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有关蜜蜂与磁关系的探索研究
摘要：探究关于蜜蜂与磁关系。通过对蜜蜂体内存在的生物磁，蜜蜂和地磁场感应机制，再到蜂群衰竭失调现象与磁场的分析讨论，结合已有研究做了整理总结，并提出有关见解和建议。
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蜜蜂与磁存在着千丝万缕的关系。作为一名信电学子，《电磁场与电磁携鼢是我们学习的专业课，而在经过一学期与蜜蜂有关的课程学习之后，我对于蜜蜂、磁和磁场之间的关系产生了极大的兴趣，因此想以此为切人点，对已有的蜜蜂与磁的相关研究进行一个简要的梳理，并提出自己的一些见解与猜想。蜜蜂的一些日常生活习性均表现出了与磁密不可分的特点，例如蜜蜂筑巢均为南北向、飞行方式受磁场影响、被带离巢穴再远也能找回，多种现象表明了蜜蜂与磁的密切关系。本文主要从3个方面展开论述，一是生物磁，即蜜蜂体内的磁现象；二是蜜蜂与地磁；三是ccD与电磁波。
1、蜜蜂体内的磁
1．1 蜜蜂体内的磁接收器
蜜蜂辨别方向的信息来源有很多，例如光流量信息(蜜蜂通过摇摆舞传递食物源的距离)、不同的罗盘系统(太阳的方位、偏振光罗盘等)，而磁场自然也是其中重要且必要的辨别方向的途径之一。类似的生物利用体内磁性介质(通常为磁铁矿，Fe，04)进行迁徙或者飞行判断的现象十分多见，例如鸟类利用地磁场作为长距离飞行的判断信息之一。2014年学者通过一次提取DNA实验的离心中，意外发现蜜蜂腹部内离心出来的长长消化管会主动向撞过它的EP管靠近。反复试验后发现，这类EP管与消化管存在的排斥或吸引现象存在一定普遍性：即不论对于这只蜜蜂自身，其EP管对其他蜜蜂也存在此现象。蜜蜂体内存在磁性物质几乎已经是确定的了。Nichol和Locke均在蜜蜂体内找到了磁铁矿颗粒[2]。
已有的生物磁铁矿接收器模型包括单畴磁铁矿磁接收器磁学模型和超顺磁铁矿磁接收器模型，在此论述接受更广的后者模型。蜜蜂腹部存在的是超顺磁磁铁矿颗粒。超顺磁性，即是指颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构的铁磁物质，顺磁性磁化率在一定温度范围内远高于一般顺磁材料的磁化率。台湾教授李家维进一步发现该类铁粒子存在于环绕腹部外皮下方的滋养细胞中，铁颗粒表面包一层细胞膜，并以蛋白质的细胞骨架悬吊在细胞质中，随着地球每一点磁场的不同变化，磁铁粒子发生膨胀和收缩，牵动骨架，将信息由紧密连接的神经细胞传送到脑部[3]。蜜蜂体内磁铁矿粒子尺寸的变化与铁沉积囊泡膜的相互抗拒作用以及与细胞骨架的相互作用组成一个完整的磁接收器系统，可以感觉到磁场的变化并诱发神经信号的传递。蜜蜂利用体内的磁接收器，感受不同方向磁场的磁力、磁角，得到方向信息从而选择飞行道路或舞蹈来正确指示方向。尽管最新研究显示北京大学谢灿教授团队发现了另一种磁感应蛋白与光敏、隐花色素蛋白组成的含铁元素的复合体模型[4]。超顺磁磁铁矿接收器模型依然有着坚实的理论和实验基础。
1．2 关于生物磁的猜想
上文中已经提到，蜜蜂体内的磁铁矿为超顺磁磁铁矿，其主要特点在于在外界磁场不存在时，颗粒并不具有永久磁矩；且磁化率受温度控制，在一定范围内远高于普通磁铁矿颗粒。联系超顺磁磁体的性质，有以下猜想：蜜蜂作为一种变温动物，对外界气温的变化具有惊人的适应能力，是否是因为为了控制体内超顺磁磁铁的正常工作?蜜蜂体内为超顺磁颗粒而非一般单畴结构铁磁物质是否是凶为前者具有更高的磁化率，从而能够实现对微小磁场变化的敏锐感知?
