מלכודת אבקה מודפסת תלת-ממדית לכניסות דבורת באמבל(בומבוס)

Summary

אנו מציגים מנגנון לא קטלני ואוטומטי לאיסוף אבקה מעובדי דבורתהבומבוס (בומבוס)החוזרים לכוורת. הוראות לייצור, הכנה, התקנה ושימוש במכשירים כלולות. באמצעות אובייקטים מודפסים בתלת-ממד, השינוי בעיצוב היה בזמן, יעיל ואפשר תפנית מהירה לבדיקה.

Abstract

כדי לאמת את מקורות הצמח שממנו דבורים באמבל לחפש אבקה, יש לאסוף אנשים כדי להסיר את עומסי אבקה corbicular שלהם לניתוח. זה נעשה באופן מסורתי על ידי רשת מלקטים בכניסות קן או על פרחים, מצמרר את הדבורים על קרח, ולאחר מכן הסרת עומסי אבקה מן corbiculae עם מלקחיים או מברשת. שיטה זו היא זמן ועבודה אינטנסיבית, עשוי לשנות התנהגות חיפוש מזון נורמלית, ועלול לגרום אירועים עוקצים עבור העובד ביצוע המשימה. מלכודות אבקה, כגון אלה המשמשות על כוורות דבורי דבש, אוספות אבקה על ידי פירוק עומסי אבקה קורביקולרית מרגליהם של העובדים כשהם עוברים דרך מסכים בכניסה לקן. מלכודות יכולות להסיר כמות גדולה של אבקה מדבורים מלקות חוזרות עם עבודה מינימלית, אך עד כה אין מלכודת כזו זמינה לשימוש עם מושבות דבורים. עובדים במושבת דבורים יכולה להשתנות בגודלה, מה שמקשה על התאמת מנגנון זה לכוורות דבורים שגדלו מסחרית. באמצעות תוכניות עיצוב הדפסה תלת-ממדית, יצרנו מלכודת אבקה שמסירה בהצלחה את עומסי האבקה העקובוליים מרגליהם של מלקט דבורי הבומבוס החוזרות. שיטה זו מפחיתה באופן משמעותי את משך הזמן הנדרש על ידי החוקרים כדי לאסוף אבקה ממלבבי דבורים חוזרים למושבה. אנו מציגים את העיצוב, תוצאות בדיקות יעילות להסרת אבקה, ומציעים תחומים של שינויים לחוקרים כדי להתאים מלכודות למגוון מיני דבורים או עיצובים של תיבות קן.

Introduction

דבורי הבומבוס(בומבוס spp. ) הן חרקים גדולים וחזקים הנמצאים ברחבי האזורים הממוזגים, האלפיניים והאזוריים של העולם^1. הם חשובים לשתול קהילות ולספק שירות האבקה חשוב לגידולים החקלאיים שהם מבקרים^{בהם 2}. הירידה האחרונה בשפע ובהפצה של מספר מינים הביאה את חשיבותם כמאביקים לחזית המודעות הציבורית³. חוקרים זיהו מספר גורמי לחץ שסביר שתורמים לירידה באוכלוסייה, כולל מחסור במשאבים פרחוניים מגוונים ושופעים שעליהם דבורי הבומבוס מחפשות⁴. זיהוי מינים של צמחים דבורים מחפשות משאבים מאפשר לחוקרים ולמנהלי קרקעות להבין כיצד דבורים באמבל עשויות להגיב לשינויים בזמינות המשאבים, בתחרות ובהפרעות אנתרופוגניות^5,6.

מחקרים החוקרים את העדפות חיפוש האבקה של דבורי באמבל נערכים לעתים קרובות על ידי חוקרים שתופסים דבורים בודדות מחפשות פרחים, ולאחר מכן מסירים את עומסי האבקה העקובוליים מדגימות לעיבוד וזיהוי נוספים^7,8,9,10. בעוד שיטה זו מספקת תובנה כיצד מינים או הרכבה של מיני דבורים באמבל מנצל את המשאבים באזור⁷, זה זמן אינטנסיבי הבדלים פוטנציאליים בהעדפות בין כוורות לא ניתן להבחין ללא ניתוחים מולקולריים נוספים כדי לזהות מושבה של מוצא הדבורה¹¹.

