Toezicht op de gevolgen van de kolonie-niveau van blootstelling van de subletale bestrijdingsmiddelen voor bijen

Summary

Subletale doses van pesticiden kunnen van invloed zijn op de kolonies op manieren die moeilijk op te sporen met behulp van alleen visuele of periodieke methoden. Methoden voor het meten van de totale volwassen bee massa, brood en voedselbronnen door weging netelroos en korf onderdelen en frames te fotograferen, en installeren sensoren, worden geleverd. Data-analyse wordt ook behandeld.

Abstract

De gevolgen van subletale bestrijdingsmiddelen blootstelling aan honing bijenvolken mogelijk significant maar moeilijk op te sporen in het veld met behulp van standaard visuele beoordelingsmethoden. Hier beschrijven we methoden voor het meten van de hoeveelheid volwassen bijen, brood en voedselbronnen door weging netelroos en korf delen door frames te fotograferen, en door het installeren van componenten op schalen en met interne sensoren. Gegevens uit deze periodieke evaluaties worden vervolgens gecombineerd met het runnen van gemiddelde en dagelijkse detrended gegevens op gewicht van de korf en interne component temperatuur. De resulterende datasets werden gebruikt om op te sporen van de kolonie-niveau effecten van imidacloprid toegepast in een suikerstroop zo laag als 5 delen per miljard. De methoden zijn doelstelling, vereisen weinig opleiding en permanente records in de vorm van sensor output en foto's voorzien.

Introduction

Zorgen zijn geuit onlangs over de blootstelling van bijen aan lage concentraties van landbouwchemicaliën, met name pesticiden. Bijen in het veld kunnen worden blootgesteld via rechtstreekse toepassing op foragers in het veld of zelfs de koloniën zich, door contact met behandelde oppervlakken, door stof uit zaad behandelingen en door de consumptie van plantaardigeproducten zoals stuifmeel, nectar en afgescheiden^{1 , 2 , 3 , 4 , 5}. acute toxiciteit is duidelijk schadelijk zijn voor bijen, maar de concentraties zijn oorzaken 50% mortaliteit in test insecten (LC₅₀) van veel pesticiden, met inbegrip van neonicotinoids zoals imidacloprid, veel hoger dan die is waargenomen in honingbij brood wax⁶ en hoger is dan wat is beschouwd als een "veld realistische" bereik⁷. Recent werk leert echter significante effecten van subletale blootstelling aan bestrijdingsmiddelen op de kolonie niveau⁸, zelfs bij concentraties zo laag als 5 delen per miljard (ppb)⁹.

Honing bijenvolken hebben aangeduid als "superorganisms" omdat vele functies die zijn gekoppeld aan een individuele dier, inclusief de aanschaf van voedsel, voortplanting (welke honing bijenvolken voeren via deling van de kolonie), en temperatuurregeling, worden uitgevoerd door groepen van volgroeide bijen^{10,11,12,13,14}. Honing bijenvolken, beschouwd als organismen, bieden een unieke kans voor de studie omdat de structuren die ondersteuning bieden voor de kolonies kunnen worden gedemonteerd, onderzocht, en het samengevoegd met, als gedaan zorgvuldig, weinig of geen bijwerkingen. Imkers en onderzoekers profiteren van dit door disassembleren kasten te inspecteren ze voor, onder andere dingen, de aanwezigheid en de status van de koningin, plagen en ziekteverwekkers, toereikende voedingswinkels, hoeveelheid brood, en andere factoren¹⁵. Bijenvolken hebben een ander belangrijk kenmerk dat, in tegenstelling tot de meeste homeotherms, ze zijn meestal stationair en middelen krijgen door het inzetten van forager bijen die voedsel op afstanden van 10 km^{16 verzamelen kunnen}. Bee-hives dus voor onbepaalde tijd kan worden gehandhaafd op elektronische weegschalen, en de resulterende gegevens continu gewicht heeft aangetoond dat informatie te verstrekken over honing opslag, foerageren activiteit, foerageren succes, zwermen, siroop consumptie, letale en subletale effecten van bestrijdingsmiddelen, ongediertebestrijding plaag en beroven^{9,17,18,19,20}. Omdat alle delen van de kolonie, met inbegrip van brood, kunnen worden betreden, kunnen sensoren voor temperatuur, vochtigheid, CO₂, geluid en andere factoren worden geïnstalleerd in de korf en gebruikt om continu gegevens die over de gezondheid en de status van de kolonie informeren te verkrijgen ²¹.

Schattingen van de omvang van de volwassen bijen en brood populaties zijn handig als niet kritisch zijn voor de interpretatie van vele soorten continu data. Visuele beoordeling worden snel en op grote schaal toegepast in veld studies²² maar tekortkomingen hebben. Visuele inspecties zijn meestal uitgevoerd tijdens de dag en dus geen rekening met voor foerageren bijen, die een aanzienlijk deel van de bevolking²³kunnen samenstellen. De precisie en nauwkeurigheid van de schattingen van visuele inspecties ook afhangen van de opleiding en ervaring van de inspector(s). Objectiviteit is een andere overweging, met name als de korf inspecteurs zich bewust zijn van die kasten zijn in welke groepen van behandeling; aannames over de verdeling van de fout van dergelijke maatregelen kunnen worden moeilijk te rechtvaardigen.

