濒临灭绝的锈斑大黄蜂还能生存吗？

在威斯康星州麦迪逊市一个炎热的夏日，杰德·科查斯基穿过一片开满野花的草原。她手拿防虫网，仔细观察着五颜六色的花朵。她的任务是捕捉并识别住在那里的大黄蜂。如果她够幸运的话，她会发现一种罕见的物种——一种濒临灭绝的锈斑大黄蜂，这种蜜蜂因工蜂和雄蜂背上的红褐色斑点而得名。

科查斯基是威斯康星大学麦迪逊分校综合生物学的博士生，她对捕获的大黄蜂进行了细致的测量，并剪下一小块腿，这是一种常见的 从这些生物中获取遗传物质的非致命方法她从锈斑大黄蜂身上采集到的每个样本都将送往犹他州的一个实验室，以帮助研究人员揭开对这种蜜蜂的生存至关重要的基因秘密。DNA 分析将帮助科学家估计蜂群的数量，确定这些蜂群内的近亲繁殖模式，并了解锈斑大黄蜂种群的整体遗传多样性和健康状况。

锈斑大黄蜂曾经在美国东部和加拿大很常见，相关炸弹) 的数量在过去二十年里因栖息地丧失、杀虫剂使用、病原体和气候变化而下降了近 90%。 美国鱼类和野生动物管理局。如今，它们只分布在原来分布范围的一小部分，在美国中西部北部和东北部有零星分布。2017 年，锈斑大黄蜂成为美国首个被列为濒危物种的大黄蜂。

为了响应列入名单，科查斯基加入了一个科学家网络，开始收集锈斑大黄蜂分布范围内的组织样本。该计划始于 2020 年，当时美国鱼类和野生动物管理局锈斑大黄蜂首席生物学家塔玛拉·史密斯 (Tamara Smith) 在明尼苏达州组织了一场与大黄蜂研究人员的会议。他们的目标是：确定可以帮助拯救该物种的保护工具。“遗传学是这次会议中提出的首要问题 [meeting]”史密斯说。“如果我们想继续使用其他一些有助于保护的工具，我们需要了解这个物种的情况。”

他们的研究成果于今年春天发表在 昆虫科学杂志 并首次对该物种进行了全范围的遗传学研究。这些发现提供了有助于保护该物种的关键见解，但也引发了人们对该物种恢复能力的质疑和担忧。“从遗传学上讲，它们的表现并不像我们希望的那样好，”史密斯说。

研究发现，即使在这种蜜蜂似乎普遍存在的地方，锈斑大黄蜂群落的数量也出奇地少。“我们认为美国中西部北部是这种物种的据点，”科罗拉多州立大学生态学家、该研究的主要作者约翰·莫拉说，“但我们从基因数据中看到，即使在这种物种的这些据点内，它们的群落数量也比我们预期的要少得多。”

由于只有蜂王才能生育后代，因此大黄蜂的数量是按蜂群而不是个体来衡量的。 每年春天，大黄蜂蜂王从冬眠中苏醒过来筑巢，在那里产下无生殖能力的雌性工蜂，负责觅食、哺育幼虫和保卫蜂巢。夏末，蜂王开始产下有生殖能力的个体，包括雄蜂和新蜂王，这些个体将在次年形成自己的蜂群。每个蜂群可以容纳 100 多个个体。因此，即使在一个区域看到几只工蜂，它们也可能都来自一两个大蜂群。

根据这项研究，蜂群数量过少会带来重大风险，包括它们可能因为不可预测的事件（如它们居住的草原上的火灾）而面临局部灭绝的风险。根据这项研究，土地管理者需要更有策略地使用规定的烧荒来管理蜜蜂活动范围内的草原。为了协助这些努力，作为论文的一部分，Kochanski 正在制定烧荒建议，以平衡草原维护需求和保护大黄蜂。