עבור כמה מחקרים של דינמיקה חיפוש מזון, הוא רצה לנהל את המחקרים במושבות בודדות; עם זאת, קיני דבורי בר ממוקמים בדרך כלל מתחת לאדמה או בקומת הקרקע, מה שמקשה על איתור¹². כוורות דבורים המיוצרות מסחרית מספקות לחוקרים גישה רבה יותר ושליטה ניסיונית טובה יותר והסרת אבקה מעובדים עדיין מתבצעת בעיקר על ידי לכידת נבלים כשהם חוזרים לכוורת ומסירים באופן ידני את עומסי האבקה העקובוליים שלהם^13,14. הסרת אבקה ביד מן corbicula של דבורה הוא זמן אינטנסיבי עם תשואה נמוכה לשעה של אבקה במיוחד בכניסות כוורת שבו שיעור מלקט אבקה חוזרת עשוי להיות נמוך. בנוסף, הסרה ידנית של אבקה מדריסים עלולה לגרום לעקיצות של עובדים מופרעים.

מלכודות אבקה שימשו להסרת אבקה ניסיונית מדבורי דבש במשך עשרות שנים¹⁵; עם זאת, לא פותחה שיטה פסיבית להסרת אבקה מדבורי באמבל. המכשול העיקרי בפיתוח מנגנון להסרת אבקה מדבורי באסמבל חוזרות הוא השונות הגדולה של גדלי העובדים הקיימים במושבת דבורים¹⁶. דבש דבורה אבקה מלכודות יעילים בעיקר בגלל גודל עובד דבורת דבש אינו משתנה הרבה. בנוסף, מלכודות אלה דורשות רק מניפולציות קלות לאחר ההתקנה ואינן דורשות דבורים להיות מוקרבות¹⁷. זה מושג באמצעות מסכים או משטחי פלסטיק כי לנטרל את האבקה את הרגליים האחוריות של העובדים כפי שהם חוזרים לכוורת. מלכודות אלה מסירות רק חלק מעומסי האבקה מלקטים חוזרים והעיצובים השונים של אלה גורמים ליעילות מגוונת באיסוף אבקה. כאשר האבקה מוסרת מרגלי הדבורה, היא נופלת דרך מסך לתוך אגן אוסף שאליו לדוורים אין גישה, כך שהחוקר יכול להסיר אותו עם הפרעה קלה בלבד לכוורת.

מטרת המחקר הנוכחי היא להתאים את הטכניקות המשמשות לאיסוף אבקה מכוורות דבורי דבש וליישם אותן על קיני דבורים באמבל באמצעות מבנים מודפסים בתלת-ממד ולבחון את עיצובי המלכודת על מושבות בומבוס האנטי. תהליך התכנון בא בעקבות ההנחות כי המלכודות צריכות להיות זולות לייצור, מותאמות למגוון מיני דבורים, גורמות נזק מינימלי או הפרעה לדבורים, וכי שיעור הסרת האבקה צריך לחרוג מאיסוף האבקה ביד. טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית היא רב-תכליתית, נגישה בקלות, וכלי חסכוני המאפשר לחוקרים לשכפל ולשנות אובייקטים למטרות ספציפיות¹⁸. הטכניקה המוצגת כאן מורה למשתמש לבנות מלכודות אבקה ולחבר אותן למושבות דבורים זמינות מסחרית. המלכודות אינן מיועדות לשימוש עם מושבות בר. מלכודות אלה מסירות באופן פסיבי את עומסי האבקה העקובוליים מרגליה האחוריות של אבקה הנושאת דבורי באמבל כאשר הן חוזרות לקופסאות הקן שלהן.

Protocol

1. הדפס מבני השמנת אבקה

1. הורד את קובץ ה- STL המתאים לתיבת הקן בה מקננות דבורים (לדוגמה, כוורות בסגנון ביובסט או קופרט, https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). הקבצים זמינים לציבור, בחינם להורדה ושינוי על ידי משתמש הקצה.
2. פתח את קובץ ה- STL בתוכנית המדפסת. בצע את הוראות יצרן המדפסת כדי לבנות את ארבעת רכיבי ההשמנה.
   הערה: אפשר בערך 3 שעות להדפסה של גוף ההשמנה, 2 שעות להדפסה של אגן תפיסה ו-30 דקות כל אחת להוספת סגירת המסנן וההשמנה להדפסה. גודל גוף המלכודת הוא 6 ס"מ על 3.8 ס"מ x 7 ס"מ.

