JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Bir kovana geri dönen bombus arısı(Bombus)işçilerinden polen toplamak için ölümcül olmayan ve otomatik bir mekanizma sunuyoruz. Cihazların üretimi, hazırlanması, kurulumu ve kullanılması için talimatlar dahildir. 3D baskılı nesneler kullanılarak, tasarımda değişiklik zamanında, verimli ve test için hızlı dönüş için izin verildi.

Özet

Polenler için bombus arılarının bulunduğu bitki kaynaklarını doğrulamak için, bireyler analiz için korbiküler polen yüklerini çıkarmak için toplanmalıdır. Bu geleneksel olarak yuva girişlerinde veya çiçeklerde yemlikleri ağlayarak, arıları buzda soğutarak ve daha sonra polen yüklerini korbilyolden forseps veya fırça ile çıkararak yapılmıştır. Bu yöntem zaman ve emek yoğundur, normal arama davranışını değiştirebilir ve görevi gerçekleştiren işçi için batma olaylarına neden olabilir. Bal arısı kovanlarında kullanılanlar gibi polen tuzakları, yuva girişindeki ekranlardan geçerken işçilerin bacaklarından korbiküler polen yüklerini yerinden sökerek polen toplar. Tuzaklar, büyük miktarda poleni en az emekle geri dönen forager arılardan uzaklaştırabilir, ancak bugüne kadar bombus arı kolonilerinde kullanılmak üzere böyle bir tuzak yoktur. Bombus arı kolonisi içindeki işçiler boyut olarak değişebilir, bu da girişlerin boyut seçimini ticari olarak yetiştirilen bombus arı kovanlarına uyarlamayı zorlaştırır. 3D baskı tasarım programlarını kullanarak, dönen bombus arısı yemlerinin bacaklarındaki korbiküler polen yüklerini başarıyla kaldıran bir polen tuzağı oluşturduk. Bu yöntem, koloniye geri dönen bombus arısı yemliklerinden polen toplamak için araştırmacıların gerektirdiği süreyi önemli ölçüde azaltır. Polen giderme verimlilik testlerinin tasarımını, sonuçlarını sunuyoruz ve araştırmacıların tuzakları çeşitli bombus arısı türlerine veya yuva kutusu tasarımlarına uyarlamaları için değişiklik alanları öneriyoruz.

Giriş

Bombus arıları(Bombus spp.), dünyanın ılıman, alp ve kutup bölgelerinde bulunan büyük sağlam böceklerdir1. Toplumları dikmek ve ziyaret ettikleri tarımsal ürünler için önemli tozlaşma hizmeti sağlamak içinönemlidirler 2. Birkaç türün bolluğunda ve dağılımında son zamanlarda meydana gelen düşüşler, tozlayıcılar olarak önemini kamuoyunun farkındalığının ön plana çıkardığını3. Araştırmacılar, bombus arılarının4. Hangi bitki türlerinin bombus arılarının yem olduğunu belirlemek, araştırmacıların ve arazi yöneticilerinin bombus arılarının kaynak kullanılabilirliği, rekabet ve antropojenik bozukluklardaki değişikliklere nasıl tepki verdiğini anlamalarını sağlar5,6.

Bombus arılarının polen arama tercihlerini araştıran çalışmalar genellikle araştırmacılar tarafından çiçeklerde yiyecek arayan bireysel arıları yakalar ve daha sonra daha fazla işlem ve tanımlama için numunelerden korbiküler polen yüklerini çıkarır 7,8,9,10. Bu yöntem, bir türün veya bombus arı türlerinin bir montajının bir alandaki kaynakları nasıl kullandığına dair fikirsağlarken 7, zaman yoğundur ve kovanlar arasındaki tercihlerdeki potansiyel farklılıklar, yem arısının köken kolonisini tanımlamak için ek moleküler analizler olmadan ayırt edilemez11.

