Una trampa de polen impresa en 3D para las entradas de la colmena deabejorros (Bombus)
Summary
Presentamos un mecanismo no letal y automatizado para recolectar polen de los trabajadores de abejorros(Bombus)que regresan a una colmena. Se incluyen instrucciones para producir, preparar, instalar y usar los dispositivos. Mediante el uso de objetos impresos en 3D, la modificación del diseño fue oportuna, eficiente y permitió una respuesta rápida para las pruebas.
Abstract
Para verificar las fuentes vegetales de las que los abejorros se buscan polen, se deben recolectar individuos para eliminar sus cargas de polen corbicular para su análisis. Esto se ha hecho tradicionalmente mediante la red de recolectores en las entradas de los nidos o en las flores, enfriando las abejas en el hielo y luego eliminando las cargas de polen de los corbiculas con forrceps o un cepillo. Este método requiere mucho tiempo y mano de obra, puede alterar el comportamiento normal de búsqueda de alimento y puede provocar incidentes punzantes para el trabajador que realiza la tarea. Las trampas de polen, como las que se usan en las colmenas de abejas melíferas, recolectan el polen desalojando las cargas de polen corbicular de las patas de los trabajadores a medida que pasan a través de las pantallas en la entrada del nido. Las trampas pueden eliminar una gran cantidad de polen de las abejas forrajera que regresan con un trabajo mínimo, sin embargo, hasta la fecha no hay tal trampa disponible para su uso con colonias de abejorros. Los trabajadores dentro de una colonia de abejorros pueden variar en tamaño, lo que dificulta la selección del tamaño de las entradas para adaptar este mecanismo a las colmenas de abejorros criados comercialmente. Utilizando programas de diseño de impresión 3D, creamos una trampa de polen que elimina con éxito las cargas de polen corbicular de las patas de los recolectores de abejorros que regresan. Este método reduce significativamente la cantidad de tiempo requerido por los investigadores para recolectar polen de los recolectores de abejorros que regresan a la colonia. Presentamos el diseño, los resultados de las pruebas de eficiencia de eliminación de polen y sugerimos áreas de modificaciones para que los investigadores adapten las trampas a una variedad de especies de abejorros o diseños de cajas nido.
Introduction
Los abejorros (Bombus spp.) son insectos grandes y robustos que se encuentran en las regiones templadas, alpinas y árticas del mundo1. Son importantes para las comunidades de plantas y proporcionan un importante servicio de polinización para los cultivos agrícolas que visitan2. Las recientes disminuciones en la abundancia y distribución de varias especies han llevado su importancia como polinizadores a la vanguardia de la conciencia pública3. Los investigadores han identificado varios factores estresantes que probablemente contribuyen a la disminución de la población, incluida la falta de recursos florales diversos y abundantes en los que se alimentan los abejorros4. Identificar de qué especies de plantas se forrajean los abejorros permite a los investigadores y administradores de tierras comprender cómo los abejorros pueden estar respondiendo a los cambios en la disponibilidad de recursos, la competencia y las perturbaciones antropogénicas5,6.
Los estudios que investigan las preferencias de forrajeo de polen de los abejorros a menudo son realizados por investigadores que capturan abejas individuales que se alimentan de flores y luego eliminan las cargas de polen corbicular de los especímenes para su posterior procesamiento e identificación7,8,9,10. Si bien este método proporciona información sobre cómo una especie o un conjunto de especies de abejorros utiliza los recursos en un área7,requiere mucho tiempo y las diferencias potenciales en las preferencias entre las colmenas no se pueden discernir sin análisis moleculares adicionales para identificar la colonia de origen de la abeja forrajea11.