研究报告称，由于蜂群数量稀少，从一个地区移除哪怕一只蜂后都可能导致当地物种灭绝。这一发现对未来的圈养繁殖计划有着明显的影响。虽然圈养繁殖濒危物种有助于提高它们的数量、增加遗传多样性和促进重新引入，但由于锈斑大黄蜂数量极少，从野外移除它们风险很大。尽管如此，史密斯强调，如果制定了协议，圈养繁殖该物种仍是一种选择。她说：“虽然从种群中移除一只蜂后可能会有风险，但你必须考虑这样做对物种有何益处。”她解释说，由于野外存活率可能较低，因此即使圈养存活率略有提高，也能使繁殖成为一种可行的选择。

研究还发现大黄蜂存在明显的近亲繁殖迹象，这可能使它们更容易受到疾病和环境变化的影响。基因分析显示，15% 的雄蜂是二倍体，有两组染色体。Mola 解释说，雄蜂通常是单倍体，有一组染色体，而雌蜂则是二倍体，有两组染色体。蜂王为雌蜂产下受精卵，为雄蜂产下未受精卵。然而，他指出，近亲繁殖导致的遗传多样性不足可能导致原本应该成为雌蜂的受精卵发育成二倍体雄蜂。

虽然在蜜蜂身上观察到的近亲繁殖水平似乎很高，但研究人员强调，目前还不清楚这是否不正常。“知道近亲繁殖正在发生很有趣，”美国农业部研究昆虫学家、高级研究作者乔纳森·科赫说，“但这是否令人担忧？因为说实话，我们还不太清楚。”

莫拉表示，虽然 15% 让人感觉很重要，但“与其他物种或其他种群相比如何，我们并不确定，因为尽管知道这是估计大黄蜂近亲繁殖的好方法，但这种方法并不广泛使用。”

为了查明这种比率是否异常，莫拉、科赫和同事们正在使用 20 世纪 90 年代之前收集的博物馆样本来确定蜜蜂数量较高时的近亲繁殖率。

基因分析还发现了三个不同的锈斑大黄蜂种群——分别位于明尼苏达州、美国中西部（威斯康星州、伊利诺伊州和爱荷华州）和阿巴拉契亚山脉。科赫说，这是一个关键的发现，而且有些令人惊讶，因为对北美东部其他大黄蜂物种的研究发现，不同种群之间几乎没有遗传差异。威斯康星州自然资源部保护生物学家杰伊·沃森 (Jay Watson) 负责研究这种濒危物种，他说，这一发现将影响该物种的管理方式。“我们不能只在威斯康星州饲养大黄蜂，然后将它们运往其他地方，”他解释说。

谢尔西斯无脊椎动物保护协会的高级濒危物种保护生物学家里奇·哈特菲尔德（Rich Hatfield）没有参与这项研究，他希望所获得的信息将影响未来可能危害锈斑大黄蜂的开发项目的批准。他指出，过去，一些开发项目尽管可能危害锈斑大黄蜂群落，但仍获得了批准，根据这项研究，这可能威胁到该物种的长期生存。他说，我们现在知道，该物种的每个群落对于维持遗传多样性都很重要。“在发表这篇论文之前，我们只是挥挥手，暗示情况可能就是这样。”

科赫说，虽然这项研究为政策和管理决策提供了宝贵的信息，但这只是第一步。他和同事们已经开始使用新的遗传标记，以便对锈斑大黄蜂种群进行更精细的评估，这将有助于确定该物种的衰退持续了多长时间。他们还开始在其分布范围内的九个地点对该物种进行长期监测，这将更好地了解该物种的人口结构如何随时间变化。

尽管锈斑大黄蜂已成为传粉昆虫保护的典范，并引起了科学家和公众的极大兴趣，但史密斯指出，该物种仍然需要大量帮助。“根据我们目前掌握的信息， [their populations] “要么稳定，要么下降，”她说，“肯定不会上升。”

尽管面临挑战，史密斯仍然充满希望。她看到其他处境更糟糕的物种在恢复方面取得了重大进展。“在濒危物种保护工作中，你必须保持乐观，”她说。