Una trappola per polline stampata in 3D per gli ingressi dell'alveare di Bombble Bee(Bombus)
Summary
Presentiamo un meccanismo non letale e automatizzato per raccogliere il polline dai lavoratori dei bombi(Bombus)che ritornano in un alveare. Sono incluse le istruzioni per la produzione, la preparazione, l’installazione e l’utilizzo dei dispositivi. Utilizzando oggetti stampati in 3D, la modifica del progetto è stata tempestiva, efficiente e ha consentito tempi di consegna rapidi per i test.
Abstract
Per verificare le fonti vegetali da cui i bombi si foraggiano per il polline, gli individui devono essere raccolti per rimuovere i loro carichi di polline corbicolare per l’analisi. Questo è stato tradizionalmente fatto facendo rete ai raccoglitori agli ingressi del nido o sui fiori, raffreddando le api sul ghiaccio e quindi rimuovendo i carichi di polline dalle corbicole con una pince o un pennello. Questo metodo richiede tempo e lavoro, può alterare il normale comportamento di foraggiamento e può causare incidenti pungenti per il lavoratore che esegue l’attività. Le trappole per polline, come quelle utilizzate sugli alveari delle api da miele, raccolgono il polline rimuovendo i carichi di polline corbicolare dalle gambe dei lavoratori mentre passano attraverso gli schermi all’ingresso del nido. Le trappole possono rimuovere una grande quantità di polline dalle api forager di ritorno con un lavoro minimo, ma ad oggi nessuna trappola di questo tipo è disponibile per l’uso con colonie di bombi. I lavoratori all’interno di una colonia di bombi possono variare di dimensioni rendendo difficile la selezione delle dimensioni degli ingressi per adattare questo meccanismo agli alveari di bombi allevati commercialmente. Utilizzando programmi di progettazione di stampa 3D, abbiamo creato una trappola per polline che rimuove con successo i carichi di polline corbicolare dalle gambe dei raccoglitori di bombi di ritorno. Questo metodo riduce significativamente la quantità di tempo richiesta dai ricercatori per raccogliere il polline dai raccoglitori di bombi che ritornano alla colonia. Presentiamo il design, i risultati dei test di efficienza di rimozione del polline e suggeriamo aree di modifica per gli investigatori per adattare le trappole a una varietà di specie di bombi o progetti di cassette nido.
Introduction
I bombi (Bombus spp.) sono grandi insetti robusti che si trovano nelle regioni temperate, alpine e artiche del mondo1. Sono importanti per le comunità vegetali e forniscono un importante servizio di impollinazione per le colture agricole che visitano2. Il recente declino dell’abbondanza e della distribuzione di diverse specie ha portato la loro importanza come impollinatori in prima linea nella consapevolezza pubblica3. I ricercatori hanno identificato diversi fattori di stress che probabilmente contribuiscono al declino della popolazione, tra cui la mancanza di risorse floreali diverse e abbondanti su cui i bombi si nutrono4. Identificare da quali specie vegetali i bombi si foraggiano consente ai ricercatori e ai gestori del territorio di capire come i bombi possono rispondere ai cambiamenti nella disponibilità delle risorse, nella competizione e nei disturbi antropogenici5,6.
Gli studi che indagano le preferenze di foraggiamento del polline dei bombi sono spesso condotti da ricercatori che catturano singole api che si foraggiano ai fiori e quindi rimuovono i carichi di polline corbicolare dai campioni per un’ulteriore elaborazione e identificazione7,8,9,10. Mentre questo metodo fornisce informazioni su come una specie o un assemblaggio di specie di bombi utilizza le risorse in un’area7, è dispendioso in termini di tempo e le potenziali differenze nelle preferenze tra gli alveari non possono essere individuate senza ulteriori analisi molecolari per identificare la colonia di origine dell’ape foraggiatrice11.