Dinamiklerin aleni olduğu bazı çalışmalar için, çalışmaların bireysel kolonilerde yürütülmesi arzu edilir; bununla birlikte, yabani bombus arı yuvaları genellikle yeraltında veya zemin seviyesinde bulunur ve12'yibulmalarını zorlaştırır. Ticari olarak üretilen bombus arı kovanları araştırmacılara daha fazla erişim ve daha iyi deneysel kontrol sağlar ve polenlerin işçilerden uzaklaştırılması, kovana geri dönerken yemlikleri yakalayarak ve korbiküler polen yüklerini manuel olarak çıkararak halagerçekleştirilir 13,14. Polenlerin bir arının korbikomundan elle çıkarılması, özellikle polenlerin geri dönme oranının düşük olabileceği kovan girişlerinde saatlik düşük polen verimi ile zaman yoğundur. Ek olarak, polenlerin arılardan manuel olarak çıkarılması, rahatsız işçilerin sokmalarına neden olabilir.

Polen tuzakları on yıllardır bal arılarından polenlerin deneysel olarak uzaklaştırılması için kullanılmaktadır15; ancak, polenleri bombus arılarından çıkarmak için pasif bir yöntem geliştirilmemiştir. Polenleri geri dönen forager bombus arılarından uzaklaştırmak için bir mekanizma geliştirmenin önündeki birincil engel, bombus arı kolonisinde bulunan büyük işçi boyutlarının varyasyonudur16. Bal arısı polen tuzakları büyük ölçüde etkilidir, çünkü bal arısı işçi büyüklüğü çok fazla değişmez. Ek olarak, bu tuzaklar kurulumdan sonra sadece küçük manipülasyonlar gerektirir ve arıların kurban edilmesi gerekmez17. Bu, kovana geri dönen işçilerin arka ayaklarındaki polenleri yerinden çıkan ekranlar veya plastik yüzeyler kullanılarak elde edilir. Bu tuzaklar, polen yüklerinin sadece bir kısmını geri dönen yemliklerden uzaklaştırır ve bunların çeşitli tasarımları polen toplamada çeşitli verimliliklere neden olan çeşitli verimliliklere neden olandır. Polen arı bacaklarından çıkarıldığında, bir ekrandan ve arıların erişemeyeceği bir toplama havzasına düşer, böylece araştırmacı kovana sadece küçük bir rahatsızlıkla çıkarabilir.

Bu çalışmanın amacı, bal arısı kovanlarından polen toplamak için kullanılan teknikleri uyarlamak ve 3D baskılı yapılar kullanarak bombus arı yuvalarına uygulamak ve tuzak tasarımlarını Bombus huntiikolonileri üzerinde test etmektir. Tasarım süreci, tuzakların üretilmesi ucuz olması, çeşitli bombus arısı türlerine uyarlanabilen, arılara minimum zarar veya rahatsızlık vermesi ve polen çıkarma oranının polenlerin el toplamasını aşması gerektiği varsayımlarını takip etti. Üç boyutlu baskı teknolojisi çok yönlüdür, kolayca erişilebilir ve araştırmacıların nesneleri belirli amaçlarla çoğaltmasına ve değiştirmesine izin sağlayan uygun maliyetli bir araçtır18. Burada sunulan teknik, kullanıcıya polen tuzakları oluşturmasını ve bunları ticari olarak mevcut bombus arı kolonilerine takmasını söyler. Tuzaklar vahşi kolonilerle kullanılmak üzere tasarlanmamıştır. Bu tuzaklar, yuva kutularına döndüklerinde bombus arıları taşıyan polenlerin arka ayaklarındaki korbiküler polen yüklerini pasif olarak çıkarır.