2、蜜蜂与地磁
蜜蜂体内存在磁接收器，但其如何去感知地磁变化，感受机制又是什么?大致原理是，在外界磁场力的作用下，超顺磁颗粒受作用磁化。南于超顺磁颗粒聚集于滋养细胞内部，因此不同颗粒间存在普遍排斥力与吸引力，导致其尺寸会沿着一定方向进行收缩扩张，而每个超顺磁颗粒的外围又包裹着生物膜，扩张收缩的力通过生物膜传递到膜上连接的细胞骨架，最后通过神经元树突反馈至神经中枢，实现信号的传递。电磁场与电磁波的课程知识告诉我们，在现实生活中，不同的波和场随时在变换，不仅仅只是地磁场的影响，那么有没有可能蜜蜂对于某一个静态时刻的磁场感受在动态的磁场变换中会较不准确?据胡老师讲解，蜜蜂的舞蹈是用于指示蜜源距离与方位的指示，那么有没有可能，蜜蜂之间不以个体差异为转移的一样的“舞蹈”是从不同角度感受地磁场，从而得出位置信息的过程呢?
3、CCD与磁场
蜂群衰竭失调(colonycollapsedisorder，简称CCD)自2006年以来愈发严重，蜂群的生存面临严重危机，因此研究清楚其影响、危害、引发原因以及应对措施等迫在眉睫。成年工蜂大批量消失，但在蜂箱内外极少发现死亡蜜蜂，留下蜂王、幼虫、未成年工蜂，这与蜜蜂群体与生俱来的社会性相矛盾，极为异常。且与以往蜂群受损情况存在较大差异，危害速度较快，仍未有有效防治措施。CCD的诱因也被认为是多因素协同作用引起的[5](例如虫害、病原微生物影响等原因)。在本文中，主要关注电磁场、电磁波与CCD的关系，通过对CCD的现象研究提出自己的几个浅显猜想。ccD被正式冠以此名称，并将此类现象当作同一类症状进行研究是在2006年，美国东西海岸相继发生蜂群骤减现象之后。此前尽管也发生过类似现象，但由于频率和范围问题只被冠以不同名称。因此，大批量、大范围的爆发产生于2006年这个时间节点，不禁考虑此时间段，手机得到了大量普及，通讯设备以及电力线辐射的干扰会对蜜蜂造成意想不到的影响。德国萨尔州大学研究人员乌尔里克·沃恩克30多年来一直研究电磁场对野生动物的影响，他发现电网、电磁网空前密集影响野生动物赖以生存的自然信息系统。随着各种通信设备、导航等信号设备的普及，自然界依靠磁感应进行定位迁徙的动物或多或少发生了大规模数量减少。欧洲大量蜜蜂消失，美国1／4蜜蜂群落因群体崩溃紊乱消失，英国麻雀数量比过去30年减少一半。在前面，已经提到了蜜蜂体内存在磁接收器，因此外界的磁场变化必然对蜜蜂存在或大或小的影响。通信通常采用的高频射频信号和卫星导航广播所用的低频信号都将改变蜜蜂磁场感应的灵敏度，时刻变化的磁场导致蜜蜂对外界磁场感应区别于仅有地磁时的结果，导致方向、路途判断错误，造成大批量工蜂走失。
学者Gould和wajnberg研究发现在外部环境稳定的情况下旧，蜜蜂可以根据磁场的变化来建立自身的生命节律，当强加以磁场时，这种生命节律又会被打乱同。因此从这一角度来说，磁场的改变对蜜蜂的生理情况有着直接影响，并不仅仅是对其方位感知能力的影响。
参考文献：
[1] 钱霞，蜜蜂体内的磁接收器[J]．四川大学学报(自然科学肋，201350(4)：807—813．
[2]钱霞．超顺磁磁铁矿磁接收器磁学模型[J]．四川大学学报(自然科学版)，2017(6)：1295—1300．
[3]尚玉昌，蜜蜂的通讯行为[J]．生物学通报，2008．43(4)：8—10．
宣扬帆,胡福良.蜜蜂与磁的猜想[J].蜜蜂杂志,2019,39(11):22-23.
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2020-12-05
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2020-10-24我要评论
期刊名称：蜜蜂杂志
期刊人气：1957
主管单位：云南省农业科学院
主办单位：云南省农业科学院
出版地方：云南
专业分类：农业
国际刊号：1003-9139
国内刊号：53-1061/S
邮发代号：64-45
创刊时间：1981年
发行周期：月刊
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2020-02-08
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上传者：管理员