2. הרכבת מלכודת אבקה

1. הסירו את מבני התמיכה המודפסים עם גוף המלכודת ולכדו את אגן המלכודת, כולל אלה של מבנה מסננת של גוף המלכודת(איור 1).
2. השתמש מקדחה 3/16 אינץ '(0.476 ס"מ) רכוב בקדחה ידנית כדי לנקות את כל גדילי פלסטיק חוצה את הקצוות המוגבהים של מסנן האבקה שעלול לעכב דבורה לנוע דרך חורי המסנן. השתמש בקופסה החותכת סכין גילוח ו נייר זכוכית כדי לאזן את כל הבלטות או הקצוות מוגבהים בצד השטוח של מסנן האבקה.
3. מניחים את מסנן האבקה בגוף המלכודת על ידי דחיפת מסנן הפלסטיק בעדינות דרך צד אחד של גוף המלכודת. המסנן יתאים רק לכיוון אחד, שכן לצד השמאלי של המלכודת יש פתח גדול יותר כדי להתאים למעבר של קונוסים מסנן מוגבהים.
   1. אם חריצים בצד הם קטנים מדי עבור מסנן האבקה להחליק דרך בצורה חלקה, לגרד מספיק פלסטיק מן החריץ בגוף המלכודת עם סכין גילוח או כלי אחר שיכול להסיר חלקים קטנים של פלסטיק בכל פעם. ודא שמסנן האבקה מתאים באופן מאובטח למקומו עם מרווח של לא יותר מ-2 מ"מ בין מסנן האבקה לגוף ההשמנה.
4. חבר את אגן התפיסה לגוף המלכודת על ידי הזזת הקצוות המוגבהים בתחתית גוף המלכודת לתוך החריץ בחלק העליון של אגן התפיסה. אגן השלל צריך להיות ממוקם ממש מתחת לאזור מסננת של גוף המלכודת(איור 1A\u2012E).
5. לבצע שינויים מתאימים על ידי חיתוך או ליטש את הפלסטיק כדי לאפשר מיקום חלק והסרה של אגן לתפוס מגוף המלכודת. מיקום אגן התפיסה יאבטח את מסנן האבקה במקומו ולא ניתן להסיר אותו עד להסרת אגן התפיסה, וגם לא ניתן להכניס את מסנן האבקה בזמן שאגן התפיסה נמצא במקומו.
   הערה: אם כוורות מרובות ממוקמות קרוב זו לזו, מתן כל כוורת עם שילוב צבעים ייחודי של גוף המלכודת, לתפוס אגן ומבני מסנן אבקה בנוסף לפריסת כוורות עם אוריינטציה מגוונת יעזור לעובדים חוזרים למצוא את קיניהם.

3. הכנת מושבת דבורי באמבל

1. הפסק האכלת אבקה 24\u201248 h לפני פריסת מושבות. זה יגרום לעובדים להשתמש בכל אבקה מאוחסנת ולעורר אותם לעזוב את הקן בחיפוש אחר אבקה.
2. הכן את גוף הכוורת להסתרה להתקנה על-ידי הוספת הוספת סגירת השמנה לחריץ המסנן כדי למנוע מדורות לברוח בעת התקנת ההשמנה.
3. עובדים תחת אור אדום כדי למנוע מהדבורים לעוף, הרימו את קופסת קן הפלסטיק מהקופסה החיצונית של הקרטון.
4. אתר את הכניסה לקן הפלסטיק בחזית הקן. ישנם שני סגנונות כניסה בהתאם לספק הקן: תיבות בסגנון קופרט (שלב 3.5) ותיבות בסגנון Biobest (שלב 3.6).
5. לכניסות כוורת בסגנון קופרט, הר את מלכודת האבקה אל הכניסה לקן על ידי משיכה למעלה על לשונית הכניסה עד ששני חורי הכניסה פתוחים.
   1. הכנס את שני הצינורות של מלכודת האבקה לתוך חורי הכניסה, להבטיח כי מסננת מלכודת האבקה הוא בתחתית. דחפו בעדינות למטה על לשונית הכניסה לפלסטיק כדי לאבטח את מלכודת האבקה במקום.
6. כדי להתקין את מלכודת האבקה בכניסות כוורת בסגנון Biobest, השתמש במברג ראש שטוח כדי לחלץ בעדינות את מכשיר הכניסה מפלסטיק מתיבת הקן. הכנס את מלכודת האבקה לתוך חורי הכניסה לקן עד שמלכודת האבקה תתייצב בחוזקה כנגד הקן (איור 1E).
   1. אבטחו את ההשמנה לקן באמצעות סרט הדבקה או דבק יבש מהיר שבו ההשמנה יוצרת קשר עם תיבת הקן במידת הצורך.
7. מחזירים את קופסת קן הפלסטיק לקופסת הקרטון. ייתכן שיהיה צורך לחתוך קרטון כדי להכיל את מלכודת האבקה.

