Un piège à pollen imprimé en 3D pour les entrées de ruche Bumble Bee (Bombus)
Summary
Nous présentons un mécanisme non létal et automatisé pour collecter le pollen des travailleurs des bourdons(Bombus)retournant dans une ruche. Des instructions pour la production, la préparation, l’installation et l’utilisation des appareils sont incluses. En utilisant des objets imprimés en 3D, la modification de la conception a été opportune, efficace et a permis un délai d’exécution rapide pour les tests.
Abstract
Pour vérifier les sources végétales à partir desquelles les bourdons se nourrissent de pollen, les individus doivent être collectés pour enlever leurs charges de pollen corbiculaire pour analyse. Cela se fait traditionnellement en filet les butineuses à l’entrée des nids ou sur les fleurs, en refroidissant les abeilles sur la glace, puis en enlevant les charges de pollen des corbicules avec une pince ou une brosse. Cette méthode demande beaucoup de temps et de main-d’œuvre, peut modifier le comportement normal de recherche de nourriture et peut entraîner des incidents cinglants pour le travailleur effectuant la tâche. Les pièges à pollen, tels que ceux utilisés sur les ruches d’abeilles mellifères, recueillent le pollen en délogeant les charges de pollen corbiculaire des pattes des travailleurs lorsqu’elles traversent des écrans à l’entrée du nid. Les pièges peuvent éliminer une grande quantité de pollen des abeilles butineuses qui reviennent avec un minimum de travail, mais à ce jour, aucun piège de ce type n’est disponible pour une utilisation avec les colonies de bourdons. Les travailleurs d’une colonie de bourdons peuvent varier en taille, ce qui rend difficile le choix de la taille des entrées pour adapter ce mécanisme aux ruches de bourdons élevées commercialement. En utilisant des programmes de conception d’impression 3D, nous avons créé un piège à pollen qui élimine avec succès les charges de pollen corbiculaire des pattes des butineuses bourdons de retour. Cette méthode réduit considérablement le temps nécessaire aux chercheurs pour collecter le pollen des butineuses bourdons retournant dans la colonie. Nous présentons la conception, les résultats des tests d’efficacité de l’élimination du pollen et suggérons aux chercheurs des zones de modifications pour adapter les pièges à une variété d’espèces de bourdons ou de nichoirs.
Introduction
Les bourdons(Bombus spp.) sont de grands insectes robustes que l’on trouve dans les régions tempérées, alpines et arctiques du monde1. Ils sont importants pour les communautés végétales et fournissent un service de pollinisation important pour les cultures agricoles qu’ils visitent2. Le déclin récent de l’abondance et de la répartition de plusieurs espèces a mis leur importance en tant que pollinisateurs au premier plan de la sensibilisation du public3. Les chercheurs ont identifié plusieurs facteurs de stress qui contribuent probablement au déclin de la population, notamment un manque de ressources florales diverses et abondantes sur lesquelles les bourdons se nourrissent4. L’identification des espèces végétales dont les bourdons se nourrissent permet aux chercheurs et aux gestionnaires des terres de comprendre comment les bourdons peuvent réagir aux changements dans la disponibilité des ressources, la concurrence et les perturbations anthropiques5,6.
Les études portant sur les préférences de recherche de pollen des bourdons sont souvent menées par des chercheurs attrapant des abeilles individuelles en train de se nourrir des fleurs, puis enlevant les charges de pollen corbiculaire des spécimens pour un traitement et une identification ultérieurs7,8,9,10. Bien que cette méthode donne un aperçu de la façon dont une espèce ou un assemblage d’espèces de bourdons utilise les ressources d’une zone7,elle prend beaucoup de temps et les différences potentielles de préférences entre les ruches ne peuvent être discernées sans analyses moléculaires supplémentaires pour identifier la colonie d’origine de l’abeille butineuse11.
