A 3D فخ حبوب اللقاح المطبوعة للنحلة تلعثم (بومبوس) مداخل خلية

Summary

نقدم آلية غير قاتلة وآلية لجمع حبوب اللقاح من النحلة التلعثم(بومبوس)العمال العائدين إلى خلية. يتم تضمين تعليمات لإنتاج وإعداد وتركيب واستخدام الأجهزة. باستخدام كائنات مطبوعة ثلاثية الأبعاد، كان تعديل التصميم في الوقت المناسب وفعالا ويسمح بتحول سريع للاختبار.

Abstract

للتحقق من مصادر النبات التي من النحل العلف تلعثم لحبوب اللقاح، يجب جمع الأفراد لإزالة حمولات حبوب اللقاح القشرية للتحليل. وقد تم ذلك تقليديا عن طريق المعاوضة الأعلاف عند مداخل العش أو على الزهور، تقشعر لها الأبدان النحل على الجليد، ومن ثم إزالة الأحمال حبوب اللقاح من corbiculae مع ملقط أو فرشاة. هذه الطريقة هي الوقت والعمالة الكثيفة، قد يغير سلوك الأعلاف العادي، ويمكن أن يؤدي إلى حوادث لاذعة للعامل أداء المهمة. تجمع فخاخ حبوب اللقاح، مثل تلك المستخدمة على خلايا نحل العسل، حبوب اللقاح عن طريق إزاحة أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل العمال أثناء مرورهم عبر الشاشات عند مدخل العش. يمكن إزالة الفخاخ كمية كبيرة من حبوب اللقاح من النحل مزورة العودة مع الحد الأدنى من العمل، ولكن حتى الآن لا يوجد مثل هذا الفخ متاح للاستخدام مع مستعمرات النحل تلعثم. يمكن أن يختلف العمال داخل مستعمرة النحل التلعثم في الحجم مما يجعل اختيار حجم المداخل من الصعب تكييف هذه الآلية لخلايا النحل التلعثم التي تربى تجاريا. باستخدام برامج تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أنشأنا فخ حبوب اللقاح الذي يزيل بنجاح أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل الأعلاف النحلة التلعثم العائدين. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من مقدار الوقت الذي يتطلبه الباحثون لجمع حبوب اللقاح من الأعلاف النحلية التي تعود إلى المستعمرة. نقدم التصميم ونتائج اختبارات كفاءة إزالة حبوب اللقاح ، ونقترح مجالات التعديلات للمحققين لتكييف الفخاخ مع مجموعة متنوعة من أنواع النحل التلعثم أو تصاميم صناديق العش.

Introduction

النحل التلعثم(بومبوس spp.) هي الحشرات القوية الكبيرة التي توجد في جميع أنحاء المناطق المعتدلة وجبال الألب والقطب الشمالي من العالم¹. وهي مهمة لزراعة المجتمعات المحلية وتقديم خدمة تلقيح هامة للمحاصيل الزراعية التي يزورونها^2. وقد جلبت الانخفاضات الأخيرة في وفرة وتوزيع العديد من الأنواع أهميتها كملقحات إلى صدارة الوعي العام³. وقد حدد الباحثون العديد من الضغوطات التي من المرجح أن تسهم في انخفاض عدد السكان بما في ذلك عدم وجود موارد نباتية متنوعة وفيرة على النحل التي تلعثم العلف⁴. تحديد الأنواع النباتية التي تلعثم النحل العلف من يسمح للباحثين ومديري الأراضي لفهم كيف النحل تلعثم قد يكون الاستجابة للتغيرات في توافر الموارد، والمنافسة، والاضطرابات البشرية^{المنشأ 5،6}.

وغالبا ما تجرى الدراسات التي تحقق في تفضيلات الأعلاف حبوب اللقاح من النحل تلعثم من قبل الباحثين اصطياد النحل الفردية العلف في الزهور، ومن ثم إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من العينات لمزيد من المعالجة وتحديد⁷،^8،9،10. في حين أن هذه الطريقة توفر نظرة ثاقبة في كيفية استخدام الأنواع أو تجميع أنواع النحل التلعثم الموارد في منطقة⁷، فقد حان الوقت المكثف والاختلافات المحتملة في التفضيلات بين خلايا النحل لا يمكن تمييزها دون تحليلات جزيئية إضافية لتحديد مستعمرة المنشأ للنحل الأعلاف¹¹.

