杏仁種植者正在培育一種新型蜜蜂替代品，以取代陷入困境的蜜蜂

編者注（2018年2月26日）：有時研究專案會突然結束。就在《大眾科學》發表以下報道後，我們得知“奇妙公司”決定關閉這個為期八年的研究專案，該報道對此進行了描述。其目標是為陷入困境的蜜蜂開發一種備用蜜蜂。我們認為故事中的科學仍然引人入勝，並且擁有另一種商業授粉媒介的想法仍然很重要。

每年二月，加利福尼亞州中央山谷西南角都會恢復一項非凡的研究專案。它發生在一系列巨大的籠子裡，這些籠子跨越20英畝，毗鄰一片廣闊的開心果園。每個籠子都像一個矩形倉庫，但完全由極細的網製成，網沿著堅固的窄梁拉緊拉直，形成透明的牆壁和天花板。這項實驗由戈登·沃德爾負責，他是世界最大的杏仁種植商“奇妙公司”的蜜蜂生物學主管。在過去的八年裡，沃德爾一直在使用這些籠子來開發一種替代昆蟲來取代蜜蜂。

對備用蜜蜂的需求變得至關重要，尤其是在杏仁園中。杏仁是加利福尼亞州第二大農作物，每年為該州經濟注入約 210 億美元。2016 年，加利福尼亞州的杏仁種植者需要近 190 萬個蜜蜂蜂群——幾乎佔全國所有商業蜂群的四分之三——來為其 94 萬英畝的土地授粉。該行業生產的每一袋鹽焗杏仁和每一盒杏仁奶都依賴於蜜蜂。但它們正處於困境之中，受到致命的害蟲和疾病、不良營養和農藥暴露等一系列問題的困擾。

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過去 11 年，美國每年的蜂群損失率在 29% 到 45% 之間。再加上不斷擴大的杏仁種植面積——從 2004 年的 57 萬英畝增加到今天的超過 100 萬英畝——整個系統都捉襟見肘。在 2012 年全國蜜蜂健康利益相關者會議上，時任美國農業部官員的傑夫·佩蒂斯表示，“我們離因惡劣天氣事件或冬季蜜蜂大量損失而導致的授粉災難僅一步之遙。”

“奇妙公司”於 2009 年聘請了沃德爾，以避免其果園發生此類災難。該公司選擇開發Osmia lignaria，一種本土泥蜂，被稱為藍色果園蜂或 BOB。它是一種優秀的杏仁授粉媒介；它在小型研究中表現良好，並且有歐洲和日本種植者成功管理的親屬。而且沒有其他選擇。全球約 20,000 種蜜蜂中，只有大約十幾種被管理。在蜜蜂Apis mellifera之後，美國僅廣泛使用了三種：兩種無法及時從冬季休眠中喚醒以進行杏仁開花，第三種被禁止在加利福尼亞州進行露天使用。

然而，BOB 與蜜蜂截然不同。蜜蜂是社會性昆蟲。一個蜂王和數千只雌性工蜂生活在一起，形成可以持續多年的蜂群。多代工蜂分工合作，以維持蜂巢的運作。BOB 是獨居的，除了交配時，它們一生都獨自生活。交配是雄蜂的唯一工作。由於它們不為幼蜂採集花粉，因此在授粉工作中通常甚至不計算雄蜂。

每隻雌蜂既是蜂王又是工蜂，管理著自己的小領域。雌蜂交配後，它餘生（大約還有 20 天）的唯一工作就是供養後代——通常在果園裡有 7 到 12 個後代。她採集花粉和花蜜，將其揉成一團，放在地上的洞裡，然後在混合物上產卵。然後她用泥土將其封閉起來，永遠不會再見到她的後代。幼蜂在這些泥牆育 Nursery 中吃、生長和睡覺，直到第二年才出現。任何一隻 BOB 雌蜂的損失都很重要：它會永久減少當年的授粉勞動力，並減少明年的勞動力，因為產卵會減少。相比之下，一隻蜜蜂的損失是微不足道的，因為一個健康的蜂群一年可以產生數萬只工蜂。