Pour certaines études de la dynamique de la recherche de nourriture, il est souhaitable de mener les études dans des colonies individuelles; cependant, les nids de bourdons sauvages sont généralement situés sous terre ou au niveau du sol, ce qui les rend difficiles à localiser12. Les ruches de bourdons produites commercialement offrent aux chercheurs un meilleur accès et un meilleur contrôle expérimental et l’élimination du pollen des travailleurs est toujours principalement effectuée en capturant les butineuses lorsqu’elles retournent à la ruche et en retirant manuellement leurs charges de pollen corbiculaire13,14. L’élimination du pollen à la main de la corbicule d’une abeille prend beaucoup de temps avec un faible rendement horaire de pollen, en particulier aux entrées de ruches où le taux de retour des butineuses de pollen peut être faible. De plus, l’élimination manuelle du pollen des abeilles peut entraîner des piqûres de travailleurs perturbés.
Les pièges à pollen sont utilisés pour l’élimination expérimentale du pollen des abeilles mellifères depuis des décennies15; pourtant, une méthode passive pour éliminer le pollen des bourdons n’a pas été mise au point. Le principal obstacle à la mise au point d’un mécanisme permettant d’éliminer le pollen des bourdons butineux qui reviennent est la grande variation de la taille des travailleurs qui existe dans une colonie de bourdons16. Les pièges à pollen d’abeilles mellifères sont efficaces en grande partie parce que la taille des travailleurs des abeilles mellifères ne varie pas beaucoup. De plus, ces pièges ne nécessitent que des manipulations mineures après l’installation et ne nécessitent pas que les abeilles soient sacrifiées17. Ceci est réalisé à l’aide d’écrans ou de surfaces en plastique qui délogent le pollen des pattes postérieures des travailleurs lorsqu’ils retournent à la ruche. Ces pièges n’enlèvent qu’une partie des charges de pollen des butineuses qui reviennent et les différentes conceptions de celles-ci se traduisent par des efficacités variées lors de la collecte du pollen. Lorsque le pollen est retiré des pattes d’abeille, il tombe à travers un écran et dans un bassin de collecte auquel les abeilles n’ont pas accès, de sorte que le chercheur peut l’enlever avec seulement une perturbation mineure de la ruche.
Le but de la présente étude est d’adapter les techniques utilisées pour collecter le pollen des ruches d’abeilles mellifères et de les appliquer aux nids de bourdons en utilisant des structures imprimées en 3D et de tester les conceptions de pièges sur des colonies de Bombus huntii. Le processus de conception a suivi l’hypothèse selon laquelle les pièges devraient être peu coûteux à produire, adaptables à une variété d’espèces de bourdons, causer un minimum de dommages ou de perturbations aux abeilles, et que le taux d’élimination du pollen devrait dépasser la collecte de pollen à la main. La technologie d’impression tridimensionnelle est polyvalente, facilement accessible et constitue un outil rentable permettant aux chercheurs de reproduire et de modifier des objets à des fins spécifiques18. La technique présentée ici demande à l’utilisateur de construire des pièges à pollen et de les attacher à des colonies de bourdons disponibles dans le commerce. Les pièges ne sont pas conçus pour être utilisés avec des colonies sauvages. Ces pièges enlèvent passivement les charges de pollen corbiculaire des pattes postérieures du pollen transportant les bourdons lorsqu’ils retournent dans leurs nichoirs.
Protocol
Representative Results
Discussion
La collecte du pollen des entrées des colonies de bourdons peut permettre une variété d’études écologiques et agricoles. L’identification des sources florales à partir desquelles les bourdons collectent le pollen fournit des informations précieuses et un aperçu de la diversité des plantes qui contribuent à l’alimentation globale d’une colonie19. L’identification de la source de pollen a des implications à la fois pour la production agricole et les études des services écosyst…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions Colby Carpenter et Spencer Mathias pour leur aide dans la conception de l’impression 3D. Nous remercions Ellen Klinger pour son aide dans la production des figures photographiques et Jonathan B. Koch pour son aide aux révisions. Le financement a été fourni par l’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 |
Referências
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