Per alcuni studi di dinamica del foraggiamento, si desidera condurre gli studi presso singole colonie; tuttavia, i nidi di bombi selvatici si trovano generalmente sottoterra o a livello del suolo, il che li rende difficili da individuare12. Gli alveari di bombi prodotti commercialmente forniscono ai ricercatori un maggiore accesso e un migliore controllo sperimentale e la rimozione del polline dai lavoratori è ancora condotta principalmente catturando i raccoglitori mentre tornano all’alveare e rimuovendo manualmente i loro carichi di polline corbicolare13,14. La rimozione del polline a mano dalla corbicola di un’ape richiede molto tempo con una bassa resa oraria di polline, specialmente agli ingressi dell’alveare dove il tasso di ritorno dei raccoglitori di polline può essere basso. Inoltre, la rimozione manuale del polline dalle api può provocare punture da parte di lavoratori disturbati.
Le trappole di polline sono state utilizzate per la rimozione sperimentale del polline dalle api mellifere per decenni15; tuttavia, non è stato sviluppato un metodo passivo per rimuovere il polline dai bombi. L’ostacolo principale nello sviluppo di un meccanismo per rimuovere il polline dai bombi raccoglitori di ritorno è la grande variazione delle dimensioni dei lavoratori che esistono in una colonia di bombi16. Le trappole per il polline delle api da miele sono efficaci in gran parte perché le dimensioni dei lavoratori delle api da miele non variano molto. Inoltre, queste trappole richiedono solo piccole manipolazioni dopo l’installazione e non richiedono che le api vengano sacrificate17. Ciò si ottiene utilizzando schermi o superfici di plastica che spostano il polline dalle zampe posteriori dei lavoratori mentre tornano all’alveare. Queste trappole rimuovono solo una parte dei carichi di polline dai raccoglitori di ritorno e i vari disegni di questi si traducono in varie efficienze nella raccolta del polline. Quando il polline viene rimosso dalle zampe delle api, cade attraverso uno schermo e in un bacino di raccolta a cui le api non hanno accesso, in modo che il ricercatore possa rimuoverlo con solo lievi disturbi all’alveare.
Lo scopo del presente studio è quello di adattare le tecniche utilizzate per la raccolta del polline dagli alveari delle api da miele e applicarle ai nidi di bombi utilizzando strutture stampate in 3D e testare i disegni delle trappole su colonie di Bombus huntii. Il processo di progettazione ha seguito i presupposti che le trappole dovrebbero essere poco costose da produrre, adattabili a una varietà di specie di bombi, causare danni o disturbi minimi alle api e che il tasso di rimozione del polline dovrebbe superare la raccolta manuale del polline. La tecnologia di stampa tridimensionale è versatile, facilmente accessibile e uno strumento economico che consente ai ricercatori di replicare e modificare oggetti per scopi specifici18. La tecnica qui presentata istruisce l’utente a costruire trappole per polline e attaccarle a colonie di bombi disponibili in commercio. Le trappole non sono progettate per essere utilizzate con colonie selvatiche. Queste trappole rimuovono passivamente i carichi di polline corbicolare dalle zampe posteriori dei bombi che trasportano i bombi mentre tornano alle loro cassette nido.
Protocol
Representative Results
Discussion
La raccolta di polline dagli ingressi delle colonie di bombi può consentire una varietà di studi ecologici e agricoli. Identificare le fonti floreali da cui i bombi raccolgono il polline fornisce preziose informazioni e informazioni sulla diversità delle piante che contribuiscono alla dieta generale di una colonia19. Identificare la fonte di polline ha implicazioni sia per la produzione agricola che per gli studi sui servizi ecosistemici nelle terreselvagge12,…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Colby Carpenter e Spencer Mathias per la loro assistenza nella progettazione della stampa 3D. Ringraziamo Ellen Klinger per l’assistenza nella produzione delle figure fotografiche e Jonathan B. Koch per aver fornito assistenza con le revisioni. Il finanziamento è stato fornito dall’USDA-ARS-Pollinating Insect Biology, Management, and Systematics Research Unit.
Materials
| MakerBot Replicator+ | MakerBot | Model PABH65 | |
| MakerBot Tough Material | PLA Filament | various colors | |
| Nest Box | Biobest | Not sold publicly without bee purchase |
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