Protokol

1. Polen bindirme yapılarını yazdır

  1. Bombus arılarının yuva yaptığı yuva kutusu için uygun STL dosyasını indirin (örneğin, Biobest veya Koppert tarzı kovanlar, https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). Dosyalar, son kullanıcı tarafından indirilmek ve değiştirilmek üzere ücretsiz olarak herkese açıktır.
  2. STL dosyasını yazıcı programında açın. Dört bindirme bileşeni oluşturmak için yazıcı üreticisinin yönergelerini izleyin.
    NOT: Tuzak gövdesinin yazdırabilmesi için yaklaşık 3 saat, yakalama havzasının yazdırabilmesi için 2 saat ve filtre ve bindirme kapatma kesici ucunun yazdırabilmesi için her biri 30 dakika izin verin. Tuzak gövde boyutu 6 cm x 3,8 cm x 7 cm'dir.

2. Polen tuzak montajı

  1. Tuzak gövdesi ile basılan destek yapılarını çıkarın ve tuzak gövdesinin elek yapısınınkiler de dahil olmak üzere havzayı yakalayın (Şekil 1).
  2. Bir arının filtre deliklerinde hareket etmesini engelleyebilecek polen filtresinin yükseltilmiş kenarlarını geçen plastik iplikçikleri temizlemek için el matkabına monte edilmiş 3/16 in. (0,476 cm) matkap ucu kullanın. Polen filtresinin düz tarafındaki tümsekleri veya yükseltilmiş kenarları eşitlemek için bir kutu kesme jilet ve zımpara kağıdı kullanın.
  3. Plastik filtreyi tuzak gövdesinin bir tarafından hafifçe iterek polen filtresini tuzak gövdesine yerleştirin. Tuzağın sol tarafı yükseltilmiş filtre konilerinin geçişini karşılamak için daha büyük bir açıklığa sahip olduğu için filtre yalnızca bir şekilde sığacaktır.
    1. Yan yarıklar polen filtresinin sorunsuz bir şekilde kayamayacağı kadar küçükse, bir jilet veya bir seferde küçük plastik kısımlarını çıkarabilen başka bir aletle tuzak gövdesindeki yarıktan yeterince plastik kazıyın. Polen filtresi ile tuzak gövdesi arasında en fazla 2 mm boşluk olacak şekilde polen filtresinin yerine güvenli bir şekilde uyduğundan emin olun.
  4. Tuzak gövdesinin altındaki yükseltilmiş kenarları yakalama havzasının üstündeki oluğa kaydırarak yakalama havzasını tuzak gövdesine takın. Yakalama havzası doğrudan tuzak gövdesinin elek bölgesinin altına konumlandırılmalıdır (Şekil 1A\u2012E).
  5. Yakalama havzasının tuzak gövdesinden düzgün bir şekilde yerleştirilmesini ve çıkarılmasını sağlamak için plastiği keserek veya zımparalayarak uygun değişiklikleri yapın. Yakalama havzasının yerleştirilmesi polen filtresini yerine sabitler ve yakalama havzası çıkarılana kadar çıkarılamaz ve yakalama havzası yerindeyken polen filtresi takılamaz.
    NOT: Birden fazla kovan birbirine yakın yerleştirilirse, her kovana tuzak gövdesinin benzersiz bir renk kombinasyonunu sağlamak, çeşitli yönelimli kovanları dağıtmanın yanı sıra havza ve polen filtre yapılarını yakalamak, geri dönen işçilerin yuvalarını bulmasına yardımcı olacaktır.

