Sosyal Arı Kolonilerinin (Vespinae) Verimliliğinin Değerlendirilmesi ve Geleneksel Japon Vespula Wasp Avlanma Tekniğine Giriş

Özet

Bu metodolojik makale, bir sosyal arı kolonisinin üretkenliğini tarak100 hücre başına mekoni sayısını inceleyerek değerlendirerek, arıların ürettiği toplam yetişkin sayısını tahmin eder. İlişkili video, amatör arıcı avcıları tarafından geliştirilen bir yöntem olan Vespula arıcı yuvalarının nasıl arandığını anlatıyor.

Özet

Vespine arıları için koloni verimliliği tipik olarak larva hücrelerinin sayısı sayılarak tahmin edilir. Bu makale, araştırmacıların üretilen yetişkin sayısını daha doğru tahmin etmelerini sağlayan geliştirilmiş bir yöntem sunar, her tarakta meconia sayısını (yetişkinlere supat yaparken arı larvası tarafından hücrelerde bırakılan dışkı) sayma. Bu yöntem koloni çökmesinden önce veya sonra(yaniaktif veya etkin olmayan yuvalarda) uygulanabilir. Kağıt da nasıl "bayrak" yabanarP yemleri bulmak ve yaban arıp toplama kovalayan, geleneksel orta Japonya'da yerel halk tarafından gerçekleştirilen bir yöntem kullanarak açıklanır (ilişkili videoda gösterildiği gibi). Açıklanan Vespula takip yönteminin çeşitli avantajları vardır: yuvaya geri uçan forager'ın kaybolduğu bir noktadan kovalamacayı yeniden başlatmak kolaydır ve işaretli arılar genellikle yuvada bayraklarını kaybettikleri için yuvanın yerini saptamak kolaydır. Giriş. Koloni üretkenliğini tahmin etmek ve yuva toplamak için kullanılan bu yöntemler, sosyal arıları inceleyen araştırmacılar için değerli olabilir.

Giriş

Her türün, çok çeşitli olası stratejiler arasında hayatta kalmak ve üremek için en uygun stratejiyi geliştirdiği düşünülmektedir. Doğal seçilimde, bireyin üreme başarısını en üst düzeye çıkaran özelliklere sahip bireyler, bir sonraki nesle daha fazla yavru (ve gen) bırakacaktır. Bu nedenle, bir birey tarafından üretilen yavru sayısı bireyin göreceli evrimsel uygunluk bir göstergesi olarak kullanılabilir. Belirli bir ekolojik bağlamda, alternatif davranış stratejilerine göre üretilen yavru sayısının karşılaştırılması araştırmacılar fitness¹optimize etmek için en iyi strateji tahmin yardımcı olabilir.

Sosyal Hymenoptera (eşek arıları, arılar ve karıncalar gibi) işçi (steril dişiler), kraliçeler (gynes) ve erkekler¹olan üç farklı kastlar, bir sistem var. Sadece yeni kraliçeler (gynes) ve erkekler sosyal Hymenoptera fitness doğru saymak. İşçi kısır olduğu için işçi üretimi kondisyonuna doğrudan katkıda bulunmaz. Öte yandan, daha yüksek bir koloni üretkenliği üretebilen bir kraliçe (daha yüksek sayıda toplam hücre veya daha ağır bir yuva gibi) sosyal Hymenoptera'da daha yüksek bir zindeliğe sahip olarak kabul edilir, gerçekte üretilen yeni kraliçe ve erkek sayısına bakılmaksızın (bkz. , örneğin,Tibbetts ve Reeve² ve Mattila ve Seeley³). Genel olarak, tam olarak sosyal Hymenoptera bir koloni tarafından üretilen yavru sayısını saymak zordur. Aslında, birçok sosyal böceklerin kraliçeleri fazla 1 yıl yaşamak(örneğin,yaprak kesici karınca kraliçeleri yaşayabilir >20 yıl⁴ ve bal arısı kraliçeleri 8 yıl⁵yaşayabilir). Buna ek olarak, bir kraliçe birkaç hafta veya ay boyunca üreme yavruları binlerce üretebilir, cins Vespa ve Vespula⁶yıllık türler^bile,7,8. Ayrıca, işçilerin ömrü anne kraliçelerinden daha kısadır ve işçiler genellikle yuvalarından uzak laşırlar. Bu nedenle, bir doğru zaman herhangi bir noktada bir yuvada tüm yetişkinler saymak bile, böyle bir sayı doğru üretilen yavru sayısını tasvir olmaz. Bu nedenle, üretilen yavru sayısı kabaca yuva nın büyüklüğü, yuvada işçi sayısı, ya dazaman^3,9,10belirli bir noktada yuvanın ağırlığı tahmin edilmiştir. Larva hücrelerinin sayısı, bazı hücreler boşaldığında yavru üretiminin aşırı tahmine yol açabilir. Aynı yöntem aynı zamanda işçi kuluçka içeren küçük hücrelerin taraklar larva^6,7,11iki veya üç kohort üretebilir, çünkü yavru üretiminin potansiyel bir küçümsme neden olabilir.

