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 העולם1. הם חשובים לשתול קהילות ולספק שירות האבקה חשוב לגידולים החקלאיים שהם מבקריםבהם 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 אנתרופוגניות5,6.
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 נוספים7,8,9,10. 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 שלהם13,14. 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
Representative Results
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…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לקולבי קרפנטר וספנסר מתיאס על עזרתם בעיצוב הדפסה בתלת-ממד. אנו מודים לאלן קלינגר על הסיוע בהפקת הצילום וליונתן ב. קוך על הסיוע בתיקונים. המימון ניתן על ידי יחידת המחקר, הניהול והמחקר השיטתי של משרד החקלאות האמריקאי.
Materials
| MakerBot Replicator+ | MakerBot | Model PABH65 | |
| MakerBot Tough Material | PLA Filament | various colors | |
| Nest Box | Biobest | Not sold publicly without bee purchase |
References
- Michener, C. D. . The bees of the world. , (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Thomson, D. Competitive interactions between the invasive European honey bee and native bumble bees. Ecology. 85 (2), 458-470 (2004).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Heinrich, B. . Bumblebee Economics. , (2004).
- Leonhart, S. D., Bluthgen, N. The same, but different: pollen foraging in honeybee and bumblebee colonies. Apidologie. 43, (2012).
- 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).
- 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).
- Spaethe, J., Weidenmüller, A. Size variation and foraging rate in bumblebees (Bombus terrestris). Insectes Sociaux. 49 (2), 142-146 (2002).
- 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).
- Chua, C. K., Leong, K. F. . 3D PRINTING AND ADDITIVE MANUFACTURING: Principles and Applications (with Companion Media Pack) of Rapid Prototyping. , (2014).
- Kearns, C. A., Inouye, D. W. . Techniques for Pollination Biologists. , (1993).
- 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).
- 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).
- Medler, J. T. A nest of Bombus huntii Greene (Hymenoptera: Apidae). Entomological News. 70, 179-182 (1959).
- Husband, R. W. Observation on colony of bumblebee species (Bombus spp). Great Lakes Entomologist. 10, 83-85 (1977).
- Buttermore, R. E. Observations of successful Bombus terrestris (L), (Hymenoptera: Apidae) colonies in Southern Tasmania. Australian Journal of Entomology. 36, 251-254 (1997).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hagbery, J., Nieh, J. C. Individual lifetime pollen and nectar foraging preferences in bumble bees. Naturwissenschaften. 99 (10), 821-832 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
