社會性的出現被認為是生物演化歷史中重要的進化創新，熊蜂是研究這一問題的理想系統之一。近日，中國科學院南京地質古生物研究所（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合團隊，從多學科角度為熊蜂覓食分工機制提供了新解釋，並揭示了功能器官微結構的細微偏差足以在群體尺度上影響勞動分工。相關成果日前發表於國際學術期刊《美國科學院院刊》。

　　熊蜂蜂王通常隻在筑巢前期高強度外出覓食，而當第一批工蜂羽化后，蜂王便會迅速停止外出覓食，轉以產卵和巢內活動為主。蜂王為何停止覓食？學界通常從環境因素、生理調控或分子機制等方面，解釋覓食分工體系的出現原因。本研究則提供了一個包括流體力學、形態學、生態學的新視角。

　　熊蜂演化出一種特別的嚼吸式口器“中唇舌”，在採蜜的過程中，中唇舌進行快速的往復運動，中唇舌上密布著的數千根細小的剛毛同時展開，持續將花蜜捕獲並送入口中。研究團隊對中唇舌的形態學進行了詳細研究發現，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，而工蜂的剛毛間距則根據其體形大小在15至45微米之間。

　　研究團隊模擬自然場景，供熊蜂採蜜。通過顯微高速攝影技術，定量得到中唇舌每一次往復運動的攝入的花蜜體積。研究發現，盡管蜂王體形大、舌頭長、內部空間大，但它實際裝滿花蜜的比例（填充率）卻更低。尤其是將蜂王和一隻體形相同的工蜂比較，由於剛毛間距更大，蜂王的採蜜效率也更低。

　　研究通過引入兩個無量綱數：邦德數和毛細數，衡量這一液體輸運過程中重力、毛細力、粘性力的相互作用。由於中唇舌結構的生長限制，當熊蜂體形增大時，熊蜂口器無法滿足最優的標度關系，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變，身體結構導致的物理學限制是一個根本原因。相關專家認為，本研究提出了一個可以將個體結構與功能相匹配，用以預測覓食行為表現的理論框架。在工程學層面，本研究可為仿生界面與液體輸運系統提供啟發，用於設計微量液體樣本採集與檢測的工具。（記者蘇雁、光明網記者姬尊雨）

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