由於每年只有一代，因此沃德爾花費如此長的時間來弄清楚如何大規模生產 BOB 也就不足為奇了。“如果你犯了一個錯誤，你必須等整整一年才能再犯一個錯誤，”他說。“我的老闆並不欣賞其中的幽默感。”

沃德爾調查了籠子裡 BOB 生活的各個方面，並弄清楚瞭如何做到其他人沒有做到的事情：在小塊土地上經濟地飼養大量 BOB，使其成為杏仁授粉中蜜蜂商業上可行的替代品。

2017 年，“奇妙公司”需要大約 76,000 個蜜蜂蜂群為其杏仁授粉（每英畝兩個蜂群）。但今年春天，這個數字將減少 320 個，因為沃德爾將在果園中投放 128,000 只雌性 BOB——這是有史以來規模最大的一次投放。如果沃德爾的實驗成功，其結果可能會對杏仁產業以及從蘋果和櫻桃到杏和桃子的許多其他早熟作物產生深遠的影響。總而言之，超過 150 萬英畝的土地可能會受益於將 BOB 作為備用——如果它們今年被證明是值得的。到達這一步花費了數年時間，但問題仍然存在。

將蜜蜂推向市場

商業化管理蜜蜂需要對四個問題給出肯定的答案：蜜蜂是否是目標作物的有效授粉媒介？它們能否及時喚醒並運送到田間進行授粉？它們在田間是否易於管理？能否經濟地生產出關鍵數量的蜜蜂？

20 世紀 70 年代，美國農業部猶他州洛根蜜蜂實驗室的科學家菲爾·托爾基奧對 BOB 進行了調查，發現它們是早熟水果和堅果樹的優秀授粉媒介，後來的研究也支援了這一發現。在蜜蜂對蜜蜂的基礎上，BOB 比蜜蜂效率高得多。幾百只雌蜂可以完成 10,000 只蜜蜂的授粉工作。托爾基奧發現，蜜蜂可以從滯育（一種休眠狀態）中喚醒，並在需要時送到作物中。他還制定了管理 BOB 的首批規程。

自托爾基奧時代以來，科學家們一直在努力尋找在田間管理 BOB 的最佳方法。他們研究了泥土型別以及巢塊的大小、材料和顏色，以及果園中巢塊的最佳位置。然而，如果種植者無法部署足夠的蜜蜂來發揮作用，並且價格合理，那麼這些進展就幾乎沒有商業價值。這就是沃德爾已經解決的問題。

在理想的世界中，BOB 將在它們授粉的田地裡飼養。在歐洲，農民每年從他們的果園中獲得三到四倍的歐洲Osmia蜜蜂。曾在美國農業部工作、現任西班牙生態研究和林業應用中心的喬迪·博世表示，這種情況發生是因為歐洲的果園往往較小，包含多種水果，並且周圍有各種各樣的雜草，這些雜草在不同的時間開花。這些因素有助於蜜蜂度過它們的完整成年期，從而可以產下許多卵。在加利福尼亞州，大型、無雜草的單一種植果園僅提供兩到三週的一種型別的開花——不足以最大限度地產卵。殺菌劑和殺蟲劑會進一步減少果園產生的後代數量。

歷史上，人們透過在野外誘捕來獲得 BOB，但這種方法速度慢，而且數量每年都可能發生顯著變化。沃德爾認為，如果他能控制天氣，他就能持續飼養大量 BOB——他透過將蜜蜂安置在中央山谷南部基本上做到了這一點。在 BOB 飛行季節，可靠的晴天和適宜的溫度使他能夠在籠子內僅 20 英畝的土地上飼養多達 200 萬隻蜜蜂。

