Eine 3D-gedruckte Pollenfalle für Hummel (Bombus) Bienenstockeingänge
Summary
Wir stellen einen nicht-tödlichen und automatisierten Mechanismus vor, um Pollen von Hummelarbeitern (Bombus) zu sammeln, die zu einem Bienenstock zurückkehren. Anleitungen zur Herstellung, Vorbereitung, Installation und Verwendung der Geräte sind enthalten. Durch die Verwendung von 3D-gedruckten Objekten war die Änderung des Designs zeitnah, effizient und ermöglichte eine schnelle Bearbeitungszeit für das Testen.
Abstract
Um die Pflanzenquellen zu überprüfen, aus denen Hummeln nach Pollen suchen, müssen Individuen gesammelt werden, um ihre korvikulären Pollenlasten für die Analyse zu entfernen. Dies geschieht traditionell, indem Futtersucher an Nesteingängen oder an Blumen genetzt, die Bienen auf Eis gekühlt und dann die Pollenlasten mit einer Pinzette oder einer Bürste von den Corbiculae entfernt wurden. Diese Methode ist zeit- und arbeitsintensiv, kann das normale Futtersuchverhalten verändern und zu Stichvorfällen für den Arbeiter führen, der die Aufgabe ausführt. Pollenfallen, wie sie bei Honigbienenstöcken verwendet werden, sammeln Pollen, indem sie korvikuläre Pollenlasten von den Beinen der Arbeiter entfernen, während sie durch Bildschirme am Nesteingang gehen. Fallen können eine große Menge Pollen von zurückkehrenden Futterbienen mit minimalem Arbeitsaufwand entfernen, aber bis heute ist keine solche Falle für die Verwendung mit Hummelvölkern verfügbar. Arbeiter innerhalb einer Hummelkolonie können in der Größe variieren, was die Größenauswahl der Eingänge schwierig macht, diesen Mechanismus an kommerziell aufgezogene Hummelstöcke anzupassen. Mit Hilfe von 3D-Druck-Designprogrammen haben wir eine Pollenfalle erstellt, die erfolgreich die korvikulären Pollenlasten von den Beinen der zurückkehrenden Hummelsucher entfernt. Diese Methode reduziert signifikant die Zeit, die Forscher benötigen, um Pollen von Hummelsuchern zu sammeln, die in die Kolonie zurückkehren. Wir präsentieren das Design, die Ergebnisse der Pollenentfernungseffizienztests und schlagen Den Forschern Bereiche für Modifikationen vor, um Fallen an eine Vielzahl von Hummelarten oder Nistkastendesigns anzupassen.
Introduction
Hummeln (Bombus spp.) sind große robuste Insekten, die in den gemäßigten, alpinen und arktischen Regionen der Welt vorkommen1. Sie sind wichtig für Pflanzengemeinschaften und bieten einen wichtigen Bestäubungsdienst für die landwirtschaftlichen Kulturen, die sie besuchen2. Der jüngste Rückgang der Häufigkeit und Verbreitung mehrerer Arten hat ihre Bedeutung als Bestäuber in den Vordergrund des öffentlichen Bewusstseins gerückt3. Forscher haben mehrere Stressfaktoren identifiziert, die wahrscheinlich zum Bevölkerungsrückgang beitragen, einschließlich eines Mangels an vielfältigen und reichlich vorhandenen Blütenressourcen, auf denen Hummeln nachFutter suchen 4. Die Identifizierung, aus welchen Pflanzenarten Hummeln suchen, ermöglicht es Forschern und Landmanagern zu verstehen, wie Hummeln auf Veränderungen der Ressourcenverfügbarkeit, des Wettbewerbs und anthropogener Störungen reagieren können5,6.
Studien, die die Pollenfutterpräferenzen von Hummeln untersuchen, werden oft von Forschern durchgeführt, die einzelne Bienen fangen, die nach Blumen suchen, und dann die korvikulären Pollenlasten von Exemplaren zur weiteren Verarbeitung und Identifizierung entfernen7,8,9,10. Während diese Methode einen Einblick gibt, wie eine Art oder eine Ansammlung von Hummelarten die Ressourcen in einem Gebietnutzt 7, ist es zeitintensiv und potenzielle Unterschiede in den Präferenzen zwischen Bienenstöcken können ohne zusätzliche molekulare Analysen nicht erkannt werden, um die Ursprungskolonie der Futterbiene11zu identifizieren.
