候鳥式養蜂業的驚人數學

310億隻蜜蜂加上81萬英畝的杏樹等於7000億顆杏仁——以及一場迫在眉睫的農業危機

每年情人節前後,數百萬棵杏樹開始在從薩克拉門託到洛杉磯綿延超過 80 萬英畝的廣闊區域內綻放。在接下來的幾周裡,30 多個不同品種的杏樹在不同的時間展開五瓣白色和粉紅色的花朵。每朵花的中心,一簇細長的花葯頂端的花絲(稱為雄蕊)環繞著一個接收花粉的柱頭。為了結出堅果,杏樹的花必須從不同型別的杏樹那裡接受花粉粒。任何給定樹木上的成熟花朵只有五天的時間可以接受授粉。如果杏農希望他們的樹木儘可能多地結果,他們就不能僅僅依靠風來傳播花粉,也沒有足夠的本地昆蟲授粉者(如甲蟲和熊蜂)在為期兩週的花期內訪問所有 9000 萬棵樹。如此西西弗斯式的任務需要一支龐大的外來授粉者大軍,美國人對它的依賴超過任何其他授粉者:一種單一的馴養物種,如果沒有它,美國實際上將失去其所有作物的三分之一,包括西蘭花、藍莓、櫻桃、蘋果、甜瓜和生菜。

在每年的 10 月到次年 2 月之間,它們從全國各地來到加利福尼亞州,乘坐裝在一百萬多個箱子裡的數千輛拖車卡車。工人們在午夜時分操縱叉車將箱子堆放在卡車上,此時箱子裡的居民都已回家。他們用網覆蓋箱子以捕捉任何好奇的偵察蜂,然後開始旅程。有時卡車會發生撞車事故,將箱子灑到高速公路上,釋放出憤怒和困惑的活蜂群,但大多數旅行者都能安全完成旅程。一旦卡車到達目的地,工人們就會卸下貨物,幾個月來首次開啟箱子。如果一切順利,一個典型的箱子可能包含 19,200 只成年歐洲蜜蜂 (Apis mellifera)。如果蜂群中大多數蜜蜂不夠強壯,無法度過冬天(它們會蟄伏起來,靠儲存的蜂蜜為生),那麼數量可能會少得多。

總共有超過 310 億隻蜜蜂在每年二月匯聚到加利福尼亞州的中央山谷,為杏樹授粉。到花期結束時,蜜蜂已經採集了大量的花蜜和花粉來餵養它們的蜂群,果園中的蜜蜂數量可能會超過 800 億隻。當您處理大約 2.5 萬億朵花時,您就需要這樣的數字,每朵花可能需要載滿花粉的蜜蜂多次訪問才能結出一個堅果。每年,加利福尼亞州的杏仁產量佔全球杏仁總產量的 50% 到 80%;今年,加利福尼亞州的果園預計將產出 18.5 億磅杏仁,相當於約 7000 億顆杏仁。每顆杏仁都來自成功授粉的花朵,但蜜蜂今年春天可能授粉的花朵遠遠超過 7000 億朵。一棵杏樹只能支撐和滋養一定數量的堅果,因此在四月和五月,樹木會脫落多達 15% 的杏仁,具體取決於年份。


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加利福尼亞州的杏樹園是全國約 1,600 名養蜂人及其蜂群大規模年度遷徙的最重要一站。如今,許多養蜂人每年至少有一半的收入不是來自銷售蜂蜜,而是來自將蜂箱出租給農民為全國各地的農作物授粉。杏花盛開後,一些養蜂人將他們的蜜蜂帶到加利福尼亞州的櫻桃、李子和鱷梨園,以及華盛頓州的蘋果和櫻桃園。到了夏天,許多養蜂人向東前往北達科他州和南達科他州的苜蓿、向日葵和三葉草田地,蜜蜂在那裡生產當年大部分的蜂蜜。其他養蜂人則訪問德克薩斯州的南瓜、佛羅里達州的柑桔和橘子、威斯康星州的蔓越莓以及密歇根州和緬因州的藍莓。沿著東海岸,候鳥式養蜂人為蘋果、櫻桃、南瓜、蔓越莓和各種蔬菜授粉。到 11 月,養蜂人開始將他們的蜂群轉移到溫暖的地方以度過冬天:加利福尼亞州、德克薩斯州、佛羅里達州,甚至愛達荷州溫控的馬鈴薯窖。蜜蜂呆在蜂箱內,吃掉它們在夏季和秋季釀造的蜂蜜。幾十年前,養蜂人可以讓他們的蜂群在明尼蘇達州這樣寒冷的地方過冬,而不用擔心會有太多蜜蜂死亡。現在情況並非如此;在過去的 10 年裡,許多美國養蜂人每年冬天損失了 30% 到 60% 甚至更多的蜂箱。

