PNAS揭示攜帶花蜜的飛行蜜蜂通過能量代謝調(diào)整表現(xiàn)出非凡的耐熱性
瀏覽次數(shù):740 發(fā)布日期:2024-8-20
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2024年P(guān)NAS揭示攜帶花蜜的飛行蜜蜂通過能量代謝調(diào)整表現(xiàn)出非凡的耐熱性
由于氣候變化,熱浪變得越來越普遍,因此識別和了解蜜蜂等昆蟲傳粉媒介避免過熱的能力至關(guān)重要。近期
懷俄明大學(xué)(University of Wyoming)的科研人員研究了炎熱干燥的空氣溫度對蜜蜂在攜帶花蜜負(fù)載飛行時的生理和行為機(jī)制的影響,以評估過熱或干燥如何限制蜜蜂覓食。
實(shí)驗(yàn)利用
SSI昆蟲呼吸代謝系統(tǒng)測量了三種不同氣溫(20、30和40℃)下攜帶花蜜負(fù)載的蜜蜂的飛行肌肉溫度、飛行代謝率和水分流失率,并在25和40℃的氣溫下通過高速視頻測量了翅膀運(yùn)動學(xué)。之后作者使用這些數(shù)據(jù)和先前的文獻(xiàn)來模擬蜜蜂飛行的熱量限制。
圖1 氣溫和花蜜負(fù)載對蜜蜂(A)飛行肌肉溫度和(B)代謝率的影響,沒有發(fā)現(xiàn)氣溫和花蜜負(fù)荷對飛行代謝率有顯著的交互作用(LMM:
n=141,
df=2,
χ2=2.3,P=0.32)。在20
℃和30
℃的氣溫下飛行的蜜蜂的代謝率隨著花蜜負(fù)荷的增加而增加,斜率非常相似(
圖1B;LM:20℃:斜率=0.38,下限95%=0.16,上限95%=0.61;30℃:斜率=0.36,下限95%=0.17,上限95%=0.56)。然而在40℃氣溫下,飛行代謝率不受花蜜負(fù)荷的顯著影響(LM:40℃:斜率=0.18,下95%=-0.01,上95%=0.37;
圖1B),平均飛行代謝率明顯低于在20和30℃氣溫下觀察到的(LMM:n=141,df=2,
χ2=80.2,
P<0.0001;
圖 1B)。飛行代謝率在整個質(zhì)量范圍內(nèi)增加了約30%(
圖1B),負(fù)荷的影響解釋了22和20℃空氣溫度蜜蜂飛行代謝率變化的30%。
圖2 不同溫度下蜜蜂的水分流失速率,在40℃時,蜜蜂的水分流失率隨著花蜜負(fù)荷的增加而增加,但在20或30℃的氣溫下沒有增加?傮w重是蜜蜂的質(zhì)量加上它攜帶的花蜜負(fù)荷。每個點(diǎn)代表一只單獨(dú)測量的蜜蜂;貧w線及其相應(yīng)的95%置信限表示總質(zhì)量對水流失率的統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著影響。
圖3 飛行肌肉溫度對負(fù)載和卸載飛行蜜蜂代謝產(chǎn)熱和蒸發(fā)熱損失的交互作用,數(shù)據(jù)匯總了所有外部空氣溫度。每個點(diǎn)代表一只單獨(dú)測量的蜜蜂。
總的研究結(jié)果表明,在20或30℃的空氣溫度下,飛行肌肉溫度隨著負(fù)載質(zhì)量的增加而線性增加,但值得注意的是,在40℃的空氣溫度下,隨著花蜜負(fù)荷的增加,飛行肌肉溫度沒有變化。飛行的、充滿花蜜的蜜蜂能夠通過降低飛行代謝率和增加蒸發(fā)冷卻來避免在40℃時過熱。在高體溫下,蜜蜂通過降低翅膀拍動頻率和增加行程幅度來補(bǔ)償飛行效率,從而減少對蒸發(fā)冷卻的需求。然而,即使代謝熱量產(chǎn)生減少,干燥也可能限制在遠(yuǎn)低于蜜蜂在炎熱干燥條件下的臨界熱最大值的溫度下覓食,從而損害蜜蜂提供的關(guān)鍵授粉服務(wù)。
參考文獻(xiàn):
Glass, R. J.,
et.al. (2024) Flying, nectar-loaded honey bees conserve water and improve heat tolerance by reducing wingbeat frequency and metabolic heat production.
Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
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- 果蠅等昆蟲能量代謝測量技術(shù)
- EcoTech昆蟲高通量呼吸代謝測量技術(shù)
- 大鼠、小鼠等實(shí)驗(yàn)動物能量代謝測量技術(shù)
- 靈長類能量代謝測量技術(shù)
- 斑馬魚能量代謝測量技術(shù)
- 人體能量代謝測量技術(shù)
- 動物活動與生理指標(biāo)(體溫、心率等)監(jiān)測技術(shù)
- 測量參數(shù)包括:氧氣消耗量(VO2)、二氧化碳產(chǎn)量(VCO2)、呼吸交換速率(RER)、能耗(EE,包括REE、AEE、TEE等)、熱傳導(dǎo)速率(Ct)、日代謝率(DEE)、最大代謝率(MRmax)、呼吸水分喪失(EWL)、能耗效率、EWL/RMR(表示肺的氧氣攝取能力)等等。