3. Bombus arısı kolonisi hazırlığı

  1. Kolonileri dağıtmadan önce polen beslemeyi durdurun 24\u201248 h. Bu, işçilerin depolanan polenleri kullanmalarına ve polen aramak için yuvadan ayrılmalarını teşvik etmelerine neden olacaktır.
  2. Tuzak takılırken arıların kaçmasını önlemek için filtre yuvasına bir tuzak kapatma kesici ucu yerleştirerek kovan tuzak gövdesini kuruluma hazırlayın.
  3. Arıların uçmasını önlemek için kırmızı ışık altında çalışarak plastik yuva kutusunu karton dış kutudan kaldırın.
  4. Yuvanın önündeki plastik yuva girişini bulun. Yuva tedarikçisine bağlı olarak iki giriş stili vardır: Koppert tarzı kutular (adım 3.5) ve Biobest tarzı kutular (adım 3.6).
  5. Koppert tarzı kovan girişleri için polen tuzağını her iki giriş deliği açılana kadar giriş sekmesine çekerek yuva girişine monte edin.
    1. Polen tuzağının iki tüpünü giriş deliklerine yerleştirin, polen tuzağının eleklerinin altta olmasını sağlayın. Polen tuzağını yerinde sabitlemek için plastik giriş sekmesini hafifçe aşağı itin.
  6. Polen tuzağını Biobest tarzı kovan girişlerine takmak için, plastik giriş cihazını yuva kutusundan hafifçe çıkarmak için düz bir kafa tornavida kullanın. Polen tuzağı yuvaya sıkıca karşı olana kadar polen tuzağını yuva giriş deliklerine yerleştirin (Şekil 1E).
    1. Tuzak, gerekirse yuva kutusuyla temas ettiği teyp veya hızlı kuru tutkal kullanarak yuvaya sabitleyin.
  7. Plastik yuva kutusunu karton kutuya geri verin. Polen tuzağını yerleştirmek için kartonun kesilmesi gerekebilir.

4. Yuvaların dağıtımı

  1. Yuva kutularını çalışma alanına yerleştirin. Toplanan polenlerin kalitesini ve miktarını olumsuz yönde etkileyebileceğinden, yağıştan ve rüzgar için ankrajdan korunmak için kapak sağlayın. Aşırı ısınmayı azaltmak için seralara yerleştirilen kovanları yeterli güneş örtüsü ile sağlayın.
  2. Arıların serbestçe yem atmasını sağlamak için tuzak kapatma kesici uçlarını tuzak gövdesinden çıkarın, böylece yemciler kendilerini çevredeki alan ve yuvalarının konumu ile yönlendirebilirler. Oryantasyon uçuş süresi normal koşullarda 24 saat içinde tamamlanmalıdır.

5. Polen koleksiyonu

  1. Tuzağı devreye sokmak için polen filtresini filtre yuvasına kaydırın ve güvenli bir şekilde yerinde olduğundan emin olun.
  2. Yakalama havzasını, tamamen kapanana kadar önden tuzak gövdesine kaydırarak takın. Yakalama havzası aşırı gevşekse veya tuzak gövdesiden düşerse, tuzak gövdesine sabitlemek için bir lastik bant kullanın.
  3. Polen filtre deliklerinin arıları barındıracak kadar büyük olduğundan emin olmak için ilk dağıtımda polen tuzağına giren ve çıkan arıları gözlemleyin.
    1. Çalışanlar polen filtresinden geçemezse, filtreyi çıkarın ve delik boyutlarını artırmak için 3/16 in.'den (0,476 cm) daha büyük matkap uçlarını kullanın. Bunu sıralı bir şekilde yapın, delik çapını her seferinde 1/32 in. (0,079 cm) artırın, çünkü çok büyük delikler herhangi bir polen toplamaz.
    2. Arılar filtreden geçtikten sonra, polenlerin tekrar girildikten sonra çıkarıldığından emin olmak için girişi gözlemlemeye devam edin.
      NOT: Arılar, polen filtre delikleri olsa da, özellikle ilk birkaç kez geçerken hareket etmekte biraz zorluk çekmelidir. Çok kolay geçerlerse, polen korbisülden yerinden olmayabilir.
  4. Polen toplamanın belirlenen döneminden sonra, yakalama havzasını sür ve tuzak gövdesinden çıkarın.
  5. Polen yüklerini deneysel tasarımınıza göre işleyin.
  6. İşçilerin bir sonraki polen toplama dönemine kadar serbestçe yemlenebilmeleri için polen filtresini çıkarın. Tuzak gövdesi deney süresince kovana bağlı kalabilir.
    NOT: Polen tuzakları, araştırmacı bir koloniden polen toplamak istediği sürece devreye girmiş olabilir. Bununla birlikte, polen tuzaklarının bir haftada 24 saatin üzerinde konuşlandırılması, bir kovanda ve geri zekalı koloni gelişiminde yavrunun açlığına neden olabilir.