Für einige Studien zur Dynamik der Nahrungssuche ist es wünschenswert, die Studien an einzelnen Kolonien durchzuführen; Wilde Hummelnester befinden sich jedoch im Allgemeinen unterirdisch oder am Boden, was es schwierig macht, sie zu finden12. Kommerziell hergestellte Hummelstöcke bieten Forschern einen besseren Zugang und eine bessere experimentelle Kontrolle, und die Entfernung von Pollen von Arbeitern wird immer noch in erster Linie durchgeführt, indem Sammler gefangen werden, wenn sie zum Bienenstock zurückkehren, und ihre korvikulären Pollenlasten manuell entfernen13,14. Die Entfernung von Pollen von Hand aus der Corbicula einer Biene ist zeitintensiv mit einem geringen stündlichen Pollenertrag, insbesondere an Bienenstockeingängen, wo die Rate der zurückkehrenden Pollensucher niedrig sein kann. Darüber hinaus kann das manuelle Entfernen von Pollen von Bienen zu Stichen von gestörten Arbeitern führen.
Pollenfallen werden seit Jahrzehnten zur experimentellen Entfernung von Pollen von Honigbienen verwendet15; Eine passive Methode zur Entfernung von Pollen von Hummeln wurde jedoch nicht entwickelt. Das Haupthindernis bei der Entwicklung eines Mechanismus zur Entfernung von Pollen von zurückkehrenden Sammlerhummeln ist die große Variation der Arbeitergrößen, die in einer Hummelkolonie existieren16. Honigbienenpollenfallen sind vor allem deshalb wirksam, weil die Größe der Honigbienenarbeiter nicht sehr unterschiedlich ist. Darüber hinaus erfordern diese Fallen nach der Installation nur geringfügige Manipulationen und erfordern nicht, dass Bienen geopfert werden17. Dies wird durch Siebe oder Kunststoffoberflächen erreicht, die den Pollen von den Hinterbeinen der Arbeiter entfernen, wenn sie in den Bienenstock zurückkehren. Diese Fallen entfernen nur einen Teil der Pollenlasten von zurückkehrenden Sammlern, und die verschiedenen Designs dieser fallen zu unterschiedlichen Wirkungsgraden bei der Pollensammlung. Wenn der Pollen von den Bienenbeinen entfernt wird, fällt er durch ein Sieb und in ein Auffangbecken, zu dem die Bienen keinen Zugang haben, so dass der Forscher ihn mit nur geringfügigen Störungen des Bienenstocks entfernen kann.
Der Zweck der vorliegenden Studie ist es, die Techniken, die zum Sammeln von Pollen aus Honigbienenstöcken verwendet werden, anzupassen und sie unter Verwendung von 3D-gedruckten Strukturen auf Hummelnester anzuwenden und die Fallendesigns an Kolonien von Bombus huntiizu testen. Der Designprozess folgte den Annahmen, dass die Fallen kostengünstig herzustellen und an eine Vielzahl von Hummelarten angepasst werden sollten, den Bienen nur minimalen Schaden oder Störungen zufügen sollten und dass die Rate der Pollenentfernung die Pollenentnahme an der Hand übersteigen sollte. Die dreidimensionale Drucktechnologie ist vielseitig, leicht zugänglich und ein kostengünstiges Werkzeug, mit dem Forscher Objekte für bestimmte Zwecke replizieren und modifizieren können18. Die hier vorgestellte Technik weist den Anwender an, Pollenfallen zu bauen und an handelsüblichen Hummelvölkern zu befestigen. Die Fallen sind nicht für den Einsatz bei wilden Kolonien ausgelegt. Diese Fallen entfernen passiv die korvikulären Pollenlasten von den Hinterbeinen pollentragender Hummeln, wenn sie zu ihren Nistkästen zurückkehren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Sammeln von Pollen von Hummelkolonieneingängen kann eine Vielzahl von ökologischen und landwirtschaftlichen Studien ermöglichen. Die Identifizierung der Blütenquellen, aus denen Hummeln Pollen sammeln, liefert wertvolle Informationen und Einblicke in die Vielfalt der Pflanzen, die zur Gesamternährung einer Kolonie beitragen19. Die Identifizierung der Pollenquelle hat Auswirkungen sowohl auf die landwirtschaftliche Produktion als auch auf Die Untersuchung von Ökosystemleistungen in wilden…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Colby Carpenter und Spencer Mathias für ihre Unterstützung beim 3D-Druckdesign. Wir danken Ellen Klinger für die Unterstützung bei der Herstellung der fotografischen Figuren und Jonathan B. Koch für die Unterstützung bei Revisionen. Die Finanzierung erfolgte durch die 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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