Tarief van de aanwinst van het gewicht van de korf, omvang van het foerageren bevolking, en binnen-korf temperaturen, om een paar voorbeelden, te geven zou worden verwacht dat kwantitatief verschillen tussen grote en kleine kolonies, dus meet- en regeltechniek voor kolonie grootte vaak sterk vergemakkelijkt de opsporing van behandeling effecten in gerandomiseerde experimenten. Voor onderzoeksdoeleinden, is een nauwkeurige en objectieve maatstaf voor de volwassen bijen ontwikkeld op basis in het beginsel dat het verschil tussen de totale korf gewicht gedurende een periode van inactiviteit, zoals na de nacht, en de som van het gewicht van de korf overal (met inbegrip van woodenware, wax, honing en brood) is het gewicht van de totale volwassen bijen massa. Door frames wegen en meten van brood massa met behulp van frame foto's, kunnen voedselbronnen ook worden geschat door af te trekken van de brood massa van het framegewicht, na controle van het gewicht van het lege kader en de wax. Deze methoden zijn bedoeld om te verbeteren op de nauwkeurigheid van de visuele beoordeling in het veld verwacht.

Protocol

de protocollen beschreven hieronder volgen de richtlijnen van de dierenverzorgers van USDA Agricultural Research Service.

1. volledige beoordeling

Opmerking: een volledige evaluatie is noodzakelijk om na te gaan 1) het gewicht van alle gedeelten van de korf, met inbegrip van het deksel, cover, dozen, onder bestuur, frames en 2) de hoeveelheid brood en voedsel bronnen. De gewichten van alle onderdelen van de korf zal worden opgeteld en afgetrokken van het gewicht van de totale korf wanneer alle bijen aanwezig waren om de opbrengst van het gewicht van alle de volwassen bijen. Gegevens over het gewicht van de korf onderdelen die grotendeels ongewijzigd, zoals de deksel, onderkant bestuur en doos, kunnen worden bewaard en gebruikt in de toekomst evaluaties, dus de bespoediging van de evaluaties. Een volledige evaluatie op of in de buurt van het begin van de studie uit te voeren. Houten onderdelen kunnen veranderen in termen van vocht inhoud ²⁴ dus Herhaal volledige evaluaties worden aanbevolen na lange periodes. Wegen een deel van de component, zoals het deksel, elke evaluatie te schatten veranderingen in andere delen van de korf. Plaats een afgeschermde vestibule rond de werknemers en component tijdens de beoordeling als andere kasten vlakbij zijn en beroven druk een zorg is.

1. Weeg alle delen van de korf. Een schaal met een nauwkeurigheid van 1 g of minder gebruiken.
   1. Wegen het deksel, innerlijke omslag, koningin excluder, siroop feeder en andere onderdelen op de bovenkant van de korf.
   2. Met een spatel of component gereedschap verwijderen, en wegen geen voedsel of behandeling materiaal, zoals eiwit supplement of vet patty, rustend op de toppen van de frames. Vervang daarna indien nodig.
   3. Plaatst u een lege Bijenkorf box (hierna de " tijdelijk vak ") naast de component om te dienen als de locatie voor de overgangsperiode voor de frames. Plaats de tijdelijk vak boven op een vlakke ondergrond, zoals een klep of een bodem van bestuur, om te voorkomen dat bijen, en met name de koningin, out of the box op de grond vallen.
   4. Zet de frames snel en voorzichtig, bij voorkeur in groepen van twee of drie delen van het cluster bee, het tijdelijk vak zodat de frames in dezelfde volgorde zijn zoals ze in de originele doos waren behouden. Zodra alle frames hebt verplaatst, schud resterende hoeveelheid bijen op de frames in het tijdelijke vak en wegen van het vak korf.
   5. Als de doos het laagste vak was Weeg het onderste bord, ingang reducer, en alle andere delen van de korf na het schudden van de bijen in het tijdelijke vak. Aantal frames met een onuitwisbare viltstift alvorens hen zodat ze worden in hun oorspronkelijke stand vervangen kunnen.
   6. Opnieuw installeren het onderste bord, ingang reducer, brood vak en andere apparatuur. Verplaatsen van de frames van het tijdelijke vak terug naar het oorspronkelijke brood vak in hun oorspronkelijke volgorde en oriëntatie, weer verzorgen om te voorkomen dat geen onnodige verstoring van de bijen.
2. Een frame verwijderen van de ene kant van het vak en Inspecteer visueel of beide zijden van het frame voor de aanwezigheid van de koningin. Als de koningin wordt gevonden, plaats haar zachtjes in een deel van het vak dat is reeds geëvalueerd, om te voorkomen dat verdere verstoring. Schud werknemer bijen zachtjes maar stevig in het vak tussen frames, in plaats van op de top, indien mogelijk.
3. Wegen het frame en de foto van beide zijden van het gehele frame met een digitale camera, om zo dicht als mogelijk naar het frame zo brood bedekte en honing cellen zijn gemakkelijk te onderscheiden, maar op voldoende afstand dus het gehele frame opgenomen is. Foto van het frame, terwijl een andere werknemer it. houdt
   1. Gebruik een ' framehouder ' (een mal die houdt het frame rechtop terwijl op de schaal en doet niet mar de kam) op de schaal. Weeg de binnen-korf siroop feeders.
      Opmerking: De grootte van het frame in de foto worden gebruikt voor het converteren van oppervlakten van ten opzichte van absolute maatregelen.
4. Vervanging van het frame in de oorspronkelijke positie en oriëntatie in het vak van de korf. Verwijder het volgende frame vóór het opnieuw installeren van het vorige frame zorgt voor meer ruimte om veilig schudden bijen binnen het vak. Controleren op de aanwezigheid van de koningin, schud om bijen, wegen, foto verwijderen en vervangen van elk volgend frame totdat alle frames zijn verwerkt.
5. Als de korf twee of meer vakken heeft, wegen en frames uit de laagste vak eerst fotograferen.
   1. Verwijderen de bovenste vak of de vakken opeenvolgend, stapelen ze naast de korf in omgekeerde volgorde in hun oorspronkelijke volgorde. Zodra het onderste vak is geëvalueerd, plaats het volgende vak om te worden geëvalueerd op de top van het onderste vak, plaats van de tijdelijke vak op de top van de resterende unevaluated vakken, en beelden in het tweede vak verplaatsen naar het tijdelijke vak, zoals hierboven. De frames teruggaan naar hun originele doos, in hun oorspronkelijke afdrukstand.
      Opmerking: Door de inspectie van de lagere vakken eerste, geschud bijen zal vallen in een korf-vak dat niet langer zal worden verstoord.
6. Verkrijgen van het gewicht van de totale korf gedurende een recente periode van inactiviteit, zoals de avond of de vroege ochtend voordat de bijen op de dag van de evaluatie vliegen. Dit gewicht vertegenwoordigt de hele kolonie met inbegrip van de foragers.
7. Bereken de massa van de volwassen bijen door optelling van de gewichten van alle de korf onderdelen (woodenware, frames, bee diervoeders, enz.) en dan aftrekken dat bedrag van de " component totaalgewicht " waarde verkregen in de vorige stap. Het verschil tussen de twee is een schatting van de volwassen bijen mass.
   Opmerking: Zodra de volledige evaluatie wordt uitgevoerd, volgende evaluaties kunnen plaatsvinden op een gedeeltelijke basis, uitgaande van dat de non-frame korf onderdelen, zoals de vakken en de onderkant van bestuur, veranderd niet aanmerkelijk in gewicht. Gedeeltelijke evaluaties minder tijd in beslag nemen.
8. Uit te voeren van een gedeeltelijke evaluatie voor een korf met één vak, verwijder, fotograferen, wegen, en vervang de frames zonder frames naar een tijdelijk vak. In een component met meerdere vakken, volg de procedure zoals beschreven hierboven (stap 1.5), maar zonder het gewicht van de korf vakken.

