Name: a 3d printed pollen trap for bumble bee (bombus) hive entrances
Uploaded: 2020-07-09T14:30:00
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Agradecemos a Colby Carpenter e Spencer Mathias por sua ajuda no design de impressão 3D. Agradecemos a Ellen Klinger pela ajuda na produção das figuras fotográficas e jonathan B. Koch por prestar assistência com as revisões. O financiamento foi fornecido pela Unidade de Pesquisa de Biologia, Manejo e Sistemática de Insetos polinizador do USDA-ARS.

1. Imprimir estruturas de armadilhas de pólen
<ol><li>Baixe o arquivo STL apropriado para a caixa de ninho em que as abelhas estão aninhando (por exemplo, colmeias estilo Biobest ou Koppert, https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). Os arquivos estão disponíveis ao público, gratuitos para download e modificação pelo usuário final.</li>
	<li>Abra o arquivo STL no programa de impressora. Siga as instruções do fabricante da...

<ol>
	<li>Michener, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The bees of the world. , (2000).</li><li>Corbet, S. A., Williams, I. H., Osborne, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bees+and+the+pollination+of+crops+and+wild+flowers+in+the+European+Community.">Bees and the pollination of crops and wild flowers in the European Community.</a> Bee world. 72 (2), 47-59 (1991).</li><li>Cameron, S. 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H., Kremen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bumble+bees+selectively+use+native+and+exotic+species+to+maintain+nutritional+intake+across+highly+variable+and+invaded+floral+resource+pools.">Bumble bees selectively use native and exotic species to maintain nutritional intake across highly variable and invaded floral resource pools.</a> Ecological Entomology. 40, 471-478 (2015).</li><li>Harmon-Threatt, N. H., Valpine, P., Kremen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+resource+preferences+of+a+native+bumblebee:+the+effects+of+availability+and+use-availability+models+on+preference+estimates.">Estimating resource preferences of a native bumblebee: the effects of availability and use-availability models on preference estimates.</a> Oikos. , (2016).</li><li>Martin, A. 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(Hymenoptera: Apidae).</a> Environmental Entomology. 42 (2), 393-401 (2014).</li><li>Heinrich, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bumblebee Economics. , (2004).</li><li>Leonhart, S. D., Bluthgen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+same,+but+different:+pollen+foraging+in+honeybee+and+bumblebee+colonies.">The same, but different: pollen foraging in honeybee and bumblebee colonies.</a> Apidologie. 43, (2012).</li><li>Kriesell, L., Hilpert, A., Leonhardt, S. 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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+lifetime+pollen+and+nectar+foraging+preferences+in+bumble+bees.">Individual lifetime pollen and nectar foraging preferences in bumble bees.</a> Naturwissenschaften. 99 (10), 821-832 (2012).</li><li>Baur, A., Strange, J. P., Koch, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foraging+economics+of+the+Hunt+bumble+bee,+a+viable+pollinator+for+commercial+agriculture.">Foraging economics of the Hunt bumble bee, a viable pollinator for commercial agriculture.</a> Environmental Entomology. 48 (4), 799-806 (2019).</li><li>Winter, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> San Francisco. 33, (2006).</li><li>Ruz, L., Herrera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preliminary+observations+on+foraging+activities+of+Bombus+dahlbomii+and+Bombus+terrestris+(Hym:+Apidae)+on+native+and+non-native+vegetation+in+Chile.">Preliminary observations on foraging activities of Bombus dahlbomii and Bombus terrestris (Hym: Apidae) on native and non-native vegetation in Chile.</a> Acta Horticulturae. 561, 165-169 (2001).</li></ol>

A coleta de pólen das entradas de colônias de abelhas podem permitir uma variedade de estudos ecológicos e agrícolas. Identificar as fontes florais das quais as abelhas bumble coletam pólen fornece informações valiosas e insights sobre a diversidade de plantas que contribuem para a dieta geral de uma colônia19. Identificar a fonte de pólen tem implicações tanto para a produção agrícola quanto para estudos de serviços ecossistêmicos em terras silvestres12<sup...