بالنسبة لبعض الدراسات لديناميات الأعلاف ، من المرغوب فيه إجراء الدراسات في المستعمرات الفردية ؛ ومع ذلك ، تقع أعشاش النحل البرية بشكل عام تحت الأرض أو على مستوى الأرض مما يجعل من الصعب تحديد موقع^12. خلايا النحل المنتجة تجاريا توفر للباحثين زيادة الوصول والتحكم التجريبي أفضل وإزالة حبوب اللقاح قبالة العمال لا يزال يجري في المقام الأول عن طريق التقاط الأعلاف لأنها تعود إلى الخلية وإزالة يدويا على الأحمال حبوب اللقاح القشرية^13,14. إزالة حبوب اللقاح باليد من القشرية من النحل هو الوقت المكثف مع انخفاض العائد في الساعة من حبوب اللقاح وخاصة عند مداخل الخلية حيث قد يكون معدل العائدين الأعلاف حبوب اللقاح منخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي إزالة حبوب اللقاح يدويا من النحل إلى لسعات من العمال المضطربين.

وقد استخدمت الفخاخ حبوب اللقاح لإزالة تجريبية من حبوب اللقاح من نحل العسل لعقود¹⁵; ومع ذلك ، لم يتم تطوير طريقة سلبية لإزالة حبوب اللقاح من النحل التلعثم. العقبة الرئيسية في تطوير آلية لإزالة حبوب اللقاح من النحل الأعلاف العائدة هو الاختلاف الكبير في أحجام العمال الموجودة في مستعمرة النحل^{تلعثم 16}. فخاخ حبوب اللقاح نحل العسل فعالة إلى حد كبير لأن حجم عامل نحل العسل لا يختلف كثيرا. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب هذه الفخاخ التلاعب طفيفة فقط بعد التثبيت ولا تتطلب النحل أن يضحي¹⁷. ويتحقق ذلك باستخدام الشاشات أو الأسطح البلاستيكية التي تطرد حبوب اللقاح من الساقين الخلفيتين للعمال عند عودتهم إلى الخلية. هذه الفخاخ إزالة سوى جزء من الأحمال حبوب اللقاح من الأعلاف العائدين والتصاميم المختلفة لتلك النتائج في كفاءة متنوعة في جمع حبوب اللقاح. كما يتم إزالة حبوب اللقاح من الساقين النحل، فإنه يقع من خلال شاشة وإلى حوض جمع النحل التي لا يمكن الوصول إليها، بحيث يمكن للباحث إزالته مع اضطراب طفيف فقط إلى الخلية.

الغرض من هذه الدراسة هو تكييف التقنيات المستخدمة لجمع حبوب اللقاح من خلايا نحل العسل وتطبيقها على أعشاش النحل التلعثم باستخدام الهياكل المطبوعة 3D واختبار تصاميم فخ على مستعمرات Huntii بومبوس. واتبعت عملية التصميم الافتراضات القائلة بأن الفخاخ ينبغي أن تكون غير مكلفة لإنتاجها، وقابلة للتكيف مع مجموعة متنوعة من أنواع النحل التلعثم، وتسبب الحد الأدنى من الضرر أو الاضطراب للنحل، وأن معدل إزالة حبوب اللقاح ينبغي أن يتجاوز جمع اليد من حبوب اللقاح. تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة الاستخدامات، ويمكن الوصول إليها بسهولة، وأداة فعالة من حيث التكلفة تسمح للباحثين بتكرار وتعديل الكائنات لأغراض محددة¹⁸. التقنية المعروضة هنا ترشد المستخدم إلى بناء مصائد حبوب اللقاح وإرفاقها بمستعمرات النحل المتاحة تجاريا. لم يتم تصميم الفخاخ لاستخدامها مع المستعمرات البرية. هذه الفخاخ إزالة سلبية الأحمال حبوب اللقاح القشرية من الساقين الخلفيتين من حبوب اللقاح تحمل النحل تلعثم لأنها تعود إلى صناديق عشها.

Protocol

1. طباعة هياكل فخ حبوب اللقاح

1. تحميل ملف STL المناسب لمربع العش الذي يعشش فيه النحل التلعثم (على سبيل المثال، خلايا نمط Biobest أو Koppert، https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). الملفات متاحة للجمهور، مجانا للتحميل والتعديل من قبل المستخدم النهائي.
2. افتح الملف STL في برنامج الطابعة. اتبع توجيهات الشركة المصنعة للطابعة لإنشاء المكونات اعتراض أربعة.
   ملاحظة: السماح تقريبا 3 ساعة للجسم فخ لطباعة، 2 ساعة لحوض الصيد لطباعة و 30 دقيقة لكل من المرشح والإغلاق فخ إدراج للطباعة. حجم الجسم فخ هو 6 سم × 3.8 سم × 7 سم.