Bu çalışmanın ilk amacı, üretilen yetişkin sayısı açısından vespine wasp kolonisi verimliliğini tahmin etmek için geliştirilmiş bir yöntem sağlamaktır. Yamane ve Yamane, bir koloni tarafından üretilen yavru sayısını tahmin etmenin en iyi yolununyuvadaki meconia'yı saymak olduğunu ileri sürmüşlerdir. Meconia larva milet oluşan dışkı pelet, bağırsak, ve bağırsak içeriği bir larva yavrusu sırasında hücresinde bırakır (Şekil 1A). Tarak başına üretilen toplam mekonya sayısı, hücre başına bulunan toplam hücre sayısıile çarpımı sonucu hesaplanır. Bir hücrede genellikle birden fazla meconia tabakası vardır ve her meconia bireyin başarılı bir şekilde o hücrede pupated gösterir^6,11 (Şekil 1B). Hücre başına ortalama meköbe sayısı tahmin edilirken, incelenen hücre sayısı küçükse (küçük bir örneklem boyutu), standart hata (SE) artar ve sonuç olarak, tarak başına toplam meka sayısının hatası, örnekboyutudaha büyükse daha yüksek olur. Ortalamanın SE 'si (SEM) örneklem ortalamalarının popülasyon ortalaması etrafında dağılımının bir ölçüsüdür. Bu nedenle, bu çalışmada, ben hücre başına meconia sayısının SEM üzerinde örnek ortalama (hücre başına meconia ortalama sayısı) nüfus (üretilen yetişkin sayısı) tahmin etmek için odaklanmak. Bu çalışma, hücre başına 0,05'ten az bir SE oranı elde etmek için kaç örnek gerektiğini belirlemeye çalışır. Bunu yapmak için, 0,05 tanımlanan SE içinde bu değeri doğru bir şekilde tahmin etmek için gereken minimum örneklem boyutunu (hem işçi hem de kraliçe taraklar için) belirlemek için, tarak başına mekoni sayısı gerçek verilerle sayısal bir simülasyon gerçekleştirilir.

Vespine arı kolonileri gizli yuvalarda yaşayan (yeraltı veya hava) birden fazla yatay tarak oluşan, yukarıdan^aşağıyadoğru 6,^7,11serisi inşa . Hücrelerin ortalama boyutu ilk (üst) son (alt) tarak artar. Alt taraklarda ortalama hücre boyutunda ani bir kayma görülebilir. Bu geniş hücreler yeni kraliçelerin gelişimi için inşa edilmiştir. Bu nedenle, işçi hücrelerinde (küçük hücreler) ve vezir hücrelerinde (büyük hücreler) toplam meconia sayısı düşünüldüğünde koloni üretkenliğinin(yaniüretilen bireylerin sayısının) daha doğru bir tahmini elde edilebilir. Koloni düzeyinde fitness tahmin etmek için, araştırmacılar üretilen kraliçelerin sayısını tahmin edebilir ve sadece kraliçe hücrelerinde meconia odaklanmak. Üreme erkekler gelince, bu türe bağlı olarak, işçi veya kraliçe hücrelerde ya yetiştirilir. Bu nedenle, erkeklerin üçüncü, benzersiz hücre boyutu¹³ (örneğin, Dolichovespula arenaria)sahip türler dışında, bir koloninin erkek üretimini tahmin etmek zor olabilir.