4. פריסת קינים

1. הניחו תיבות קן באזור הלימוד. לספק כיסוי כדי להגן מפני משקעים ועיגון לרוח כמו אלה יכולים להשפיע לרעה על איכות וכמות האבקה שנאסף. ספק כוורות הממוקמות בחממות עם כיסוי שמש נאות כדי להפחית התחממות יתר.
2. הסר את סגירת המלכודת להוסיף מגוף המלכודת כדי לאפשר לדבים לחפש בחופשיות, כך מלקטים יכולים לכוון את עצמם עם הסביבה ואת המיקום של הקן שלהם. זמן הטיסה ההתמצאות צריך להסתיים ב 24 שעות בתנאים רגילים.

5. אוסף אבקה

1. כדי להפעיל את ההשמנה, החלק את מסנן האבקה לחריץ המסנן, והבטח שהוא נמצא במקומו.
2. התקן את אגן השלל על ידי הזזתו על גוף המלכודת מקדימה עד שהוא סגור לחלוטין. אם אגן התפיסה משוחרר יתר על המידה או נופל מגופת המלכודת, השתמש בגומייה כדי לאבטח אותו לגוף המלכודת.
3. צפה דבורים נכנסות ויוצאות מלכודת האבקה בפריסה הראשונה כדי להבטיח חורי מסנן אבקה גדולים מספיק כדי להכיל את דבורים.
   1. אם העובדים אינם מסוגלים לעבור דרך מסנן האבקה, הסר את המסנן ולאחר מכן השתמש במיקוח גדול מ- 3/16 אינץ ' (0.476 ס"מ) כדי להגדיל את גודל החורים. לעשות זאת באופן רציף, הגדלת קוטר החור 1/32 אינץ '(0.079 ס"מ) בכל פעם, כמו חורים גדולים מדי לא יאספו כל אבקה.
   2. לאחר דבורים מסוגלים לעבור דרך המסנן, להמשיך לצפות בכניסה כדי להבטיח אבקה מוסרת עם הכניסה מחדש.
      הערה: דבורים צריכות להתקשות לזוז למרות חורי מסנן האבקה, במיוחד בפעמים הראשונות בהן הן עוברות. אם הם עוברים בקלות רבה מדי, האבקה לא יכולה להיות מנוכרת מן corbiculae.
4. לאחר התקופה המיועדת של איסוף אבקה, החלק והסר אגן תפיסה מגוף המלכודת.
5. לעבד את עומסי האבקה בהתאם לעיצוב הניסיוני שלך.
6. הסר את מסנן האבקה כדי לאפשר לעובדים לחפש בחופשיות עד התקופה הבאה של איסוף אבקה. גוף המלכודת עשוי להישאר מחובר לכוורת למשך הניסוי.
   הערה: מלכודות אבקה עשויות להיות מעורבות כל עוד החוקר רוצה לאסוף אבקה ממושבה. עם זאת, פריסה של מלכודות אבקה במשך מעל 24 שעות בשבוע עלולה לגרום לרעב של גוזלים בכוורת ופיתוח מושבה מפגרת.

תוצאות

שמונה עיצובים שונים של מסנני אבקה נבדקו כדי לקבוע את יעילותם ויעילותם בהסרת עומסי אבקה קורביקולרית מעובדי דבורים חוזרים. כל העיצובים הצליחו להסיר לפחות עומס אבקה אחד מבן ים חוזר. עם זאת, חלקם נמצאו להאט את העובדים מלעזוב או להיכנס לכוורת או נכשלו בהסרת עומסיאבקה (טבלה 1). מלכודות ?...

Discussion

איסוף אבקה מכניסות למושבת דבורי הבומבוס יכול לאפשר מגוון מחקרים אקולוגיים וחקלאיים. זיהוי מקורות הפרחים שמהם אוספים דבורים באמבל אבקה מספק מידע רב ערך ותובנה על מגוון הצמחים התורמים לתזונה הכוללת של המושבה¹⁹. לזיהוי מקור האבקה יש השלכות הן על הייצור החקלאי והן על מחקרים של שי...

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