一些研究人員、養蜂人和記者認為,候鳥式養蜂業是導致如此多蜜蜂在冬季死亡以及蜂群崩潰失調 (CCD) 的原因之一——整個蜂箱的居民突然神秘消失,只剩下蜂王和少數零星的蜜蜂。將如此多的蜜蜂一次性聚集在中央山谷和其他開花地點,保證了它們在空中碰撞並在蜂箱中互相爬行時,會將病毒、蟎蟲和真菌傳播給彼此。迫使蜜蜂從大片單一作物中採集花粉和花蜜,剝奪了它們從野生棲息地獲得的更加多樣化和營養豐富的飲食。遷徙還不斷地讓蜜蜂在富足和接近飢餓之間來回奔波。一旦特定的花期結束,蜜蜂就無食可吃了,因為放眼望去只有那一種花粉耗盡的作物。在路上時,蜜蜂無法覓食或排便。養蜂人提供的糖漿和花粉餅不如野生植物的花粉和花蜜那麼有營養。科學家們對花粉中的大量營養素(如蛋白質、脂肪和碳水化合物)有了很好的瞭解,但對其許多微量營養素(如維生素、金屬和礦物質)知之甚少——因此複製花粉很困難。

如果候鳥式養蜂業導致了 CCD 和蜜蜂的普遍死亡,那麼它可能只是眾多不同原因之一:殘留在植物組織中並削弱蜜蜂免疫系統的農藥、吸食蜜蜂體液的頑強瓦蟎、乾旱和遺傳多樣性減少也是部分原因。這些威脅中的任何一個都足以讓養蜂人擔憂;加在一起,它們讓許多人驚呼危機。如果養蜂人如此擔憂,那麼美國的每個人都應該如此:隨著蜜蜂蜂群的崩潰,我們的農業系統也將崩潰。

大眾科學關於食物的特刊中,希拉里·羅斯納撰寫了研究人員試圖減輕蜜蜂工作量並拯救依賴蜜蜂的農作物的一種方法:從全國各地嗡嗡作響的數千種本地蜜蜂物種中招募一些主要助手:有藍莓蜜蜂,它們會劇烈震動飛行肌肉,以將花粉從藍莓花中抖落出來;有杜鵑蜜蜂,像寄生杜鵑一樣,將卵產在其他蜜蜂的巢穴中;有肥胖的木蜂,它們在枯木中挖洞;金屬汗蜂,被人類汗液中的鹽分吸引;以及獨居泥蜂,它們用土壤和樹葉建造巢穴。

在歐洲殖民者將蜜蜂帶到美國之前,僅靠本地蜜蜂就為所有野生開花植物和土著人民種植的農作物授粉。當然,那是在我們將如此多樣的棲息地替換為單一栽培之前。由於生活場所減少和食物減少,本地授粉者一直在減少。現在,一些科學家希望讓我們的農場對本地授粉者具有吸引力,並大幅增加它們的數量。本地蜜蜂物種為我們的農作物授粉越多,我們對蜜蜂的依賴就越少,這意味著更少的遷徙和更少的疾病傳播;我們播種的野花越多,本地蜜蜂和蜜蜂就越有食物可吃。這一切都加起來使蜜蜂更健康。農民可以透過在農田附近的休耕地上種植各種本地開花灌木來恢復野生棲息地,每英畝花費約 600 美元。科學家們已經證明,這種新種植的野生棲息地吸引了本地蜜蜂,從而使作物產量提高了 10% 到 15%,並使蜜蜂本身成為更有效的授粉者。產量的增加足以讓農民在幾年內收回建立新棲息地的成本。現在,這種數學計算可以拯救蜜蜂——以及我們的食物。

杏仁授粉數學
根據美國農業部 (USDA) 的最新資料 (pdf),加利福尼亞州中央山谷有 81 萬英畝的杏樹,平均每英畝 112 棵樹。總共有 90,720,000 棵樹。

平均而言,每棵杏樹產出約 7,000 顆杏仁,每顆杏仁都來自成功授粉的花朵。研究人員和種植者估計,一棵樹約有 25% 的花朵會變成杏仁,這意味著每棵樹約有 28,000 朵花。

每棵樹 28,000 朵花 X 每英畝 112 棵樹 = 每英畝 3,136,000 朵花
每英畝 3,136,000 朵花 X 81 萬英畝 = 2,540,160,000,000 朵,或中央山谷 2.54 萬億朵杏花。

美國農業部估計,加利福尼亞州在 2013 年將產出 18.5 億磅杏仁。每顆杏仁的重量至少為 1.2 克。
18.5 億磅 = 839,145,884,500 克 ÷ 1.2 克 = 699,288,237,083 顆,或約 7000 億顆杏仁。