Para algunos estudios de dinámica de forrajeo, se desea realizar los estudios en colonias individuales; sin embargo, los nidos de abejorros silvestres generalmente se encuentran bajo tierra o a nivel del suelo, lo que los hace difíciles de localizar12. Las colmenas de abejorros producidas comercialmente proporcionan a los investigadores un mayor acceso y un mejor control experimental, y la eliminación del polen de los trabajadores todavía se lleva a cabo principalmente mediante la captura de recolectores a medida que regresan a la colmena y la eliminación manual de sus cargas de polen corbicular13,14. La eliminación del polen a mano de los corbículos de una abeja requiere mucho tiempo con un bajo rendimiento horario de polen, especialmente en las entradas de la colmena, donde la tasa de retorno de los recolectores de polen puede ser baja. Además, la eliminación manual del polen de las abejas puede provocar picaduras de trabajadores perturbados.
Las trampas de polen se han utilizado para la eliminación experimental del polen de las abejas melíferas durante décadas15; sin embargo, no se ha desarrollado un método pasivo para eliminar el polen de los abejorros. El principal obstáculo en el desarrollo de un mecanismo para eliminar el polen de los abejorros forrajeros que regresan es la gran variación de los tamaños de los trabajadores que existen en una colonia de abejorros16. Las trampas de polen de abeja melífera son efectivas en gran parte porque el tamaño del trabajador de la abeja melífera no varía mucho. Además, estas trampas requieren solo manipulaciones menores después de la instalación y no requieren que las abejas sean sacrificadas17. Esto se logra utilizando pantallas o superficies plásticas que desalojan el polen de las patas traseras de los trabajadores a medida que regresan a la colmena. Estas trampas eliminan solo una parte de las cargas de polen de los recolectores que regresan y los diversos diseños de los mismos dan como resultado eficiencias variadas en la recolección de polen. A medida que el polen se elimina de las patas de las abejas, cae a través de una pantalla y en un recipiente de recolección al que las abejas no tienen acceso, de modo que el investigador puede eliminarlo con solo una pequeña perturbación de la colmena.
El objetivo del presente estudio es adaptar las técnicas utilizadas para la recolección de polen de colmenas de abejas melíferas y aplicarlas a nidos de abejorros utilizando estructuras impresas en 3D y probar los diseños de trampas en colonias de Bombus huntii. El proceso de diseño siguió los supuestos de que las trampas deberían ser baratas de producir, adaptables a una variedad de especies de abejorros, causar un daño o perturbación mínimos a las abejas, y que la tasa de eliminación de polen debería exceder la recolección manual de polen. La tecnología de impresión tridimensional es versátil, de fácil acceso y una herramienta rentable que permite a los investigadores replicar y modificar objetos para fines específicos18. La técnica presentada aquí instruye al usuario a construir trampas de polen y colocarlas en colonias de abejorros disponibles comercialmente. Las trampas no están diseñadas para ser usé con colonias silvestres. Estas trampas eliminan pasivamente las cargas de polen corbicular de las patas traseras de los abejorros portadores de polen a medida que regresan a sus cajas nido.
Protocol
Representative Results
Discussion
La recolección de polen de las entradas de colonias de abejorros puede permitir una variedad de estudios ecológicos y agrícolas. Identificar las fuentes florales de las que los abejorros recolectan polen proporciona información valiosa y una visión de la diversidad de plantas que contribuyen a la dieta general de una colonia19. La identificación de la fuente de polen tiene implicaciones tanto para la producción agrícola como para los estudios de los servicios ecosistémicos en tierras…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a Colby Carpenter y Spencer Mathias por su ayuda en el diseño de impresión 3D. Agradecemos a Ellen Klinger por su ayuda en la producción de las figuras fotográficas y a Jonathan B. Koch por brindar asistencia con las revisiones. El financiamiento fue proporcionado por la Unidad de Investigación de Biología, Manejo y Sistemática de Insectos Polinizadores del USDA-ARS.
Materials
| MakerBot Replicator+ | MakerBot | Model PABH65 | |
| MakerBot Tough Material | PLA Filament | various colors | |
| Nest Box | Biobest | Not sold publicly without bee purchase |
Referencias
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