2. Installatie van de kasten op weegschaal

Opmerking: de korf schalen gebruikt in deze studie zijn buiten elektronische bank schalen met een maximale capaciteit van ten minste 100 kg, een lading cel precisie van ongeveer één deel in 5000 met temperatuurcompensatie, en een pan grootte van 460 x 610 mm. Deze schalen zijn aangesloten op een 24 VDC-indicator en een 12-bits datalogger. Indicator uitvoer mogelijk digitaal of analoog; schaal systemen gebruikt hier had uitvoer in mA en vereiste kalibratie curven om gegevens te converteren naar kg.

1. Install schalen op een stevige, vlakke ondergrond.
   Opmerking: Het verheffen van de schalen van de grond met beton of keramische blokken of stukken oven gedroogd hout, blijft de omvang en de elektrische aansluitingen komen in contact met de grond of het water.
2. Betrekking hebben op de schaal pan op de top met kunststof, doek, karton of ander materiaal om te voorkomen dat buitensporige licht reflectie en verwarming van de component ingang.
3. Zorg ervoor dat aan kasten die dicht bij elkaar de verschillende richtingen gezicht ingangen om drift onder kolonies.
4. Kalibreren korf schalen bij de installatie en vervolgens op gezette tijden, met name als de schalen worden verplaatst.
   1. Plaats schaal kalibratie gewichten op het gewicht van de pan en vastleggen van de output van de schaal. Zorgen dat het totale gewicht 50% van de maximale capaciteit van de schaal overschrijdt.
      Opmerking: Als de schaal output voltage of huidige eenheden, in plaats van massa-eenheden, gebruikt u de richtingscoëfficiënt en het snijpunt van de ijkcurve (relatie tussen bekende totaalgewicht op de pan en schaal output) schaal uitvoer omzetten in massa-eenheden.

3. Installatie van temperatuursensoren

Opmerking: temperatuursensoren gebruikt in deze studie werden twee soorten: 1) thermokoppels gekoppeld aan kabels rechtstreeks aangesloten op een batterij-aangedreven datalogger (die kunnen worden geplaatst binnen of buiten de korf, als de kabel lang genoeg is); en 2) kleine, batterij-aangedreven apparaten met geïntegreerde sensoren, dataloggers en welke vereist verwijdering uit de korf voor data te downloaden.

1. Verkrijgen een temperatuursensor die tussen frames past, is resistent tegen de voorwaarden van de hoge luchtvochtigheid in het interieur van een-component, en heeft voldoende vermogen van de batterij en geheugen (of toegankelijk is, via kabel of draadloos).
2. Plaats-sensoren die kunnen worden beïnvloed door wax of propolis in een beschermende container, zoals een weefsel cassette (kleine, wegwerp plastic doos met een module-shut deksel en met ventilatiesleuven) insluiten. De beschermende container vermindert wax en propolis opbouw die kan verstoppen sensor-poorten van de sensoren of anders betreffen gegevens downloaden.
3. Hechten de sensor net onder de bovenste balk in het midden van het vak informatieve gegevens te verstrekken over brood fokken (zie hieronder).
   Opmerking: Een klein stukje draad is aangesloten op de container met de sensor en de draad geniet aan de bovenkant van het frame, zodat de container een keerzijde hangt. Sensoren rechtstreeks op de brood massa geplaatst kunnen interfereren met brood en kam onderhoud en sensoren geplaatst op frames in de buurt van de buitenkant of geplaatst op innerlijke deksels of deksels, kunnen worden beïnvloed veel door externe omstandigheden, met name tijdens het koele weer.