Bu çalışmanın ikinci amacı, tarladaki yabani vesinat arı kolonilerinin yerini tespit etmek ve laboratuvar yuva kutularına nakletmek için yararlı bir teknik sunmaktır. Bazı araştırmacılar haşere kontrol çağrılarından eşek arması yuvaları elde etseler de(yani,onları haşere olarak bildiren insanlar^14,15),bu yöntem her zaman mümkün değildir veya arzu edilir. Araştırmacılar, haşere kontrolörlerinin çalışmadığı vahşi ve yerleşim bölgelerinde yuva toplamaları veya belirli zamanlarda yuvaları daha esnek bir şekilde elde ederek araştırmalarını yapmaları gerekebilir. İlginçtir, orta Japonya'nın dağlık alanlarda yaşayan insanlar geleneksel toplamak ve arka arılar(Vespula shidai, Vespula flaviceps, ve Vespula vulgaris) gıda için. Bu nedenle, bu arılar için toplama ve yapay yetiştirme teknikleri de bu alanlarda geliştirilmiştir¹⁷.

Bu yazıda ayrıca Vespula eşek arılarının arkasında ã§alıŠan metotlar da özetlenebilir. Bu çalışmanın deneysel organizması Batı Asya ve Japonya'da yaşayan sosyal, yer yuvalayan bir wasp olan V. shidaiidi. V. shidai tüm Japon vespine arılar arasında en büyük koloni boyutuna sahip, yuva başına 8.000 ila 12.000 hücreleri toplam, maksimum 33.400 hücreleri^14,18. V. shidai çalışanlarının ortalama ıslak ağırlığı 67.62 ± 9.56 mg. Erkekler genellikle işçi hücrelerinde yetiştirilir; buna karşılık, yeni kraliçeler özel olarak inşa edilmiş, daha geniş kraliçe hücreleri¹⁴yetiştirilir.

Şekil 1: Larva hücresinde mekonyum. (A) Vespula shidaibir tarak kesiti . Meconia kırmızı oklarla gösterilir. (B) İki meconia katmanlıdır. Her mavi ok bir mekonyum gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Protokol

1. Koloni Verimliliğinin Değerlendirilmesi

1. Tarak başına düşen hücre sayısının tahmini
   1. Tarakları birer birer ayırın. Taraktan tüm yetişkin arıları süpürün ve cımbızla hücrelerden tüm larvaları ve pupaları çıkarın.
   2. Görüntüleme yazılımı kullanarak, bir tarak başına rastgele seçilen 10 hücrenin kare ölçülerini ölçün(örn.Resim J sürüm 1.48, bkz. http://imagej.nih.gov/ij/).
      1. Tüm hücrelerin sağ üstten resmedilebilsin diye ölçek referansı içeren bir resim alın.
      2. Ölçeğin gerçek uzunluğuna bağlı olarak, ölçülen tüm uzunlukları piksellere dönüştürün.
      3. Piksel 10 hücrelerin alanlarını ölçün ve bunları gerçek alanlara dönüştürün.
      4. İşçi ve vezne hücrelerinin ortalama alanını hesaplayın.
   3. Her tarakın alanını tarak başına ortalama hücre alanına bölerek işçi ve kraliçe hücrelerinin sayısını tahmin edin.
2. Koloni verimliliğinin değerlendirilmesi için meconia sayısının saysayımı
   1. Tarakı dikkatlice kırarak ve meconia'yı inceleyerek her tarak için 100 hücre başına meconia sayısını sayın.
      NOT: Bu hücre sayısının yeterli olduğu burada belirlenmiştir (hücre başına mekon sayısının SE'si 0,05 içindedir, temsili sonuçlar bölümüne bakınız). Meconia hücrede iki veya daha fazla katmana katılaşmış olabilir(Şekil 1).
   2. Bu 100 hücre için hücre başına ortalama meconia sayısını hesaplayın.
   3. Her tarak için toplam mekoni sayısını(yani,üretilen bireylerin sayısını, koloni üretkenliğini) hesaplayın, tahmini hücre sayısından ve bu tarak için hücre başına ortalama mekoni sayısından hesaplayın.