Sonuçlar

Sekiz farklı polen filtresi tasarımı, dönen bombus arısı çalışanlarından korbiküler polen yüklerinin giderilmesinde etkinliklerini ve verimliliklerini belirlemek için test edilmiştir. Tüm tasarımlar, geri dönen bir forager'dan en az bir korbiküler polen yükünü çıkarmada başarılı oldu. Bununla birlikte, bazılarının işçilerin kovandan ayrılmasını veya girmesine engel olduğu veya polen yüklerini kaldıramadığı bulunmuştur(Tablo 1). Çeşitli filtrelere sahip polen tu...

Tartışmalar

Bombus arısı kolonisi girişlerinden polen toplanması, çeşitli ekolojik ve tarımsal çalışmalara izin verebilir. Bombus arılarının polen topladığı çiçek kaynaklarının belirlenmesi, bir koloninin genel diyetine katkıda bulunan bitkilerin çeşitliliği hakkında değerli bilgiler ve içgörü sağlar19. Polen kaynağının belirlenmesinin hem tarımsal üretim hem de vahşi topraklarda ekosistem hizmetlerinin çalışmaları üzerinde etkileri vardır12

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

Colby Carpenter ve Spencer Mathias'a 3D baskı tasarımındaki yardımları için teşekkür ederiz. Fotoğraf figürlerinin üretilmesinde yardımcı olan Ellen Klinger'a ve revizyonlar konusunda yardım sağladığı için Jonathan B. Koch'a teşekkür ederiz. Fon USDA-ARS-Tozlaşan Böcek Biyolojisi, Yönetimi ve Sistematiği Araştırma Birimi tarafından sağlanmıştır.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
MakerBot Replicator+MakerBotModel PABH65
MakerBot Tough MaterialPLA Filamentvarious colors
Nest BoxBiobestNot sold publicly without bee purchase