4. Voorbereiding van stroop behandeling

Opmerking: behandeling oplossingen vers maken de dag voor elke voeding met behulp van p.a. imidacloprid. Imidacloprid is zeer water oplosbaar en dus gemakkelijk opgenomen in siroop; sommige pesticiden laag water oplosbaarheid hebben en moeten worden toegepast met behulp van andere middelen. Formuleringen van 1 kg van behandeling oplossing werden toegepast met behulp van een plastic fles 1 L als volgt:

1. Mix controle (geen bestrijdingsmiddelen) sacharoseoplossing 1:1 w:w (b.v. 500 g sacharose: 500 mL gedestilleerd water). Los sacharose in gedestilleerd water met behulp van een grote mixing kolf met mengen bar op een hete plaat verwarmd tot niet meer dan 60 ° C.
2. Voor oplossingen die imidacloprid bevatten zal, meng sacharoseoplossing als hierboven, maar onthouden van 100 mL (dus " korte ") om de toegevoegde omvang van de respectieve imidacloprid " spike " oplossingen.
   1. Los 500 g suiker in 400 mL gedestilleerd water toe voor de toevoeging van een piek van 100 mL tot 1 kg van behandeling oplossing. Voor het gemak in het veld transfer 900 g " korte " suiker oplossing tot een andere fles, dan de Prikker toevoegen aan elke individuele fles.
3. Bereiden een stamoplossing van 10 ppm imidacloprid door 1,0 mg van bestrijdingsmiddelen op een analytische balans te meten en het oplost in 100 mL gedestilleerd water met behulp van een mengen bar zonder warmte.
   Opmerking: Om problemen te voorkomen met statische elektriciteit, weeg de imidacloprid in kleine, nonreactive plastic recipiënten en breng deze recipiënten rechtstreeks in de oplossing. Roer de oplossing om en het verwijderen van de recipiënten na de imidacloprid heeft ontbonden.
4. Voor een 5 ppb oplossing, meng 0,5 mL van de stockoplossing in 99.5 mL gedestilleerd water tot 100 mL spike oplossing. Voeg dit toe aan 900 g van de korte sacharoseoplossing te bereiken van 1 kg 5 ppb siroop. Meng voor de oplossing van 20 ppb, 2,0 mL van de stockoplossing in 98.0 mL gedestilleerd water tot de oplossing van de spike 100 mL. Voor een 100 ppb oplossing mix, 10,0 mL van de stockoplossing in 90,0 mL gedestilleerd water voor de oplossing van de spike.

5. Voorbereiding van de Bee-Hives en toepassing van de behandeling

1. evalueren kolonies de volwassen bijen en brood bevolking vóór en na de toepassing van de behandeling te bepalen. Proeven van materialen van belang, zoals honing, honingbij brood, bijen of wax, om te bepalen van de basislijn bestrijdingsmiddelen niveaus voorafgaand aan de behandeling.
   1. Om te genieten van wax, open een tube van 50 mL centrifuge, selecteer een gedeelte van de lege kam en schrapen de open mond van de buis langs de kam totdat de gewenste hoeveelheid wax is verzameld. Raak de wax in de buis. Vervang de dop op de tube en label van de buis. Vervangen van het frame in de korf.
   2. Om te proeven van honing of nectar, openen van een centrifugebuis en druk op de monding van de buis tegen het deel van de kam die de honing of nectar bevat. Het toestaan van de materiaal stromen naar de buis, in plaats van schrapen van de buis, ter vermindering van de hoeveelheid wax in de steekproef. Vervang de dop op de tube en label van de buis. Vervangen van het frame in de korf.
   3. Honingbij brood proeven, selecteert u een frame met bee brood en gebruik een schone metaal of plastic spatel te verwijderen van de inhoud van meerdere cellen van bijen brood en plaats het materiaal in een centrifugebuis. Vervangen van het frame in de korf.
      Opmerking: Het verzamelen van voldoende materiaal zal meestal enige tijd duren per frame. Een typische ingewogen analysemateriaal bestrijdingsmiddelen heeft ten minste 3 g van materiaal; proef de honing, honingbij brood ten minste 2 of 3 verschillende punten in elk component en combineren die deelmonsters voor elke component en wax.
2. Kort na de evaluatie, zoals de volgende dag, een kort frames met honing en nectar te verwijderen en die frames vervangen door Stichting of leeg getrokken kam om siroop opslag.
   Opmerking: Het doel is om zowel de lege opslagcapaciteit en de vraag naar nectar. Indien behandeling worden toegepast gemengd in een eiwit supplement, verwijdering van levensmiddelen frames niet noodzakelijk kan zijn.
3. Zorg ervoor de korf heeft een feeder. Zo spoedig mogelijk na de evaluatie van de voorbehandeling, de behandeling door de stroop (stap 4.4) gieten in de feeder zo snel mogelijk van toepassing. Wees voorzichtig niet te morsen een siroop buiten de korf waar bijen uit andere koloniën it. zou kunnen vinden
   Opmerking: Interne feeders kunnen werken beste optie voor verkleinen beroven; sommige pesticiden invloed op volwassen bee activiteit en behandelde kasten kan minder waakzaam zijn bij de bescherming van eters van het beroven van bijen ⁹.

6. Analyse van korf Frame foto's

Opmerking: Frame foto's zijn gemaakt tijdens de evaluatie van elk component. Informatie kan worden geëxtraheerd uit de foto's met behulp van het volgende protocol.