2. Vespula Yuvaları Bulma

1. Mola
   1. Mürekkep balığı, tatlı su balığı veya tavuk kalbi parçaları (toplam da yaklaşık 10 g) elle kolayca ulaşılabilecek bir yükseklikte ki bir ağaç dalına asMak(Şekil 2).
   2. Bu yemleri, her istasyon arasında en az 5 m olan 50 ila 100 istasyona, bir ormanı geçen bir yol boyunca(örn.bir orman veya nehir boyunca) bir transect boyunca yerleştirin.

Şekil 2: Eşek arıları bayraklı et yemi sağlamak. (A) Bir sopanın ucuna bağlı etli arıları yemlemek. (B) Et parçası plastik bir bayrağa bir iplik ile bağlanır. (C) Wasp, bayrağa bağlı olan eti tutar. Bu tür "bayraklı" yemler uçan forager görünürlüğünü artıracaktır. B ve C panellerinde yer alan fotoğraflar Fumihiro Sato tarafından çekildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Eşek arıları "bayraklı" yem sağlamak
   1. Bayrak yapımı ve eki
      1. Bir maket bıçağı kullanarak plastik (polietilen) torbaları 3 - 5 mm genişliğinde ve 15 cm uzunluğunda şeritler halinde kesin.
      2. Bir bambu şiş veya ince dal üzerinde tavuk kalp veya mürekkep balığı 1.5 mm³ hazırlayın (et yem çapı olabilir 1 - 2 mm, az 15 mg v. shidai işçi için; Şekil 2).
      3. Bayrak (plastik şerit, az 10 mg) ve daha sonra et yemi için bir iplik kravat, bayrak 3 mm içinde takarak (Bu "bayraklı" yem denir). Düğüm üzerinde gevşek iplik kesin.
         NOT: Normalde dikiş makinelerinde kullanılan son derece ince polyester iplik kullanın.
   2. Bir wasp için et yemi Sunumu
      NOT: Bir yuva, ayrıldıktan sonraki 4 dakika içinde tekrar tekrar yemi izleyen arıları izleyerek en verimli şekilde bulunur. Bunun nedeni, yemi alıp hızla geri dönen eşek arıları yakındaki bir yuvaya sahiptir.
      1. Yemleri ısırırken arıları ayrı ayrı tanımlamak için her toraksa benzersiz bir işaret çizin (su bazlı boya kalemleri ile tercih edilir, Bkz. Malzeme Tablosu).
      2. Bayı wasp'a sunarken bayraklı yemi ısırırken wasp'ın altındaki iplikle bayrağı yönlendirin (bayrağı, toraksın altından ve ipliğin wasp'ın karnının altına geçmesi için yerleştirin).
   3. İşaretli bir wasp'ı takip eden
      1. Dönen wasp bir wasp izlemeden önce, aynı noktaya dönmek için daha olasıdır, böylece çevredeki bölgeden yemler toplamak.
         NOT: Aşağıdaki işaretli arılar en iyi iki veya daha fazla kişiden oluşan bir grup ile gerçekleştirilir. En az bir kişi transect kalır, bayraklı yemler ile yem ler yemler sağlayan, diğer (ler) işaretli eşek arısı takip ederken. Birden fazla eşek arısı aynı yemi çektiğinde, işaretleyin ve sadece aynı yönde uçup giden arıları takip edin.
      2. Bayraklı yemli bir wasp izleyin.
      3. Takip edilen bir wasp yuvasına giderken bir yere indiğinde, uzun bir sopa (dal) veya olta ile wasp'ı hafifçe kaldırın ve uçuşa devam edene kadar izleyin.
         NOT: Nazik olun ve dinlenen arıya vurmayın çünkü yemi düşürüp uçup gidecektir.
      4. Wasp tekrar yuvasına geri uçan önce başka bir et topu şekillendirme, gerekirse, bayrağı yeniden.
         NOT: Eşek arıları bazen ipliği çiğneyerek bayrağı et yemi olmaktan çıkarırlar. Bu sık sık gerçekleşirse, forager uçuş yeteneğini artırmak için bayrakları kısaltın.
      5. Bir arı takip edilirken tespit ten kaçtığında, kovalamaya devam etmeden önce arının transect üzerindeki yem istasyonuna dönmesini bekleyin. Bu kez, wasp yeni yem ısırma iken, yem sopa (ve wasp) en son tespit kaçmış olduğu noktaya taşımak.
         NOT: Yem arıları yemlerini kolayca bırakmaz ve hafifçe ele alınırsa sokmaz. Bu nedenle, bayraklı yem ile arı, arı kaçamadan, bayrak tutarak istenilen yere taşınabilir.