2. تجمع فخ حبوب اللقاح

1. إزالة هياكل الدعم المطبوعة مع الجسم فخ وحوض الصيد بما في ذلك تلك التي من بنية الغربال من الجسم فخ (الشكل 1).
2. استخدام 3/16 في. (0.476 سم) حفر بت شنت في حفر اليد لمسح أي خيوط بلاستيكية عبور الحواف المرفوعة من مرشح حبوب اللقاح التي قد تعوق النحل من التحرك من خلال ثقوب التصفية. استخدام مربع قطع شفرة الحلاقة ورق الصنفرة حتى خارج أي المطبات أو حواف مرتفعة على الجانب المسطح من مرشح حبوب اللقاح.
3. ضع فلتر حبوب اللقاح في جسم الفخ عن طريق دفع فلتر البلاستيك برفق من خلال جانب واحد من جسم الفخ. سوف تناسب مرشح فقط في اتجاه واحد، كما الجانب الأيسر من فخ لديه فتحة أكبر لاستيعاب مرور المخاريط مرشح أثار.
   1. إذا كانت الشقوق الجانبية صغيرة جدا بحيث لا يمكن لمرشح حبوب اللقاح الانزلاق بسلاسة ، فتخلص من البلاستيك الكافي بعيدا عن الشق في جسم الفخ باستخدام شفرة حلاقة أو أداة أخرى يمكنها إزالة أجزاء صغيرة من البلاستيك في كل مرة. تأكد من أن مرشح حبوب اللقاح يناسب بشكل آمن في مكانه مع ما لا يزيد عن 2 مم الفجوة بين مرشح حبوب اللقاح والجسم فخ.
4. إرفاق حوض الصيد إلى الجسم فخ عن طريق انزلاق حواف مرتفعة على الجزء السفلي من الجسم فخ في الأخدود على الجزء العلوي من حوض الصيد. يجب وضع حوض الصيد مباشرة تحت منطقة الغربال من جسم الفخ (الشكل 1A \u2012E).
5. إجراء التعديلات المناسبة عن طريق قطع أو الرملي البلاستيك للسماح وضع سلس وإزالة حوض الصيد من الجسم فخ. إن وضع حوض الصيد سيؤمن فلتر حبوب اللقاح في مكانه ولا يمكن إزالته حتى تتم إزالة حوض الصيد، ولا يمكن إدخال فلتر حبوب اللقاح أثناء وجود حوض الصيد.
   ملاحظة: إذا تم وضع خلايا متعددة بالقرب من بعضها البعض، وتوفير كل خلية مع مزيج لون فريد من الجسم فخ، وحوض الصيد وهياكل تصفية حبوب اللقاح بالإضافة إلى نشر خلايا النحل مع التوجه المتنوعة سوف تساعد العمال العائدين العثور على أعشاشها.

3. إعداد مستعمرة النحل بامبل

1. توقف عن تغذية حبوب اللقاح 24 ساعة قبل نشر المستعمرات. وهذا سوف يسبب العمال لاستخدام ما يصل أي حبوب اللقاح المخزنة وتحفيزهم على مغادرة العش بحثا عن حبوب اللقاح.
2. إعداد الجسم فخ خلية للتثبيت عن طريق إدراج إدراج إغلاق فخ في فتحة التصفية لمنع النحل من الهروب أثناء تثبيت فخ.
3. العمل تحت الضوء الأحمر لمنع النحل من الطيران، ورفع مربع عش البلاستيك من الصندوق الخارجي من الورق المقوى.
4. حدد موقع مدخل العش البلاستيكي في الجزء الأمامي من العش. هناك نوعان من أنماط الدخول اعتمادا على المورد عش: صناديق على غرار كوبرت (الخطوة 3.5) وصناديق على غرار Biobest (الخطوة 3.6).
5. بالنسبة لمداخل خلية النحل على غرار كوبرت ، قم بتركيب فخ حبوب اللقاح على مدخل العش عن طريق سحب علامة التبويب المدخل حتى تفتح فتحتا المدخل.
   1. أدخل أنبوبي فخ حبوب اللقاح في ثقوب المدخل ، مما يضمن أن منخل فخ حبوب اللقاح في الأسفل. ادفع برفق لأسفل على علامة التبويب المدخل البلاستيكي لتأمين فخ حبوب اللقاح في مكانه.
6. لتثبيت فخ حبوب اللقاح في مداخل الخلية على غرار Biobest ، استخدم مفك رأس مسطح لابعاد جهاز المدخل البلاستيكي بلطف من مربع العش. إدراج فخ حبوب اللقاح في الثقوب مدخل العش حتى فخ حبوب اللقاح هو بحزم ضد العش (الشكل 1E).
   1. تأمين فخ إلى العش باستخدام الشريط أو الغراء الجاف السريع حيث اعتراض الاتصالات مربع عش إذا لزم الأمر.
7. أعد صندوق العش البلاستيكي إلى صندوق الورق المقوى. قد تحتاج إلى قطع الورق المقوى بعيدا لاستيعاب فخ حبوب اللقاح.

