A 3D فخ حبوب اللقاح المطبوعة للنحلة تلعثم (بومبوس) مداخل خلية
Summary
نقدم آلية غير قاتلة وآلية لجمع حبوب اللقاح من النحلة التلعثم(بومبوس)العمال العائدين إلى خلية. يتم تضمين تعليمات لإنتاج وإعداد وتركيب واستخدام الأجهزة. باستخدام كائنات مطبوعة ثلاثية الأبعاد، كان تعديل التصميم في الوقت المناسب وفعالا ويسمح بتحول سريع للاختبار.
Abstract
للتحقق من مصادر النبات التي من النحل العلف تلعثم لحبوب اللقاح، يجب جمع الأفراد لإزالة حمولات حبوب اللقاح القشرية للتحليل. وقد تم ذلك تقليديا عن طريق المعاوضة الأعلاف عند مداخل العش أو على الزهور، تقشعر لها الأبدان النحل على الجليد، ومن ثم إزالة الأحمال حبوب اللقاح من corbiculae مع ملقط أو فرشاة. هذه الطريقة هي الوقت والعمالة الكثيفة، قد يغير سلوك الأعلاف العادي، ويمكن أن يؤدي إلى حوادث لاذعة للعامل أداء المهمة. تجمع فخاخ حبوب اللقاح، مثل تلك المستخدمة على خلايا نحل العسل، حبوب اللقاح عن طريق إزاحة أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل العمال أثناء مرورهم عبر الشاشات عند مدخل العش. يمكن إزالة الفخاخ كمية كبيرة من حبوب اللقاح من النحل مزورة العودة مع الحد الأدنى من العمل، ولكن حتى الآن لا يوجد مثل هذا الفخ متاح للاستخدام مع مستعمرات النحل تلعثم. يمكن أن يختلف العمال داخل مستعمرة النحل التلعثم في الحجم مما يجعل اختيار حجم المداخل من الصعب تكييف هذه الآلية لخلايا النحل التلعثم التي تربى تجاريا. باستخدام برامج تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أنشأنا فخ حبوب اللقاح الذي يزيل بنجاح أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل الأعلاف النحلة التلعثم العائدين. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من مقدار الوقت الذي يتطلبه الباحثون لجمع حبوب اللقاح من الأعلاف النحلية التي تعود إلى المستعمرة. نقدم التصميم ونتائج اختبارات كفاءة إزالة حبوب اللقاح ، ونقترح مجالات التعديلات للمحققين لتكييف الفخاخ مع مجموعة متنوعة من أنواع النحل التلعثم أو تصاميم صناديق العش.
Introduction
النحل التلعثم(بومبوس spp.) هي الحشرات القوية الكبيرة التي توجد في جميع أنحاء المناطق المعتدلة وجبال الألب والقطب الشمالي من العالم1. وهي مهمة لزراعة المجتمعات المحلية وتقديم خدمة تلقيح هامة للمحاصيل الزراعية التي يزورونها2. وقد جلبت الانخفاضات الأخيرة في وفرة وتوزيع العديد من الأنواع أهميتها كملقحات إلى صدارة الوعي العام3. وقد حدد الباحثون العديد من الضغوطات التي من المرجح أن تسهم في انخفاض عدد السكان بما في ذلك عدم وجود موارد نباتية متنوعة وفيرة على النحل التي تلعثم العلف4. تحديد الأنواع النباتية التي تلعثم النحل العلف من يسمح للباحثين ومديري الأراضي لفهم كيف النحل تلعثم قد يكون الاستجابة للتغيرات في توافر الموارد، والمنافسة، والاضطرابات البشريةالمنشأ 5،6.
وغالبا ما تجرى الدراسات التي تحقق في تفضيلات الأعلاف حبوب اللقاح من النحل تلعثم من قبل الباحثين اصطياد النحل الفردية العلف في الزهور، ومن ثم إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من العينات لمزيد من المعالجة وتحديد7،8،9،10. في حين أن هذه الطريقة توفر نظرة ثاقبة في كيفية استخدام الأنواع أو تجميع أنواع النحل التلعثم الموارد في منطقة7، فقد حان الوقت المكثف والاختلافات المحتملة في التفضيلات بين خلايا النحل لا يمكن تمييزها دون تحليلات جزيئية إضافية لتحديد مستعمرة المنشأ للنحل الأعلاف11.
