院CT扫描仪拍摄了地下蜂巢，使人们第一次可以直观地看到蜜蜂如何在土壤中建造复杂的地下巢穴。研究人员在野外发现蜜蜂出入洞穴后，将塑料管插入地下，一个月后取出进行CT扫描。扫描结果显示，不同蜜蜂物种建造的巢穴结构各不相同，独居蜂的简单而群居蜂的复杂，并会在一季或数季内不断扩建。蜜蜂巢穴对土壤结构影响显著，其耐久的蛹室可存留较长时间。利用这种创新技术，研究人员可以更多地了解蜜蜂的地下活动，评估不同环境对它们的影响，这对保护这一重要授粉群落意义重大。这项研究为揭开神秘的地下蜂巢提供了全新视角。
CT扫描可以帮助研究人员了解传粉者如何使土壤受益，并找到新的方法来保护它们。
尽管蜜蜂被认为是大自然中最勤劳的传粉者，但绝大多数蜜蜂物种的大部分生命都是在地下度过的。现在，由于医院计算机断层扫描(CT)扫描仪的使用，研究人员揭示了这些昆虫如何建造其地下巢穴的新的见解。这种方法可以帮助科学家们更多地了解蜜蜂如何促进健康的土壤，并找到保护这些受到严重威胁的生物的方法。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的传粉生态学家亚历山德拉·哈蒙-特雷特(Alexandra Harmon-Threatt)没有参与这项研究，她说:“我印象非常深刻。” 她指出，近85%的蜜蜂物种在地下筑巢，但对于大多数蜜蜂，人们几乎不了解它们如何建造和修改巢穴。她说，CT扫描可以“真正提供许多关于正在发生的事情的洞见”。
几十年来，昆虫学家们通常必须通过苦心钻研逐步挖掘蜜蜂巢穴来研究它们。经典的技术是向洞内吹入滑石粉，使墙壁变白并可见，然后刮掉表层土壤，随着越来越深的层次被揭示而绘制巢穴。有些巢穴深达数米，需要数天才能挖掘出来。另一种方法是将野生蜜蜂带入实验室，观察巢穴在两片玻璃之间的土壤中如何发展。但是这种方法不能提供一个真实的3D巢穴画面。
为了更好地了解巢穴的变化，瑞典农业科学大学的土壤学家托马斯·凯勒(Thomas Keller)转向CT扫描仪。有一天，当凯勒和他的妻子散步时，他对蜜蜂作为土壤工程师的作用产生了兴趣。“我看到一些蜜蜂从地下出来。然后我想，‘哦，我必须做一个关于这个的项目。’”该项目的图像发表在《地球化学》杂志的最新一期上。
CT扫描的工作原理是从多个角度拍摄X射线，然后将它们合成3D图像。研究作者菲利普·查恩兹(Philippe Tschanz)就是使用这种方法揭示了两种常见的陆生蜂物种的巢穴。一种是春季挖掘蜜蜂(Colletes cunicularius)，它是一种独居蜂；每只雌蜂需要几天时间建造一个巢穴，自己收集花粉并产卵，然后抛弃巢穴。另一种是汗蜂(Lasioglossum malachurum)，它以群居形式繁殖，多个世代共同扩大巢穴。
查恩兹在瑞士联邦农业研究所阿格罗斯科普周围的野生草原中挑选了5个不同土壤类型的地点，那里是他和凯勒工作的地方。当查恩兹发现小土堆并看到蜜蜂在飞舞时，他用拖拉机将一个20厘米宽的塑料管压入地下。1个月后，他取出这些管子，把它们带到附近的苏黎世大学医院进行X射线CT扫描(因为装满土壤的管子太大，无法放入其他扫描仪，团队不得不使用需要一个小房间的医院CT扫描仪)。
查恩兹说，整个过程有点令人紧张，因为在添加和移除管子时，他不知道自己和同事是否损坏了巢穴或以其他方式扰乱了蜜蜂。不过，他说一切都很顺利。“第一个扫描非常令人兴奋。”
研究人员将管子重新插入地下，每隔几个月重复一次这个过程，每次测量14个洞穴的总体积、长度和复杂性。春季挖掘蜜蜂有一个简单的垂直巢穴，而汗蜂建造的巢穴则复杂得多。
查恩兹说:“蜜蜂对土壤结构的影响非常大。” 他补充说，最宽达1厘米的幼虫舱可能比土壤中的其他孔洞(如由根或蠕虫制造的孔洞)更耐用，因为大多数蜜蜂物种都用叶子、花瓣或分泌物在幼虫舱内衬里使其防水。一个洞穴持续了16个月，即整个研究期间。
罗切斯特大学的蜜蜂生物学家鲍勃·明克利(Bob Minckley)没有参与这项工作，他对该团队获取的图像印象深刻。他说:“他们拍摄了架构的非常漂亮的快照。” 这是一种“非常富有创造力和有趣的”技术，康奈尔大学的蜜蜂生物学家布莱恩·丹福思(Bryan Danforth)补充道。但鉴于需要大型CT扫描仪，他不认为它可以被广泛使用。
尽管如此，在附近有医院扫描仪的地方，科学家们可以使用这种方法来解答各种问题。例如，他们可能能够弄清蜜蜂是否会根据土壤类型或气候修改它们的巢穴设计，以及某些条件是否可以使它们饲养更多后代。保护生物学家然后可能会将某些栖息地列为保护优先对象，或为某些物种改善土壤条件。
查恩兹的下一个研究旨在了解农田管理(如耕地)对蜜蜂存活率的影响。他说，他希望这项研究可以为政策制定者提供建议，告诉农民如何培育野生蜜蜂种群，这些蜜蜂对授粉非常重要。“这有巨大的潜力。”