4. نشر الأعشاش

1. ضع صناديق العش في منطقة الدراسة. توفير غطاء للحماية من هطول الأمطار ومرسى للرياح لأنها يمكن أن تؤثر سلبا على نوعية وكمية حبوب اللقاح التي يتم جمعها. توفير خلايا النحل الموضوعة في الدفيئات بغطاء شمسي كاف للحد من ارتفاع درجة الحرارة.
2. إزالة إدراج إغلاق فخ من الجسم فخ للسماح للنفس العلف بحرية بحيث يمكن للأعلاف توجيه أنفسهم مع المنطقة المحيطة بها وموقع عشهم. يجب أن يكتمل وقت الرحلة التوجيهية في 24 ساعة في ظل الظروف العادية.

5. جمع حبوب اللقاح

1. لإشراك الفخ، قم بتمرير فلتر حبوب اللقاح إلى فتحة الفلتر، مع ضمان وضعه في مكانه بشكل آمن.
2. تثبيت حوض الصيد عن طريق الانزلاق على الجسم فخ من الجبهة حتى يتم إغلاقه بالكامل. إذا كان حوض الصيد فضفاضة بشكل مفرط أو يقع قبالة الجسم فخ، استخدم الشريط المطاطي لتأمينه إلى الجسم فخ.
3. مراقبة النحل دخول والخروج من فخ حبوب اللقاح في أول نشر لضمان ثقوب مرشح حبوب اللقاح كبيرة بما يكفي لاستيعاب النحل.
   1. إذا كان العمال غير قادرين على المرور من خلال فلتر حبوب اللقاح، قم بإزالة الفلتر ثم استخدم وحدات الحفر الأكبر من 3/16 بوصة (0.476 سم) لزيادة أحجام الثقوب. القيام بذلك بطريقة متتابعة، وزيادة قطر ثقب 1/32 في. (0.079 سم) في كل مرة، والثقوب التي هي كبيرة جدا لن جمع أي حبوب اللقاح.
   2. بمجرد أن يتمكن النحل من المرور عبر الفلتر ، استمر في مراقبة المدخل لضمان إزالة حبوب اللقاح عند العودة.
      ملاحظة: النحل يجب أن يكون بعض صعوبة في التحرك على الرغم من ثقوب تصفية حبوب اللقاح، وخاصة في المرات القليلة الأولى التي تمر من خلال. إذا كانت تمر بسهولة جدا، قد لا يتم طرد حبوب اللقاح من corbiculae.
4. بعد الفترة المحددة لجمع حبوب اللقاح، الشريحة وإزالة حوض الصيد من الجسم فخ.
5. معالجة الأحمال حبوب اللقاح وفقا للتصميم التجريبي الخاص بك.
6. إزالة مرشح حبوب اللقاح للسماح للعمال بالعلف بحرية حتى الفترة التالية من جمع حبوب اللقاح. قد يبقى جسم الفخ ملتصقا بالخلية طوال مدة التجربة.
   ملاحظة: قد تشارك الفخاخ حبوب اللقاح لطالما يرغب الباحث لجمع حبوب اللقاح من مستعمرة. ومع ذلك ، فإن نشر فخاخ حبوب اللقاح لأكثر من 24 ساعة في أسبوع قد يؤدي إلى مجاعة الحضنة في خلية وتؤخر تطور المستعمرة.

النتائج

تم اختبار ثمانية تصاميم مختلفة لمرشح حبوب اللقاح لتحديد فعاليتها وكفاءتها في إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من العاملين في النحل العائدين. وكانت جميع التصاميم ناجحة في إزالة ما لا يقل عن حمولة واحدة حبوب اللقاح القشرية من مزور العائدين. ومع ذلك، تبين أن بعض العمال يبطئون من مغادرة الخلي?...

Discussion

يمكن أن تسمح مجموعة حبوب اللقاح من مداخل مستعمرة النحل المتلعثم بمجموعة متنوعة من الدراسات البيئية والزراعية. تحديد مصادر الأزهار التي النحل تلعثم جمع حبوب اللقاح يوفر معلومات قيمة والبصيرة في تنوع النباتات التي تسهم في النظام الغذائي العام للمستعمرة¹⁹. تحديد مصدر حبوب اللق?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
MakerBot Replicator+	MakerBot	Model PABH65
MakerBot Tough Material	PLA Filament		various colors
Nest Box	Biobest		Not sold publicly without bee purchase