As abelhas bumble(Bombus spp.) são grandes insetos robustos que são encontrados nas regiões temperadas, alpinas e árticas do mundo1. São importantes para plantar comunidades e fornecer importantes serviços de polinização para as culturas agrícolas que visitam2. Declínios recentes na abundância e distribuição de várias espécies trouxeram sua importância como polinizadores à vanguarda da conscientização pública3. Pesquisadores identificaram vários estressores que provavelmente estão contribuindo para o declínio populacional, incluindo a falta de recursos florais diversos e abundantes nos quais as abelhas se forragem4. Identificar de quais espécies de plantas as abelhas desossa permitem que pesquisadores e gestores de terras entendam como as abelhas podem estar respondendo a mudanças na disponibilidade de recursos, competição e distúrbios antropogênicos5,6.
Estudos que investigam as preferências de forrageamento de pólen de abelhas bumble são frequentemente conduzidos por pesquisadores capturando abelhas individuais forrageando flores e, em seguida, removendo as cargas de pólen corbicular de espécimes para posterior processamento e identificação7,8,9,10. Embora este método forneça uma visão de como uma espécie ou um conjunto de espécies de abelhas bumble utiliza os recursos em uma área7, é tempo de que as diferenças intensivas e potenciais nas preferências entre as colmeias não podem ser discernidas sem análises moleculares adicionais para identificar colônia de origem da abelha forrageiras11.
Para alguns estudos de dinâmica de forrageamento, deseja-se realizar os estudos em colônias individuais; no entanto, os ninhos de abelhas selvagens estão geralmente localizados no subsolo ou no nível do solo, tornando-os difíceis de localizar12. As colmeias de abelhas bumble produzidas comercialmente fornecem aos pesquisadores maior acesso e melhor controle experimental e a remoção do pólen dos trabalhadores ainda é conduzida principalmente pela captura de forasteiros à medida que retornam à colmeia e removem manualmente suas cargas de pólen corbicular13,14. A remoção de pólen à mão do corbicula de uma abelha é intensiva em tempo com baixo rendimento por hora de pólen especialmente nas entradas da colmeia onde a taxa de indagas de pólen que retornam pode ser baixa. Além disso, a remoção manual do pólen das abelhas pode resultar em picadas de trabalhadores perturbados.
Armadilhas de pólen têm sido usadas para remoção experimental de pólen de abelhas de mel por décadas15; ainda assim, um método passivo para remover pólen de abelhas bumble não foi desenvolvido. O principal obstáculo no desenvolvimento de um mecanismo para remover o pólen das abelhas inquecíveis que retornam é a grande variação do tamanho do trabalhador que existe em uma colônia de abelhasbumble 16. As armadilhas de pólen de abelhas são eficazes em grande parte porque o tamanho do trabalhador das abelhas não varia muito. Além disso, essas armadilhas requerem apenas pequenas manipulações após a instalação e não exigem que as abelhas sejam sacrificadas17. Isso é conseguido usando telas ou superfícies plásticas que desalojam o pólen das patas traseiras dos trabalhadores à medida que retornam à colmeia. Essas armadilhas removem apenas uma parte das cargas de pólen dos forasteiros que retornam e os vários desenhos desses resultam em eficiências variadas na coleta de pólen. À medida que o pólen é removido das pernas das abelhas, ele cai através de uma tela e em uma bacia de coleta à qual as abelhas não têm acesso, para que o pesquisador possa removê-lo com apenas pequenos distúrbios para a colmeia.
O objetivo do presente estudo é adaptar as técnicas utilizadas para a coleta de pólen das colmeias de abelhas de mel e aplicá-los em ninhos de abelhas bumble usando estruturas impressas em 3D e testar os desenhos de armadilhas em colônias de Bombus huntii. O processo de projeto seguiu as premissas de que as armadilhas deveriam ser baratas de produzir, adaptáveis a uma variedade de espécies de abelhas bumble, causar danos mínimos ou perturbação às abelhas, e que a taxa de remoção de pólen deve exceder a coleta manual de pólen. A tecnologia de impressão tridimensional é versátil, facilmente acessível e uma ferramenta econômica que permite aos pesquisadores replicar e modificar objetos para fins específicos18. A técnica aqui apresentada instrui o usuário a construir armadilhas de pólen e anexá-las a colônias de abelhas disponíveis comercialmente. As armadilhas não foram projetadas para serem usada com colônias selvagens. Essas armadilhas removem passivamente as cargas de pólen corbicular das patas traseiras do pólen carregando abelhas enquanto retornam às suas caixas de ninho.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:461px;" width="462">
	<colgroup>
		<col />
		<col span="2" />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:71px;">MakerBot Replicator+</td>
			<td style="width:87px;">MakerBot</td>
			<td style="width:87px;">Model PABH65</td>
			<td style="width:217px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:71px;">MakerBot Tough Material</td>
			<td style="width:87px;">PLA Filament</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td>various colors</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:71px;">Nest Box</td>
			<td style="width:87px;">Biobest</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td>Not sold publicly without bee purchase</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a 3d printed pollen trap for bumble bee (bombus) hive entrances