1. Een afbeelding analysesoftware, zoals ImageJ, waarmee voor de selectie van een shape op een foto met een hulpmiddel voor het traceren en de oppervlakte van de geselecteerde shape te meten activeren.
2. Halen een digitale foto van een frame. Selecteer ' bestand ' en klik op ' Open '. Navigeer naar de map waar de foto's worden gehouden om een foto voor analyse te selecteren. Het beeld zal nu worden geopend vanuit het ImageJ programma, en de werkbalk ImageJ zal actief.
3. Selecteer de ' veelhoek ' gereedschap op de werkbalk. Gebruik de muis om te klikken op elke hoek om het gebied van het frame bedekt met kam te definiëren. De shape automatisch uitgelijnd samen wanneer de startende hoek wordt bereikt.
4. Zodra het kam-gebied wordt gedefinieerd met behulp van het gereedschap Veelhoek, klik op ' analyseren ' en selecteer ' MeasureƆ een nieuw dialoogvenster met de meting verschijnen zal. Gebruik de kolom ' gebied ' voor het meten van de pixels binnen het afgebakende gebied die werd getekend.
   Opmerking: De eerste keer dat het programma wordt gebruikt, bepalen de gewenste resultaten te worden gemeld.
   1. Klik op ' resultaten ' in de resultaten van het dialoogvenster en selecteer ' Set metingen '. Gebied te controleren, en uncheck alleandere.
5. Te definiëren het verdragsgebied van afgetopte brood, selecteer het ' Freehand ' gereedschap. Druk de knop van de muis op een uitgangspunt en het spoor rond het broed. Wanneer het beginpunt is bereikt, laat de muisknop los; de vorm zal vastklikken.
   1. Klik ' analyseren ' en selecteer ' maatregel '. Als het brood patroon niet vast, als gevolg van factoren zoals ziekte is, gebruiken de ' multi-point ' gereedschap tellen de cellen in plaats daarvan. Cellen rechtstreeks omzetten in cm, ² voor het gemak van vergelijking; Er zijn meestal ongeveer 4.01 cellen/cm ^{2 20}.
6. De waarde van de overgetrokken brood vorm door de waarde van het interieur van het frame te verkrijgen van een percentage beelddekking van afgetopte brood verdelen.
7. Meten het interieur van representatieve frames te verkrijgen van een standaard, dus de brood oppervlakte kan worden geconverteerd naar cm ².
   Opmerking: Een typische Langstroth diep frame heeft een oppervlakte van ongeveer 880 cm ^{2 20}. Bijvoorbeeld, als 20% van het interieur van een diepe frame van Langstroth wordt gevonden worden gedekt door het brood, dan de oppervlakte arEA zou 0.20 x 880 cm ² = 176 cm, ².
8. Som de brood oppervlakte voor de component. Om deze maatregel converteren naar massa, vermenigvuldigt u de oppervlakte met 0.77 g/cm ^{2 20}.
9. Bereken de oppervlakte van honing, afgetopte nectar en stuifmeel van de opgeslagen, bijvoorbeeld met behulp van de methode die is beschreven in stap 6.3 tot en met 6.6.
   Opmerking: Als nectar en stuifmeel samen worden beschouwd als " voedingswinkels " hierdoor de componenten van een frame op twee (voedingswinkels en brood). Een typische Langstroth frame met kunststof Stichting en leeg getrokken kam weegt ongeveer 556 g ²⁰, dus voor het berekenen van het gewicht van voedingswinkels, de som van het gewicht van het frame met leeg getrokken kam en het gewicht van het brood massa en aftrekken die gewicht van het geconstateerde gewicht van het frame betrokken.

Results

Honing honingbij kolonie groei en fenologie, gemeten met behulp van reguliere korf inspecties met continue gewicht monitoring, bleek aanzienlijk lagere brood productie onder kolonies blootgesteld aan imidacloprid op 100 ppb.
Korf inspecties toonde aan dat volwassen bee massa niet aanzienlijk beïnvloed door blootstelling aan beide subletale concentraties van 5 en 100 ppb, maar analyse van foto's van brood frames openbaarde dat brood productie in de behandeling van 100 ppb was aanzienlijk lager) Figuur 1). Continu korf gewicht gegevens bleek verschillende kolonie groeicijfers tussen groepen van de kasten blootgesteld aan verschillende concentraties van imidacloprid. De continue korf gewicht gegevens werden verdeeld in twee delen: de 25 h uitvoeren van gemiddelde gegevens, die betrekking heeft op de groei van de kolonie en foerageren succes en verschil tussen de uurgemiddelde ruwe gegevens en de 25 h met gemiddelde, het uurtarief detrended gegevens. De dagelijkse amplitudes van de detrended gegevens zijn gerelateerd aan het foerageren activiteit^19,20 (Figuur 2). Terwijl kasten af en toe wegen kan verschillen van het gemiddelde gewicht op een gegeven moment hebben ontdekt, verstrekt continu met een gewicht van detrended gegevens voor informatie over het gedrag van de kolonie.

Boven het spoor van de middelste frame in een typische commerciële component is een effectieve locatie voor temperatuursensoren.
Volwassen werknemer bijen in kolonies genereren en onderhouden van hoge temperaturen (33-36° C) met name in het bijzijn van brood¹⁴ en de cluster zelf is mobiel om te profiteren van voedsel worden opgeslagen in verschillende delen van de korf^25,26. Ter vermindering van warmteverlies, hoeft clusters een groot contactoppervlak met uitwendige delen van de korf, zoals de zijden of de onderkant, zodat de afstand van het midden van het vak boven aan het cluster zelden grote is. Het midden van het brood vak boven heeft aangetoond dat afgenomen temperatuur variabiliteit in vergelijking met andere locaties in de component, zoals het midden boven van een buitenste frame en de bovenkant van een tweede vak ("super") in de zomer en voorwaarden²⁰vallen. In winterse omstandigheden, waarin het verschil tussen de omgevingstemperatuur en de cluster zou worden verwacht dat de grootste, de dezelfde locatie werd gevonden dat de hoogste temperatuur en de laagste variabiliteit ten opzichte van omgevingsomstandigheden, die aangeeft het grootste bijdrage vanuit het cluster zelf (figuren 3 en 4; Tabel 1). Verschillen in temperatuur regimes kunnen niet worden toegeschreven aan verschillen in de volwassen bijen massa (tabel 2).