3. Yuvanın Devri

1. Taşıma kutusunun yapısı
   1. Çeşitli boyutlarda yuva lar yerleştirmek için, 10 ila 20 cm uzunluğunda ve genişlikte ve 10 ila 20 cm yükseklikte, çeşitli boyutlarda yuva kutuları inşa edin.
      NOT: Bu büyüklükteki kutular, V. shidai'nin genç yuvalarını barındıracak kadar büyüktür (Temmuz ortası ile Ağustos ortası arasında Orta Japonya'da toplanır). Her büyüme aşaması için, her türün yuva büyüklüğüne göre bir taşıma kutusu olun.
   2. Bambu ızgara inşa ve taşıma kutusunun içinde yuva yerleşimi kolaylaştırmak için, kutunun alt yaklaşık 2 cm yukarıda, kutunun içine eklemek.
   3. Taşıma kutusunun altını gazete ile kaplayın ve ahşap, çıkarılabilir bir tahtaya yapıştırın(Şekil 3).
      NOT: Gazete, daha sonra, bir yuva kutusuna yerleştirildiğinde taşıma kutusunun altına ek taraklar inşa ederken arıların çiğnemesine izin verir (bkz. bölüm 3.2).
2. Yuvanın kazısı
   1. Tüm yuvanın maruz kalmadan önce
      NOT: Yuvalarını savunan eşek arıları tarafından sokulmaktan kaçınmak için koruyucu giysiler giyin.
      1. Arı yuvası bulunduğunda, yuvayı kazın.
      2. Yuvanın etrafındaki yere yaklaşık 10 ila 20 dakika kadar güçlü bir şekilde damga vurun ki yuvadan ayrılıp yuvaya dönen işçiler onu korumak, mümkün olduğunca çok işçi toplamak için içeride kalırlar.
         NOT: Arılar yuvanın dışında kalmaya devam ederse, onları bir böcek ağı kullanarak yakalamak daha iyidir. Damgalama V. flavicepsiçin yararlı olmasına rağmen , V. shidai, ve V. vulgaris, yuvadan diğer türlerin işçi damgalama gerçekleştiren bireysel saldırabilir. Durumda, bu adımı atlayın.
      3. Yuva girişinin çalışma yönünü belirlemek için doğrudan yuva girişine bir ışık parlayın. Yuvanın çevresinden hafifçe toprak kazırken yuva deliğinin yönünü doğrulamak için parmağınızı kullanın.
   2. Tüm yuvanın açığa çıkmasından sonra
      1. Tüm yuva açığa çıktığında, bir bez yayın ve yuvanın üzerine koyarak eşek arılarının yuvanın altındaki toprağa kaçmasını önleyin.
      2. Kazılan yuvayı laboratuvara taşınması için ahşap (taşıma) kutusuna yerleştirin (Şekil 3); sonra, şube ve gazete ile kaplayın. Yuvanın üst ünü kutunun içindeyken ortaya bırakın.
      3. Wasps sakin hale gelene kadar, 5 ila 10 dakika boyunca bir bez üzerinde taşıma kutusu yerleştirin.
      4. Bir böcek ağı ile civardaki arıları toplayın ve yuvayla birlikte laboratuvara götürün.
         NOT: Alternatif bir toplama prosedürü olarak, kazmaönce yuvaya selüloit dumanı veya dietil eter körükleyerek yuva sakinlerini anestezi edin.

