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社會性昆蟲具有明顯的級型分化和勞動分工。理解社會性昆蟲不同形態的產生機制、行為和生活史特性，是古生物學、演化生物學、發育生物學的重要目標。熊蜂作為半社會性昆蟲，處于獨居到真社會性之間的過渡階段，是研究這一問題的理想生物。除體型差異外，熊蜂的蜂王和工蜂之間幾乎沒有外觀上的形態差異。同時，蜂王通常只在筑巢前期高強度外出覓食，當第一批工蜂羽化后，蜂王便會迅速停止外出覓食，轉向以產卵和巢內活動為主。此前研究，大多從環境因素、生理調控及分子機制等方面解釋熊蜂覓食分工體系的出現原因。2026年1月12日，中國科學院南京地質古生物研究所等研究團隊，從流體力學、形態學、生態學的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構的細微偏差，足以在群體尺度上影響勞動分工。熊蜂具有特別的嚼吸式口器——中唇舌。中唇舌密布數千根細小的剛毛，這些剛毛在中唇舌伸出的同時展開，是采集花蜜的重要微結構。研究團隊通過掃描電子顯微鏡，對熊蜂中唇舌的形態學進行了詳細表征，并提取出兩個形態學參數，即中唇舌的整體長度和剛毛間距。根據99只熊蜂（67只工蜂和32只蜂王）的解剖結果顯示，熊蜂中唇舌的長度約在4毫米至10毫米，體型更大的熊蜂則具備更長的中唇舌和更寬的剛毛間距。同時，因蜂王是群體中社會等級最高的個體，也是最大的個體，代表了形態數據的極端狀態，因而蜂王中唇舌的剛毛間距幾乎保持在40微米至50微米左右，和體型大小無關；工蜂的剛毛間距則根據其體型大小，約在15微米至45微米之間。隨后，研究團隊通過配置不同含糖量的蔗糖溶液來模擬花蜜，并將其注入直徑為1mm的玻璃毛細管中，模擬自然的花冠場景，供熊蜂進行采集，并通過顯微高速攝影技術，定量得到中唇舌每一次往復運動攝入的花蜜體積。研究發現，隨著熊蜂個體體型增大，單次往復攝入體積總體上升，但這一增長明顯慢于中唇舌內部可用空間隨體型增大的速度，且體型更大的熊蜂難以按比例獲得更高的有效攝入量。尤其對于蜂王，即使具有和工蜂大小相同的體型，由于剛毛間距更大，其中唇舌的花蜜填充率也小于工蜂。因此，體型越大、剛毛間距越寬的熊蜂，越難有效利用中唇舌內部的空間儲存花蜜。研究團隊進一步基于顯微高速成像技術發現，中唇舌回撤時，相鄰剛毛形成彎曲的氣液界面。這些界面提供了一個額外的毛細壓力梯度，增強了粘性花蜜的夾帶。除液體表面張力，液體粘度也對花蜜捕獲起到了作用。研究團隊通過引入邦德數和毛細數兩個無量綱數，可衡量該液體輸運過程中重力、毛細力、粘性力的相互作用。要使花蜜充分填充中唇舌的有效空間，該系統需處于低邦德數、高毛細數的工作區間；而若維持較高的花蜜填充率，邦德數與毛細數之間還需滿足特定的標度關系。然而，受中唇舌結構的生長限制，自然環境下熊蜂體型增大時，其口器難以達到最優標度關系，此時重力作用將占據主導，進而降低花蜜填充率。該研究通過多學科證據，揭示了熊蜂中唇舌結構的異速生長規律，為“蜂王為何停止覓食？”這一科學問題提供了解釋。同時，該研究將蜂—花關系問題從幾何尺度匹配推進到物理尺度匹配，并提出將個體結構與功能相匹配，以預測覓食行為表現的理論框架，為仿生界面與液體輸運系統研究提供了啟發，未來有望應用于微量液體樣本采集與檢測工具設計。相關研究成果發表在《美國科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會的支持。論文鏈接在實驗室取食人工花蜜的熊蜂工蜂（左）和蜂王（右）中唇舌掃描電鏡圖像和示意圖工蜂和蜂王花蜜采集效率對比粘性—毛細夾帶原理示意圖