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.
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.
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 afgescheiden1 , 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 bijen10,11,12,13,14. 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 km16 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 beroven9,17,18,19,20. 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.
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 bronnen25,26 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.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs bedanken K. Anderson, J.J. Adamczyk, E. Beren, ik Carstensen, M. Giansiracusa, B. Mott, N. Holst en A.R. Stilwell voor discussies over ontwerp en uitvoering en voor helpen in het veld.
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 |