Şekil 3: Taşıma kutusu. (A) Tarlada toplanan yuvaları taşımak için kutu. (B) Kutunun altına bambu ızgara yerleştirilir. Sağdaki görüntüdeki iki kutu baş aşağı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

4. Yetiştirme Vespula

1. Yuva kutusunun yapısı
   NOT: Yuva kutusu, 50 cm uzunluğunda ve genişlikte ve V. shidai yetiştirmek için 70 cm yüksekliğinde ahşaptan yapılmıştır (olgun bir yuvanın çapı yaklaşık 40 cm'dir. Yetiştirilecek türün yuva büyüklüğüne göre bir yuva kutusu yapın.
   1. Eşek arılarının yuvayı yem olarak terk etmesine izin vermek için yuva kutusuna bir giriş deliği (genellikle kutunun üst kısmına yerleştirilir) sağlayın.
   2. Yuva kutusunun yaklaşık 1/3'ünün toplandığı yerde meydana gelen toprakla doldurun.
   3. Diğer arılar (Vespa mandarinia ve Vespa simillimagibi yırtıcılar) tarafından herhangi bir saldırıyı önlemek için yuva kutusunun girişine bir tel örgü (1,5 cm²mesh boyutu ile) tutarak kuru bir örgü kurun.
   4. Taşıma kutusunu taşıyabilecek yuva kutusuna iki ahşap çubuk yerleştirin (Şekil 4).

Şekil 4: Laboratuvar kurulumu. (A) Uzun süreli bir çalışma için kullanılan bir yuva kutusuna taşıma kutusu ayarlama. Taşıma kutusunu yuva kutusuna koymadan önce, taşıma kutusunun altındaki tahta kaldırıldı ve yuvanın dibini kaplayacak gazete kaldı. (B) Bir tel hattından asılı gıda kaynakları ile yuva kutuları bir dizi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Taşıma kutusunun yuva kutusuna nakli
   1. Toplanan yuvalarda eşek arıları yetiştirirken yuva kutusunu kuru bir yerde saklayın(yaniyağmura maruz olmayan bir yerde).
   2. Taşıma kutusunun altındaki tahta tahtayı çıkarın ve uzun süreli bir çalışma için yuva kutusuna koyun(Şekil 4).
      NOT: Genellikle, arılar taşıma kutusunun alt kapsayan gazetede ısırılan delikler olacak, ve bu nedenle, deliklerden kaçan arılar tarafından sokulmuş olma tehlikesi vardır. Bu nedenle yuvayı naklederken koruyucu giysiler giyin.
3. Eşek arılarını besleme
   1. Et çeşitli yerleştirin (kalamar, tatlı su balığı, tavuk göğsü, veya tavuk kalbi) ve 1:3 bal ve su çözeltisi yaklaşık 3 m yuva kutusundan.
   2. 1 günlük beslenme ihtiyacı için yeterli gıda sağlayın. Her gün taze gıda doldurmak (Vespinae eski / çürüyen et yem yok).

Sonuçlar

Bu çalışmanın amaçlarından biri, hücre başına 0,05'ten az olan mekoni sayısının SEM'sini elde etmek için kaç örnek gerektiğini belirlemekti. Bu çalışmada ortalama hücre büyüklüğü <20 mm² olan bir tarak işçi tarak olarak tanımlanırken, daha büyük taraklar queen tarak olarak tanımlanmıştır. Ben queen tarak ve işçi tarak için hücre sayısını saydım (Bu çalışmada, sayımları beş V. shidai kolonileri altı kraliçe tarak ve alt...

Tartışmalar

Arılar, karıncalar ve arıların koloni verimliliği daha önce işçi ve yuvalarda hücrelerin sayısı veya^yuvalarınağırlığı 3^,9,10tarafından tahmin edilmiştir. Bu çalışma, mekoni sayısının tahmininin üretilen bireylerin toplam sayısının daha iyi bir tahminini sağladığını göstermektedir(örn.koloni üretkenliğinin daha iyi bir göstergesi). Aslında, hem işçi hem de kraliçe taraklar için...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
cuttlefish	Any		fresh/ as a bait
dace	Any		fresh/ as a bait
chichken heart	Any		fresh/ as a bait
plastic bag (polyethylene)	Any		as a flag
bamboo skewer	Any
industrial sewing thread	FUJIX Ltd.	King polyester, No.100
paint marker pen	Mitsubishi pencil	UNI, POSCA, PC5M
fishing rod	ANY
carrying box			made of wood
nest box			made of wood