Amplitudes van sinus curven aanpassen aan continu temperatuurinformatie waren significant hoger in de behandeling van de 100 ppb dan bij de behandeling van 5 ppb terwijl noch behandelde groep aanzienlijk van de controlegroep verschilde ⁹ .
Amplitudes zijn recht evenredig met de temperatuur variabiliteit, dus de hogere amplitudes meer variabele temperaturen op dat moment in de korf geven. Lagere amplitudes weerspiegelen de hogere brood productie in de groepen van 5 ppb en controle behandeling in vergelijking met de 100 ppb behandelde groep (Figuur 5). Deze resultaten, gecombineerd met records uit de korf inspecties en continu korf gewicht gegevens bevestigen dat kolonie-niveau gedrag werd sterk beïnvloed door blootstelling aan 100 ppb imidacloprid.

Figuur 1: Volwassene bee en brood maatregelen. Component inspectiegegevens van mei, 2014, maart, 2015, voor kolonies blootgesteld aan siroop met 0 (control), 5 en 100 ppb imidacloprid in de buurt van Tucson, AZ. (A) gemiddelde (+ SEM) total volwassen bee massa; (B) gemiddelde (+ SEM) verzegeld brood oppervlakte. Grijze zone geeft behandelingsperiode (4-6 kg van behandelde sacharose siroop per week per korf voor 6 weken). Vier kolonies per behandelde groep; een kolonie in de 100 ppb stierf tijdens de winter. Volwassen bee massa's werden niet opgenomen in augustus. Gegevens hier werd eerder gepubliceerd en hier wordt gebruikt met toestemming⁹. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 2 : Honey bee hive gewicht gegevens. Gegevens van de continue gewicht van juni tot December, 2014, voor honing bijenvolken blootgesteld aan siroop met 0, 5 en 100 ppb imidacloprid in de buurt van Tucson, AZ. (A) totale korf gewicht (± SEM); (B) Amplitudes van sinus curven aanpassen aan detrended gewicht gegevens uit dezelfde periode. Grijze zone geeft behandelingsperiode (4-6 kg van behandelde sacharose siroop per week per korf voor 6 weken). Vier kolonies per behandelde groep; een kolonie in de 100 ppb stierf tijdens de winter. Gegevens hier werd eerder gepubliceerd en hier wordt gebruikt met toestemming⁹. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3: De temperaturen van de binnen-korf op verschillende locaties. Dagelijkse gemiddelde (± SEM) temperatuur (° C) voor 3 locaties van de sensor binnen honey bee-hives. (A) 4 single-box bijenkasten gehouden op een hooggelegen locatie (MLEM: 2412 m); en (B) 3 kasten bewaard bij een lagere hoogte-site (SRER: 719 m) in de buurt van Tucson, AZ vanaf December 2013 tot februari 2014. Kasten waren houten Langstroth diepe vakken (43.65 l capaciteit) voorzien van houten innerlijke covers en metaal omzoomde telescooparmen deksels. Thermokoppel temperatuur sondes werden gekoppeld aan de bovenste balken van de frames en een geïntegreerde datalogger/temperatuur sensor werd gelegd op de rail van de onderkant van het middelste frame. Deze gegevens blijkt dat de positie van de sensor aan de bovenkant van het middelste frame consequent hoger is dan de omgevingstemperatuur ten opzichte van de andere posities van de sensor en dus informatief over het beheer van de temperatuur door de bijenvolken. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4 : Temperatuur variabiliteit op verschillende locaties binnen de korf. Dagelijkse gemiddelde (± SEM) amplitudes voor sinus curves aanpassen aan de detrended temperatuur uurgegevens voor 3 locaties van de sensor binnen honey bee-hives. (A) 4 kasten op gehouden op grote hoogte site (MLEM: 2412 m); en (B) 3 kasten bewaard bij een lagere hoogte-site (SRER: 719 m) in de buurt van Tucson, AZ vanaf December 2013 tot februari 2014. Kasten waren houten Langstroth diepe vakken (43.65 l capaciteit) voorzien van houten innerlijke covers en metaal omzoomde telescooparmen deksels. Thermokoppel temperatuur sondes werden gekoppeld aan de bovenste balken van de frames en een geïntegreerde datalogger/temperatuur sensor werd gelegd op de rail van de onderkant van het middelste frame. Deze gegevens blijkt dat de positie van de sensor aan de bovenkant van het middelste frame consequent aan variabiliteit (hier gemeten als de amplitude van de sinus curven aanpassen aan detrended uurgegevens) lager was dan de omgevingstemperatuur in vergelijking met de andere posities van de sensor en dus informatief over temperatuur beheer door de bijenvolken. Schalen voor de omgevingstemperatuur (vaste zwarte lijn) zijn aan de rechterkant van elke grafiek. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 5: Binnen-korf temperaturen voor behandelde kolonies. Continu temperatuurinformatie van juni tot December, 2014, voor honing bijenvolken blootgesteld aan siroop met 0, 5 en 100 ppb imidacloprid in de buurt van Tucson, AZ. (A) gemiddelde korf temperatuur (± SEM); (B) Amplitudes van sinus curven aanpassen aan detrended temperatuur gegevens uit dezelfde periode. Grijze zone geeft behandelingsperiode (4-6 kg van behandelde sacharose siroop per week per korf voor 6 weken). Vier kolonies per behandelde groep; een kolonie in de 100 ppb stierf tijdens de winter. Gegevens hier werd eerder gepubliceerd en is hier gebruikt met toestemming (Meikle et al. 2016a). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Vergelijking	t-test	bn. P	Site	AVG. diff (° C)
POS. 2 - Pos. 1	2.05	0.0485	MLEM	1,00 ±0.25
			SRER	4.38 ±0.12
POS. 2 - Pos. 3	0.84	1	MLEM	2.05 ±0.21
			SRER	0,12 ±0.11

Tabel 1: Gemiddelde temperatuurverschillen en post hoc vergelijkingen tussen verschillende sensor posities binnen honey bee-hives. Positie 1: bovenste buitenste frame; Positie 2: bovenste middelste frame; Positie 3: bodem middelste frame. 4 single-box kasten werden gehouden op een hooggelegen locatie (MLEM: 2412 m) en 3 kasten werden gehouden op een lagere hoogte-site (SRER: 719 m) in de buurt van Tucson, AZ vanaf December 2013 tot februari 2014. Kasten waren houten Langstroth diepe vakken (43.65 l capaciteit) voorzien van houten innerlijke covers en metaal omzoomde telescooparmen deksels. Thermokoppel temperatuur sondes waren verbonden met de posities 1 en 2, en een geïntegreerde datalogger/temperatuur sensor was verbonden naar positie 3.

Groep	Datum	Gemiddelde (± SEM) volwassen bee massa (g)	Gemiddelde (± SEM) brood oppervlakte (cm2)
MLEM	18 november 2013	2119 ±412	1372 ±396
SRER	15 november 2013	2270 ±312	53 ±30
MLEM	13 februari 2014	2171 ±105	0
SRER	11 februari 2014	2027 ±487	867 ± 79

Tabel 2: Gemiddelde volwassen bee massa's en brood massa, geschat aan de hand van de hier beschreven, voor vier kasten gehouden op een hooggelegen locatie protocollen (MLEM: 2412 m); en drie bijenkasten bewaard bij een lagere hoogte-site (SRER: 719 m) in de buurt van Tucson, AZ vanaf December 2013 tot februari 2014. Kasten waren houten Langstroth diepe vakken (43.65 l capaciteit) voorzien van houten innerlijke covers en metaal omzoomde telescooparmen deksels. Thermokoppel temperatuur sondes waren verbonden met de posities 1 en 2, en een geïntegreerde datalogger/temperatuur sensor was verbonden naar positie 3.

Discussion

Net als een gewas wetenschapper vereist nauwkeurige en precieze gegevens te evalueren van de effecten van verschillende behandelingen op plantengroei en opbrengst, honey bee onderzoekers vereisen nauwkeurige en precieze gegevens te evalueren van de honingbij kolonie groei en activiteit. Dit soort gegevens zijn met name belangrijk wanneer de effecten van de behandeling kan subtiel en lange termijn, zoals kan worden verwacht wanneer bijen worden blootgesteld aan lage concentraties van pesticiden.

Continu korf gewicht gegevens bevatten veel informatie over de groei en de activiteit van de kolonies onderzocht, evenals de reactie van die kolonies op exogene verstoringen, zoals uit het beroven van de bijen en de toevoeging van suikerstroop tot en met een feeder-⁹. Echter vereist alleen goed interpreteren van continue gewicht en temperatuur gegevens enige kennis van de grootte van de kolonie op een periodieke basis. Terwijl de grootte van de volwassen bijenpopulatie kan worden geschat uit de dagelijkse amplitudes van detrended per uur gegevens tijdens een stroom van nectar, als gevolg van de toegenomen forager verkeer, buiten een nectar stroom houdt de relatie niet goed²⁰. Evenzo kolonie gewicht verandert als gevolg van foerageren succes, voedselconsumptie en bijenpopulatie stijgingen en dalingen (bijvoorbeeld bee doodt) zijn gedeeltelijk een functie van de grootte van de kolonie. Kleinere kolonies kunnen gezond maar tonen van lagere groei en minder forager massa, bijvoorbeeld, gewoon vanwege een kleinere bevolking van forager.

Identificeren van een consistente en informatieve vaste positie voor een temperatuursensor binnen de component is van cruciaal belang voor het produceren reproduceerbare resultaten, met name met de overwinteraars. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat temperatuurbewaking op boven het spoor van een centrale frame in het vak brood (onder) waren minder gecorreleerd met (externe) omgevingstemperaturen dan verscheidene andere posities in de korf en meer werden beïnvloed door de kolonie zelf ²⁰. tijdens de winter, temperatuur verschillen tussen het cluster van de honingbij kolonie ambient verwacht hoog en dus verschillen tussen standpunten binnen de component zou ook worden verwacht dat groter is dan tijdens de warmere maanden. Bovendien, zal de bee cluster verplaatsen naar verschillende locaties binnen de korf te exploiteren voedsel bronnen^25,26 De studie van de winter hier beschreven bleek dat temperaturen op horizontale positie, vanaf het bovenste midden bovenste buitenste frames, beduidend verschillend waren, terwijl verticale verschillen op het middelste frame niet waren. Horizontale luchtbeweging in alle frames is relatief beperkt terwijl verticale beweging langs een frame niet, zodat verticale mengen zou worden verwacht dat meer. Deze resultaten bevestigen dat een temperatuursensor wordt geplaatst op de boven het spoor van de middelste frame dreigt te worden informatieve met betrekking tot temperatuur invloeden uit de kolonie.

Korf evaluaties zoals ze hier worden beschreven kunt oplossen door sommige van deze kwesties. Door af te trekken van de som van de korf onderdelen van het totale korf gewicht gemeten tijdens inactiviteit, zoals 's nachts, de raming van de volwassen bijen massa is onafhankelijk van het aantal bijen foerageren en dus ongevoelig voor het moment van de evaluatie. Het opnemen van gegevens uit een schaal laat weinig ruimte voor subjectiviteit en frame foto's bieden een permanente record, zodat analyses van brood of voedsel oppervlakten kunnen worden herzien, indien nodig, waardoor de afhankelijkheid van de opleiding van de persoon die de analyses.