Referanslar

  1. Michener, C. D. . The bees of the world. , (2000).
  2. Corbet, S. A., Williams, I. H., Osborne, J. L. Bees and the pollination of crops and wild flowers in the European Community. Bee world. 72 (2), 47-59 (1991).
  3. Cameron, S. A., et al. Patterns of widespread decline in North American bumble bees. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (2), 662-667 (2011).
  4. Goulson, D., Nicholls, E., Botías, C., Rotheray, E. L. Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 347 (6229), 1255957 (2015).
  5. Jha, S., Stefanovich, L. E. V., Kremen, C. Bumble bee pollen use and preference across spatial scales in human-altered landscapes. Ecological Entomology. 38 (6), 570-579 (2013).
  6. Thomson, D. Competitive interactions between the invasive European honey bee and native bumble bees. Ecology. 85 (2), 458-470 (2004).
  7. Kleijn, D., Raemakers, I. A retrospective analysis of pollen host plant use by stable and declining bumble bee species. Ecology. 89 (7), 1811-1823 (2008).
  8. Harmon-Threatt, N. H., Kremen, C. Bumble bees selectively use native and exotic species to maintain nutritional intake across highly variable and invaded floral resource pools. Ecological Entomology. 40, 471-478 (2015).
  9. Harmon-Threatt, N. H., Valpine, P., Kremen, C. Estimating resource preferences of a native bumblebee: the effects of availability and use-availability models on preference estimates. Oikos. , (2016).
  10. Martin, A. P., Carreck, N. M. L., Swain, J. L., Goulson, D. A modular system for trapping and mass-marking bumblebees: applications for studying food choice and foraging range. Apidologie. 37, (2006).
  11. Saifuddin, M., Jha, S. Colony-level variation in pollen collection and foraging preferences among wild-caught bumble bees. (Hymenoptera: Apidae). Environmental Entomology. 42 (2), 393-401 (2014).
  12. Heinrich, B. . Bumblebee Economics. , (2004).
  13. Leonhart, S. D., Bluthgen, N. The same, but different: pollen foraging in honeybee and bumblebee colonies. Apidologie. 43, (2012).
  14. Kriesell, L., Hilpert, A., Leonhardt, S. D. Different but the same: bumblebee species collect pollen of different plant sources but similar amino acid profiles. Apidologie. 48, 102-116 (2017).
  15. Al-Tikrity, W. S., Benton, A. W., Hillman, R. C., Clarke, W. W. The relationship between the amount of unsealed brood in honeybee colonies and their pollen collection. Journal of Apicultural Research. 11 (1), 9-12 (1972).
  16. Spaethe, J., Weidenmüller, A. Size variation and foraging rate in bumblebees (Bombus terrestris). Insectes Sociaux. 49 (2), 142-146 (2002).
  17. Goodwin, R. M., Perry, J. H. Use of pollen traps to investigate the foraging behaviour of honey bee colonies in kiwifruit. New Zealand Journal of Crop and Horticulture Science. 20 (1), 23-26 (1992).
  18. Chua, C. K., Leong, K. F. . 3D PRINTING AND ADDITIVE MANUFACTURING: Principles and Applications (with Companion Media Pack) of Rapid Prototyping. , (2014).
  19. Kearns, C. A., Inouye, D. W. . Techniques for Pollination Biologists. , (1993).
  20. Velthuis, H. H., van Doorn, A. A century of advances in bumblebee domestication and the economic and environmental aspects of its commercialization for pollination. Apidologie. 37 (4), 421-451 (2006).
  21. Moisan-Deserres, J., Girard, M., Chagnon, M., Fournier, V. Pollen loads and specificity of native pollinators of lowbush blueberry. Journal of Economic Entomology. 107 (3), 1156-1162 (2014).
  22. Medler, J. T. A nest of Bombus huntii Greene (Hymenoptera: Apidae). Entomological News. 70, 179-182 (1959).
  23. Husband, R. W. Observation on colony of bumblebee species (Bombus spp). Great Lakes Entomologist. 10, 83-85 (1977).
  24. Buttermore, R. E. Observations of successful Bombus terrestris (L), (Hymenoptera: Apidae) colonies in Southern Tasmania. Australian Journal of Entomology. 36, 251-254 (1997).
  25. Goulson, D., Peat, J., Stout, J. C., Tucker, J., Darvill, B. Can alloethism in workers of the bumblebee, Bombus terrestris, be explained in terms of foraging efficiency. Animal Behaviour. 64 (1), 123-130 (2002).
  26. Couvillon, M. J., Jandt, J. M., Duong, N. H. I., Dornhaus, A. Ontogeny of worker body size distribution in bumble bee (Bombus impatiens) colonies. Ecological Entomology. 35 (4), 424-435 (2010).
  27. Russell, A. L., Morrison, S. J., Moschonas, E. H., Papaj, D. R. Patterns of pollen and nectar foraging specialization by bumblebees over multiple timescales using RFID. Scientific Reports. 7 (1), 1-13 (2017).
  28. Hagbery, J., Nieh, J. C. Individual lifetime pollen and nectar foraging preferences in bumble bees. Naturwissenschaften. 99 (10), 821-832 (2012).
  29. Baur, A., Strange, J. P., Koch, J. B. Foraging economics of the Hunt bumble bee, a viable pollinator for commercial agriculture. Environmental Entomology. 48 (4), 799-806 (2019).
  30. Winter, K., et al. Importation of non-native bumble bees into North America: potential consequences of using Bombus terrestris and other non-native bumble bees for greenhouse crop pollination in Canada, Mexico, and the United States. San Francisco. 33, (2006).
  31. Ruz, L., Herrera, R. Preliminary observations on foraging activities of Bombus dahlbomii and Bombus terrestris (Hym: Apidae) on native and non-native vegetation in Chile. Acta Horticulturae. 561, 165-169 (2001).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

BiyolojiSay 161Bombuspolen tuza3D baskl mc l olmayan rneklemepolen arama

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır