▲在实验室中取食人工花蜜的熊蜂工蜂（左）和蜂王（右）。黄泽翔 摄
□金陵晚报/紫金山新闻记者
张安琪
每到春天，刚从冬眠中苏醒的熊蜂蜂王会忙不迭地外出采蜜，为筑巢和繁育后代储备能量。一旦第一批工蜂羽化，蜂王便“退居二线”，专心在巢内产卵，把采蜜任务全交给工蜂。可除了体型大小的差异外，熊蜂的蜂王和工蜂之间几乎没有外观上的形态差异。以往的研究，通常从环境因素、生理调控或分子机制等方面解释这种觅食分工体系的出现原因。中国科学院南京地质古生物所最新发现，这一现象背后竟还藏着一个和舌头结构有关的物理秘密。
近期，中国科学院南京地质古生物所研究员王博与中山大学教授吴嘉宁、北京理工大学教授赵杰亮组成的跨学科联合团队，从流体力学、形态学、生态学的角度为熊蜂觅食分工机制提供了新解释，并揭示了功能器官微结构的细微偏差足以在群体尺度上影响劳动分工。研究成果2026年1月12日发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。
为什么要研究熊蜂？“熊蜂真的很神奇，非常具有科研价值。”王博介绍，社会性昆虫具有明显的级型分化和劳动分工。理解社会性昆虫如何产生不同的形态、行为和生活史特性，一直是古生物学、演化生物学和发育生物学的重要目标。而熊蜂作为一种半社会性昆虫，处于独居到真社会性之间的过渡阶段，是研究这一问题的理想生物。
熊蜂采蜜靠的是一根灵活的中唇舌，也就是我们俗称的“舌头”。这根“舌头”可不简单，上面密布着数千根细小的刚毛。采蜜时，中唇舌会快速往复运动，刚毛随之展开，像小刷子一样把花蜜“刮”进嘴里。
研究团队通过扫描电子显微镜观察发现，中唇舌的长度和刚毛间距是影响采蜜效率的两个关键指标。他们解剖了99只熊蜂，其中包含67只工蜂和32只蜂王。结果显示，熊蜂的中唇舌长度在4—10毫米之间，体型越大的熊蜂，舌头越长，刚毛间距也越宽。
有趣的是，蜂王作为蜂群里体型最大、社会等级最高的成员，它的刚毛间距几乎固定在40—50微米，和体型大小没有关系。而工蜂的刚毛间距会随着体型变化，范围在15—45微米之间。
为了测试采蜜效率，研究人员模拟自然花朵的场景，把不同浓度的蔗糖溶液注入直径1毫米的玻璃毛细管，然后让熊蜂来采集花蜜。借助显微高速摄影技术，团队精准测算出熊蜂每次舌头运动吸入的花蜜体积。
实验结果让人意外：随着个体体型增大，单次往复摄入体积的确在总体上升，但这一增长显著慢于中唇舌内部可用空间随体型增大的速度，体型更大的熊蜂并不能按比例获得更高的有效摄入量。尤其是蜂王，就算体型和工蜂差不多，也会因为刚毛间距太宽，导致舌头的花蜜填充率低于工蜂。
“这背后的原理可以用一个简单的比喻理解。”论文的第一作者黄泽翔表示，可以将熊蜂的中唇舌看作一块海绵，刚毛间距就是海绵的孔隙。孔隙太大，海绵吸水时就留不住太多水分。蜂王的舌头“孔隙”过宽，花蜜很容易流失，自然没法高效采蜜。
这项研究的亮点在于，它跳出了传统的环境、生理视角，从流体力学和形态学的交叉角度，解释了熊蜂的觅食分工机制，同时揭示了功能器官微结构的细微偏差足以在群体尺度上影响劳动分工。原来，不是蜂王“偷懒”，而是它的舌头结构在物理层面限制了采蜜效率。对蜂群来说，让采蜜效率更高的工蜂外出觅食，蜂王专注产卵繁殖，是最经济高效的生存策略。
王博介绍，这项研究的意义不止于解释昆虫行为。它把蜂和花的关系，从“舌头长度匹配花冠深度”的几何层面，推进到“口器结构匹配花蜜物理性质”的物理层面，建立了个体结构与功能相匹配的理论框架。在应用层面，研究可为仿生设计提供灵感。
附件下载：