De hier beschreven methoden zijn niet zonder bronnen van fout. Korf onderdelen moeten vrij van bijen als mogelijk, en elke belangrijke stukken van kam of ander materiaal dat is verwijderd worden gewogen vóór te zijn genegeerd. Het vochtgehalte van de houten onderdelen kunt wijzigen na verloop van tijd en lege kasten meetbare dagelijkse oscillaties in gewicht als gevolg van dagelijkse wijzigingen in de relatieve luchtvochtigheid²⁴kan vertonen. Een korf met een kolonie verandert waarschijnlijk niet zo veel omdat bijen de neiging om een relatief constante vochtigheid in de korf²⁷, die zou de ambient gevolgen verzachten. Deze methoden afhankelijk ook snel werken. Zodra een korf is gedemonteerd, de temperatuur en gas omstandigheden drastisch veranderen en koele temperaturen kunnen invloed hebben op de gezondheid van brood¹⁴. Nemen van elkaar een korf zonder een scherm te weren van de bijen van naburige kolonies kan bevorderen beroven, vooral in tijden van schaarste van de nectar.

Wijzigingen van deze procedures zijn af en toe nodig. Hoewel het in het belang van de onderzoekers te verzamelen van zoveel mogelijk gegevens als mogelijk, in sommige gevallen, zoals wanneer vele kasten moeten worden gecontroleerd, als het roven van de druk hoog is of wanneer zijn de weersomstandigheden niet optimaal, moeten werknemers snel en afzien van bepaalde gegevens. Als gegevens over voedsel reserves niet cruciaal, moeten frames met alleen honing en/of stuifmeel of frames met alleen wax of stichting, worden gewogen maar niet gefotografeerd. Niveaus van afgetopte larven en eieren zijn ook van belang zijn voor sommige onderzoekers en ze worden vaak aangetroffen in frame foto's; om te voorkomen dat bemonstering moet bias een onderzoeker wel vertrouwen in zijnde kundig voor speurder zij in alle foto's. Vaak alleen afgetopte brood kan betrouwbaar en consequent op foto's genomen onder veldomstandigheden worden geïdentificeerd. Betreffende de toepassing van de behandeling, sommige kasten, met name die hogere doseringen van imidacloprid gevoed, lusteloos, waardoor een vermindering in zowel hun consumptie van siroop en hun vermogen om het verdedigen van hun korf kan worden. Als een kolonie mislukt om te consumeren van de stroop na 5-7 d, de stroop moet worden verwijderd, gewogen en weggegooid (om besmetting te voorkomen als gevolg van vergisting) en de kolonie aangeboden verse siroop. Door weging van de afgedankte stroop, onderzoekers record van hoeveel elke kolonie verbruikt zal hebben, en dus totale dosering kunnen berekenen. Ten slotte, de toepassing van behandelingen in suikerstroop is vooral effectief wanneer er weinig of geen nectar van alternatieve bronnen. Alternatieve nectar bronnen zou de behandeling een onbekende mate verdund. Onderzoekers moeten niet vergeten, zoals werd opgemerkt in de sectie protocol dat pesticiden zoals imidacloprid worden geassocieerd met verminderde activiteitenniveaus, met inbegrip van de bescherming van de korf, afhankelijk van de concentratie. Verminderde kolonie verdediging kan ook leiden tot verhoogde beroven en mogelijk verstorende van behandelingen.

De resultaten gepresenteerd hier Toon dat continue controle van het gewicht van de korf en inwendige temperatuur zijn gevoelig voor kolonie-niveau gedrag, zelfs met betrekking tot gedragsveranderingen geïnduceerd door zeer laag (5 ppb) concentraties van een neurotoxische pesticiden. Verdere toepassing van deze methoden op andere neurotoxines en pesticiden met andere vormen van actie, zoals insect groeiregulatoren, ons begrip van de effecten van veld-realistische doses op honing bijenvolken zou verhogen.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Langstroth hive equipment (box)	Mann Lake Ltd, Hackensack, MN	KD-700
Langstroth hive equipment (frame)	Mann Lake Ltd, Hackensack, MN	WW-900
Langstroth hive equipment (lid and cover)	Mann Lake Ltd, Hackensack, MN	WW-302
Langstroth hive equipment (base)	Mann Lake Ltd, Hackensack, MN	WW-316
Langstroth hive equipment (internal feeder)	Mann Lake Ltd, Hackensack, MN	FD-505
Cordovan Italian queens and bee packages	C.F. Koehnen & Sons, Glenn, CA
Scale, bench (100 kg max. capacity): model B-2418	TEKFA, Copenhagen, Denmark	discontinued
Scale, bench (100 kg max. capacity): Diamond Series	Avery Weigh-Tronix , Fairmont, MN	1824-200
Imidacloprid, analytical-grade CAS # 138261-41-3	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 63103	37894
Electronic scale, precision (precision = 0.1 mg): Adventurer Pro 260	Ohaus,  Parsippany, NJ	AV264C
Electronic scale, portable (15 kg max. cap.): Ranger Count 3000	Ohaus, Parsippany, NJ	RC31P15
Thermocouple probe: TMC6-HD	Onset Computer Corp., Bourne, MA	TMC6-HD
Datalogger, 12-bit: Hobo U-12	Onset Computer Corp., Bourne, MA	U12-012
Temperature and r.h. datalogger: iButton Hygrochron	Baulkham Hills, NSW 2153, Australia	DS1923
Temperature datalogger: iButton Thermochron	Baulkham Hills, NSW 2153, Australia	DS1922L
Nalgene plastic bottle	Thermo Scientific, Rochester, NY	2104-0032
Tissue embedding cassette	Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA	B1000731WH
Digital camera: Pentax K-01	Ricoh Imaging Co., Ltd.	15241
ImageJ version 1.47 software	W. Rasband, National Institutes of Health, USA
Centrifuge tubes, 50 ml	Fisher Scientific, Asheville, NC	14-959-49A