Para verificar as fontes vegetais das quais as abelhas se forragem para pólen, os indivíduos devem ser coletados para remover suas cargas de pólen corbicular para análise. Isso tem sido tradicionalmente feito por invasores de rede nas entradas do ninho ou nas flores, resfriando as abelhas no gelo, e depois removendo as cargas de pólen do corbiculado com fórceps ou um pincel. Este método é demorado e trabalhoso, pode alterar o comportamento normal de forragem, e pode resultar em incidentes de picada para o trabalhador que realiza a tarefa. Armadilhas de pólen, como as usadas em colmeias de abelhas, coletam pólen desalojando cargas de pólen corbicular das pernas dos trabalhadores enquanto passam pelas telas na entrada do ninho. As armadilhas podem remover uma grande quantidade de pólen de abelhas invasoras que retornam com mão-de-obra mínima, mas até o momento nenhuma armadilha está disponível para uso com colônias de abelhas. Os trabalhadores dentro de uma colônia de abelhas podem variar em tamanho tornando difícil adaptar esse mecanismo a colmeias de abelhas desarmadas comercialmente. Usando programas de design de impressão 3D, criamos uma armadilha de pólen que remove com sucesso as cargas de pólen corbicular das pernas de intrusos de abelhas bumble retornando. Este método reduz significativamente o tempo exigido pelos pesquisadores para coletar pólen de intrusos de abelhas que retornam à colônia. Apresentamos o projeto, resultados de testes de eficiência de remoção de pólen, e sugerimos áreas de modificações para os pesquisadores adaptarem armadilhas a uma variedade de espécies de abelhas ou desenhos de caixas de ninhos.

Oito diferentes desenhos de filtros de pólen foram testados para determinar sua eficácia e eficiência na remoção de cargas de pólen corbicular dos trabalhadores de abelhas bumble retornando. Todos os projetos foram bem sucedidos em remover pelo menos uma carga de pólen corbicular de um forasteiro retornando. No entanto, alguns foram encontrados para retardar os trabalhadores de sair ou entrar na colmeia ou não remover cargas de pólen(Tabela 1). Armadilhas de pólen com vários filtros foram tes...

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A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee Bombus Hive Entrances

Apresentamos um mecanismo não letal e automatizado para coletar pólen de trabalhadores de abelhas bumble(Bombus)que retornam a uma colmeia. Instruções para produzir, preparar, instalar e usar os dispositivos estão incluídas. Ao usar objetos impressos em 3D, a modificação no design foi oportuna, eficiente e permitiu uma rápida reviravolta para testes.

Uma armadilha de pólen impresso em 3D para entradas de colmeias de abelhas bumble(Bombus)

To verify the plant sources from which bumble bees forage for pollen, individuals must be collected to remove their corbicular pollen loads for analysis.  ...

Research

JoVE Journal

Biology

A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee (Bombus) Hive Entrances

Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

Medir a rigidez à flexão de células bacterianas Usando uma armadilha óptica

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic ...

Biologia

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Imunofluorescência combinados e FISH DNA em 3D preservado núcleos interfásicos para estudar mudanças na organização nuclear 3D

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