儘管如此，沃德爾還是必須最佳化過去的所有研究才能飼養他的蜜蜂。他測試並監測了蜜蜂生活的各個方面，從食物所需的植物種類到蜜蜂用來建造巢室之間牆壁的泥土種類。

每年 1500 萬隻蜜蜂

沃德爾的最終目標是飼養足夠的 BOB，以覆蓋用於為“奇妙公司”38,000 英畝杏仁授粉的 76,000 個蜜蜂蜂群的一半。這將需要每英畝 400 只 BOB 雌蜂——每年 1520 萬隻雌蜂——加上所有雄蜂。沃德爾制定了一項雙管齊下的計劃來實現這一目標。

第一步是在他的籠子裡每年飼養一百萬只雌性 BOB。這必須在春季的幾個瘋狂的月份內完成。沃德爾和他的工作人員豎起籠子，放入植物，安裝泥坑和巢箱，然後放入蜜蜂。大約 300,000 到 350,000 只來自前一年的雌蜂進入籠子產卵。其餘的進入果園。杏花花瓣掉落且籠子裡的花朵枯萎後，田間和籠子裡的 BOB 就會變態。秋季，沃德爾的工人們將巢塊帶入室內，取出並儲存蜂繭。他們將蜂繭冷藏過冬，並在明年開花期到來時將其加熱。儲存階段可能很危險。沃德爾說，他有時會擔心害蟲或疾病會迅速蔓延到他的蜂繭中。他定期對它們進行 X 射線檢查，以尋找問題。

第二步需要從放入果園的蜜蜂中獲得 100% 的回報。如前所述，單一作物不利於蜜蜂繁殖，但修改農藥方案和種植替代牧草（如歐洲種植者所做的那樣）可以有所幫助。沃德爾還希望透過磨練蜜蜂的喚醒時間來提高回報率，以便它們的成蟲生命週期儘可能與杏花花期相吻合。這樣他就可以避免“蜜蜂在花期過後閒逛等待施捨”。

去年，沃德爾實現了他在果園中 100% 的目標：放入了 100,000 只雌性 BOB，併產下了足夠的卵，以便產生 100,000 只。但他遠遠沒有達到從籠子裡獲得一百萬只雌蜂的目標，因為巢穴材料和勞動力問題導致種植延誤，從而縮短了蜜蜂的飛行季節。

2017 年，果園的 BOB 補充了正常的蜜蜂數量。今年將是“奇妙公司”首次用 BOB 替代部分蜜蜂——即 320 個蜂群。如果沃德爾持續實現後續的年度目標，仍然需要 20 多年的時間才能取代該公司一半的蜜蜂，儘管可以透過增加更多的籠子來加快這一過程。這是“奇妙公司”的一項長期戰略，該公司希望這將有助於分散其風險並控制其授粉命運。

“奇妙公司”生產一隻雌性 BOB 的成本為 22 美分。這意味著可以用 400 只雌蜂抵消一個蜜蜂蜂群，成本為 88 美元，外加啟動成本。2016 年杏仁種植者的平均蜂群租賃費率為 167 美元。因此，沃德爾確實表明，可以持續且經濟實惠地飼養大量蜜蜂。

引爆點

儘管沃德爾取得了成功，但 BOB 賣家和果園種植者並沒有爭先恐後地建造自己的籠子。首先，像沃德爾這樣的專案需要大量的資源。吉姆·凱恩是美國農業部猶他州蜜蜂實驗室的研究昆蟲學家，並且已經研究農業授粉媒介數十年。在給我的一封電子郵件中，他寫到了沃德爾的工作：“他在大規模繁殖 BOB 方面取得的成功是一個里程碑，只有在商業環境中才能實現（像我們這樣的研究實驗室根本缺乏土地、人員、資金、裝置和農業經驗來完成這項工作）。”

此外，有時模型會失敗。投資者於 2007 年成立了 AgPollen，旨在開發 BOB 作為商業授粉媒介，但從未從籠子裡獲得穩定的蜜蜂回報。負責該專案的科學家史蒂夫·彼得森將失敗的部分原因歸咎於周圍地產上的農藥使用。