بالنسبة لبعض الدراسات لديناميات الأعلاف ، من المرغوب فيه إجراء الدراسات في المستعمرات الفردية ؛ ومع ذلك ، تقع أعشاش النحل البرية بشكل عام تحت الأرض أو على مستوى الأرض مما يجعل من الصعب تحديد موقع12. خلايا النحل المنتجة تجاريا توفر للباحثين زيادة الوصول والتحكم التجريبي أفضل وإزالة حبوب اللقاح قبالة العمال لا يزال يجري في المقام الأول عن طريق التقاط الأعلاف لأنها تعود إلى الخلية وإزالة يدويا على الأحمال حبوب اللقاح القشرية13,14. إزالة حبوب اللقاح باليد من القشرية من النحل هو الوقت المكثف مع انخفاض العائد في الساعة من حبوب اللقاح وخاصة عند مداخل الخلية حيث قد يكون معدل العائدين الأعلاف حبوب اللقاح منخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي إزالة حبوب اللقاح يدويا من النحل إلى لسعات من العمال المضطربين.
وقد استخدمت الفخاخ حبوب اللقاح لإزالة تجريبية من حبوب اللقاح من نحل العسل لعقود15; ومع ذلك ، لم يتم تطوير طريقة سلبية لإزالة حبوب اللقاح من النحل التلعثم. العقبة الرئيسية في تطوير آلية لإزالة حبوب اللقاح من النحل الأعلاف العائدة هو الاختلاف الكبير في أحجام العمال الموجودة في مستعمرة النحلتلعثم 16. فخاخ حبوب اللقاح نحل العسل فعالة إلى حد كبير لأن حجم عامل نحل العسل لا يختلف كثيرا. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب هذه الفخاخ التلاعب طفيفة فقط بعد التثبيت ولا تتطلب النحل أن يضحي17. ويتحقق ذلك باستخدام الشاشات أو الأسطح البلاستيكية التي تطرد حبوب اللقاح من الساقين الخلفيتين للعمال عند عودتهم إلى الخلية. هذه الفخاخ إزالة سوى جزء من الأحمال حبوب اللقاح من الأعلاف العائدين والتصاميم المختلفة لتلك النتائج في كفاءة متنوعة في جمع حبوب اللقاح. كما يتم إزالة حبوب اللقاح من الساقين النحل، فإنه يقع من خلال شاشة وإلى حوض جمع النحل التي لا يمكن الوصول إليها، بحيث يمكن للباحث إزالته مع اضطراب طفيف فقط إلى الخلية.
الغرض من هذه الدراسة هو تكييف التقنيات المستخدمة لجمع حبوب اللقاح من خلايا نحل العسل وتطبيقها على أعشاش النحل التلعثم باستخدام الهياكل المطبوعة 3D واختبار تصاميم فخ على مستعمرات Huntii بومبوس. واتبعت عملية التصميم الافتراضات القائلة بأن الفخاخ ينبغي أن تكون غير مكلفة لإنتاجها، وقابلة للتكيف مع مجموعة متنوعة من أنواع النحل التلعثم، وتسبب الحد الأدنى من الضرر أو الاضطراب للنحل، وأن معدل إزالة حبوب اللقاح ينبغي أن يتجاوز جمع اليد من حبوب اللقاح. تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة الاستخدامات، ويمكن الوصول إليها بسهولة، وأداة فعالة من حيث التكلفة تسمح للباحثين بتكرار وتعديل الكائنات لأغراض محددة18. التقنية المعروضة هنا ترشد المستخدم إلى بناء مصائد حبوب اللقاح وإرفاقها بمستعمرات النحل المتاحة تجاريا. لم يتم تصميم الفخاخ لاستخدامها مع المستعمرات البرية. هذه الفخاخ إزالة سلبية الأحمال حبوب اللقاح القشرية من الساقين الخلفيتين من حبوب اللقاح تحمل النحل تلعثم لأنها تعود إلى صناديق عشها.
Protocol
Representative Results
Discussion
يمكن أن تسمح مجموعة حبوب اللقاح من مداخل مستعمرة النحل المتلعثم بمجموعة متنوعة من الدراسات البيئية والزراعية. تحديد مصادر الأزهار التي النحل تلعثم جمع حبوب اللقاح يوفر معلومات قيمة والبصيرة في تنوع النباتات التي تسهم في النظام الغذائي العام للمستعمرة19. تحديد مصدر حبوب اللق?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر كولبي كاربنتر وسبنسر ماتياس على مساعدتهما في تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد. نشكر إلين كلينغر على المساعدة في إنتاج الأرقام الفوتوغرافية وجوناثان ب. كوخ على تقديم المساعدة في التنقيحات. تم توفير التمويل من قبل وزارة الزراعة الأمريكية -ARS-تلقيح بيولوجيا الحشرات وإدارتها ووحدة أبحاث المنهجيات.
Materials
| MakerBot Replicator+ | MakerBot | Model PABH65 | |
| MakerBot Tough Material | PLA Filament | various colors | |
| Nest Box | Biobest | Not sold publicly without bee purchase |
Referenzen
- 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).