這意味著蜜蜂成功地為至少 7000 億朵杏花授粉,這幾乎佔果園中 2.5 萬億朵花的三分之一。然而,蜜蜂可能授粉的花朵遠遠超過 7000 億朵。杏樹專家、加州大學合作推广部的 喬·康奈爾 解釋說,每棵樹只能支撐和滋養一定數量的堅果。在春天,樹木會脫落 0% 到 15% 的杏仁,具體取決於它們的授粉程度。

如果加利福尼亞州 81 萬英畝的杏樹每英畝都接受兩個蜂箱(建議的最低數量),那麼果園在每年二月總共容納 1,620,000 個蜂箱。其中約有 40 萬個蜂群來自加利福尼亞州;其餘 1,220,000 個來自其他州。根據尺寸,拖車卡車可以容納 200 到 400 個蜂群,因此將所有州外蜜蜂運到加利福尼亞州將需要 3,050 到 6,100 輛卡車。

1985 年,俄勒岡州立大學的昆蟲學家 邁克爾·伯吉特 和因塔瓦特·布里卡姆 用二氧化碳麻醉蜜蜂蜂群,以便計算和稱量成年蜜蜂。他們確定,平均而言,一個八框蜂箱包含 19,200 只成年工蜂(每框 2,400 只蜜蜂)。根據這些數字,每年二月有超過 310 億隻蜜蜂降臨加利福尼亞州 (19,200 X 1,620,000 = 31,104,000,000)。

但是蜂群的大小取決於其整體健康狀況和一年中的時間等因素。到杏花盛開結束時,當蜜蜂已經收集了大量花蜜和花粉來餵養新生代時,一個真正繁榮的蜂箱最多可能擁有 50,000 只蜜蜂,在這種情況下,中央山谷一次性擁有的蜜蜂數量將接近 810 億隻(50,000 x 1,620,000 = 81,000,000,000)。

加州大學戴維斯分校的蜜蜂專家 埃裡克·穆森 認為,近年來抵達加利福尼亞州的許多蜂群只有大約 12,000 只蜜蜂(總人口 = 約 200 億),並且它們在花期結束時每個蜂群僅增加一到兩框的蜜蜂,這將使人口增加到 230 億到 270 億之間。

採集蜂約佔蜂群的 25%,因此一個擁有 19,200 只蜜蜂的蜂群中將有 4,800 只採集蜂,對於每英畝有兩個蜂箱的杏樹來說,相當於 9,600 只採集蜂。根據緬因大學的弗蘭克·德拉蒙德及其同事對開花的藍莓灌木叢進行的研究,一隻蜜蜂每天覓食四小時,平均訪問 1,200 朵花。因此,9,600 只採集蜂有能力在一天內訪問 11,520,000 朵花;兩個蜂群中的蜜蜂可以在一天內每次訪問每英畝 3,136,000 朵花四次。單個蜂群的授粉效率將減半,但這仍然足夠有效,可以在一天內對每英畝三百萬朵花進行兩次訪問;在五天內,一個蜂群可以對每英畝的每朵花訪問 10 次。

如果每隻蜜蜂每天只訪問 500 朵花,那麼兩個蜂群中的蜜蜂一天內只能對每英畝的每朵花進行一次訪問,而且,僅靠一個蜂群將無法在一天內訪問完每英畝的所有花朵。但在五天內,一個蜂群可以對每英畝的三百萬朵花進行近四次訪問。

然而,蜜蜂花費多少時間採集花粉和花蜜——以及它們在果園中為杏樹授粉的效率——取決於一系列令人望而生畏的環境變數,更不用說蜜蜂行為的怪癖了。如果杏花充滿了花粉和花蜜,就像在花期開始附近的早晨通常那樣,蜜蜂將在每朵花上花費更多時間,這意味著在花朵之間飛行的時間更少。研究人員也不確定蜜蜂在不同品種的杏樹之間飛行的頻率,這對於授粉是必要的,而不是隻停留在一個品種的花朵上;目前還不清楚蜜蜂在蜂箱內相互摩擦時,會混合多少相容的花粉,這種行為使異花授粉更有可能發生。當溫度降至華氏 50 度以下、風速超過每小時 25 英里或下雨或過於陰天時,蜜蜂不太願意從蜂箱中出來。在杏花盛開期間,即使是幾天的惡劣天氣也會大大降低它們的授粉效率。這就是為什麼許多杏農更喜歡每英畝租用至少兩個或更多蜂箱。如果天氣對他們不利,那麼在晴朗的日子裡授粉的蜜蜂數量龐大可能足以彌補損失的時間。這種策略的結果是世界上任何地方規模最大的管理授粉活動。

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