另一個擔憂是沃德爾的蜜蜂來自一個地點。如果出現問題，一切都將付諸東流——至少在當年是這樣。這種情況發生過一次。沃德爾的植物死了，而且在幾乎沒有本地牧草的情況下，他的大部分蜜蜂很快也隨之而去。“種植這些東西就像試圖克服埃及七災，”沃德爾說。他曾遭受真菌、鳥類、老鼠甚至蟾蜍的入侵，蟾蜍坐在泥坑旁“像吃糖果一樣吃藍色果園蜂”。

其他育種者也有他們自己的困境。吉姆·沃茨經營著沃茨獨居蜜蜂公司。他住在華盛頓州西部的潮溼、多變的氣候中，並且害怕惡劣天氣。他從不同的地方在野外誘捕 BOB，希望透過這樣做，他可以避免與天氣相關的災難。他的方法沒有高昂的啟動成本，可以在 BOB 生活的任何地方完成，並且不需要在籠子裡管理 BOB 的技術技能。沃茨在 10 年前開始銷售 BOB，他的業務穩步增長。2017 年，他有 700,000 只 BOB 出售，儘管只有大約三分之一是雌性。他預計 2018 年的數量也將與此類似，因為 2017 年的天氣不利於 BOB 繁殖，但隨著他的 BOB 數量的增加，增長潛力也會增加。

與這種方法相比，沃德爾的模型有可能迅速增加蜜蜂的數量。他在 2016 季開始時擁有 80,000 只雌蜂，最終達到 400,000 只。在令人失望的 2017 年之後，他希望在 2018 年達到一百萬只雌蜂的目標。他可以再建造 20 英畝的籠子，將 100,000 只雌蜂放入其中，而不是放入果園，並且理論上，在兩年內，每年可以生產 200 萬隻雌蜂。

沃德爾的蜜蜂目前不對公眾出售，但早熟水果種植者對 BOB 的需求正在增加。沃茨說，當他十年前開始飼養 BOB 時，“我們求人們做 10 英畝。”現在他有了一個等待名單，即使他的 BOB 比蜜蜂更貴。所有在 2017 年購買蜜蜂的種植者都已報名參加 2018 年的購買。

多年來一直在美國農業部猶他州蜜蜂實驗室研究 BOB 的特蕾莎·皮茨-辛格認為，蜜蜂終於接近成為一種受管理的授粉媒介，達到了她從未想過的“引爆點”。她確信這一點，因為 BOB 的供應量越來越大，種植者也想要它們，即使它們並不便宜。她說，長期以來，只有一種果園授粉模式是可靠的：租用蜜蜂。現在，似乎更多的人開始接受其他模式可能有效——從將更多的野生蜜蜂引入農場到 BOB 等替代品。

儘管研究 BOB 的研究人員仍然有一長串待辦事項清單，但他們有一種勢頭感。他們正在為各種果園作物制定種植者友好的管理計劃。越來越多的人也在銷售蜜蜂，主要是使用某種版本的野生誘捕，即賣家努力增加他們收集蜜蜂的數量，這是一種蜜蜂養殖。沃德爾認為，為了使 BOB 成為主流，種植者需要改變他們的害蟲管理措施，而沃茨在這方面看到了希望的曙光。他將其歸功於所有權的力量。沃茨說，當有人擁有而不是租用蜜蜂時，“他們會重新考慮如何噴灑農藥。”每節省一隻蜜蜂意味著今年有更多的授粉能力，明年花費的錢也會更少。

在中央山谷，沃德爾認識到每隻蜜蜂的價值，在 2018 年 2 月，他的 BOB 計劃最終開始從事它們被培育出來的工作。但沃德爾努力的長期影響可能並非來自他在大規模生產蜜蜂科學方面的突破。相反，它可能來自更微妙的東西。比爾·肯普最近從美國農業部退休，此前他曾與 BOB 和其他授粉媒介合作數十年。他說，當像“奇妙公司”這樣的大型組織冒險開發某種東西時，“它會引起人們的注意，他們會更傾向於自己承擔風險”，即使規模小得多。“不要低估象徵意義的重要性，”他說。

這個故事是與非營利新聞機構“食品與環境報道網路”合作製作的。