Abstract
Vi præsenterer to metoder til at observere humlebi valg adfærd i et lukket test rum. Den første metode består af Radio Frequency Identification (RFID) læsere indbygget i kunstige blomster, der viser forskellige visuelle signaler, og RFID-tags (dvs. passive transpondere) limet til thorax af bumblebee arbejdstagere. Nyheden i vores implementering er, at RFID-læsere er indbygget direkte i kunstige blomster, der er i stand til at vise flere forskellige visuelle egenskaber såsom farve, mønster type rumlige frekvens (dvs. "busyness" af mønsteret) og symmetri (rumlige frekvens og symmetri ikke manipuleres i dette eksperiment). Derudover disse visuelle i forbindelse med de automatiske systemer er i stand til at optage ubelønnet og utrænet valg adfærd. Den anden metode består i optagelse valg adfærd ved kunstige blomster ved hjælp af motion-følsomme high-definition videokameraer. Bumblebees have antal tags limet til deres thoraces for entydig identifikation. Fordelen i denne gennemførelse over RFID er, at ud over at observere landing adfærd, også kan observeres alternative foranstaltninger af præference, såsom svævende og antennation. Begge automatisering metoder øger eksperimentel kontrol og intern validitet ved at tillade større skala undersøgelser, der tager hensyn til individuelle forskelle. Ekstern validitet er også forbedret, fordi bierne frit kan komme ind og ud af testmiljø uden begrænsninger såsom tilgængeligheden af en videnskabelig assistent på stedet. Sammenlignet med menneskelig observation i realtid, de automatiserede metoder er mere omkostningseffektive og muligvis mindre fejlbehæftet.
Introduction
Et centralt problem i at studere ulærd valg adfærd humlebier og honningbier er, at blomster-naive, utrænede arbejdstagere ikke umiddelbart komme ind i test rum, hvor der kan måles præferencer. Som et resultat, mange forskere er afhængige af en mindre end ideel teknik: pre-uddannelse af de ansatte til at fodre inde i test rummet fra tilsyneladende neutrale stimuli, som forskerne anser for at være forskellig fra de eksperimentelle stimuli. Imidlertid har de seneste eksperimenter vist, at stimuli, der blev anset for at være neutrale (dvs. stimuli, der ikke påvirker efterfølgende valg adfærd i en test session) har påvirket præferencer på uventede måder 1. Automatiske systemer, der omfatter Radio Frequency Identification (RFID) 2 og bevægelsesfølsomme videooptagelser kan tilbyde en mulighed for at løse dette problem. Formålet med undersøgelsen var dobbelt: (1) primært at bidrage til litteraturen om ulærde blomstermotiver præferencer ved humlebier, (2) og sekundært til evaluate to valg målesystemer, som registreret af to forskellige automatiserede optageudstyr.
To automatiserede systemer 3 blev gennemført i den foreliggende undersøgelse at observere ulærd valg adfærd: RFID og bevægelsesfølsomme videooptagelser. To afgørende elementer i begge systemer er, at valg ikke bliver belønnet, og visning af forskellige visuelle signaler kan manipuleres. Bevægelsesfølsomme video (high definition, optagelse på 1 MP opløsning) ikke kun tillader kontinuerlig observation af frit udforske arbejdstagere på en flyvning rum, men er afgørende for en effektiv observation af relativt sjældne hændelser 4.
Forskningen spørgsmål i eksperiment 1, vedrører, hvordan forskellige visuelle egenskaber interagerer, når den vises sammen. Denne undersøgelse har til formål at undersøge den relative betydning af mønster placering i forhold til mønsteret type. Ved hjælp af en design 2 x 2, radial (dvs. sunburst) og koncentriske (dvs. tyrens eI) typer mønster placeres enten centralt eller perifert på en kunstig blomst (se figur 1 for eksempler på stimuli). RFID-læsere er indbygget i disse specialdesignede kunstige blomster stimuli, og humlebier modtage RFID aktiveret tags der tillader os at optage hver mærkede arbejdstager, der kommer ind i kunstig blomst stimulus. RFID observation virker ved læseren mekanisme (indbygget i de kunstige blomster) sender signaler på radiofrekvenser (13,56 MHz i dette tilfælde), som er moduleret af tilstedeværelsen af passive tags. Læseren kan opdage og registrere disse signal modulationer, der varierer lidt på tværs tags muliggør tag entydig identifikation.
Spørgsmålene om forsøg 2 er tredoblet. Først er blomster-entry, som målt ved RFID, og landing, som målt ved videooptagelser tilsvarende valgkriterier? Valg måles ved forskellige punkter (landing til video, og blomst post for RFID), som kan udmønte sig i forskellige foranstaltningerpræference. For det andet, hvad er effekten af central vs perifere positionering? Det vides ikke, hvorvidt arbejdere ville vælge en central mønster, hvis en kombination bestående af to radiale mønstre i forskellige positioner blev fremlagt (figur 4b se). For det tredje, hvad er den relative betydning af mønster position vs mønster type? Med andre ord vil humlebier lander på mønstre af foretrukne mønster type eller det foretrukne mønster position? Bier kunne foretrækker central radial til en perifer-koncentrisk mønster, men det foretrækkes kan skyldes mønsteret type eller dens centrale positionering. I dette eksperiment blev to variabler op mod hinanden 5 (se figur 4c, d).
I eksperiment 2 brugte vi bevægelsesfølsomme videooptagelser på blomst-lignende stimuli. Kunstige blomster blev placeret inde i en flyvning bur, og bevægelsesfølsomme high-definition videokameraer blev peget på disse blomster fra front og toppen. Mere specifikt blev to videokameraer anbragt således, at fange forfra af hver af de to stimuli i test rum. En yderligere videokamera blev anbragt mellem stimuli at optage svævende adfærd ovenfra, og fanget adfærd fra både kunstige blomster. Humlebier blev identificeret ved hjælp af numeriske koder, som kan læses på high-definition video klip. Svævende, antennation og landing adfærd blev observeret.
Protocol
Animal Care udvalg fra University of Ottawa har godkendt vores forsøgsprotokol, som afgrænser sikkerhedsprocedurer for personale, der arbejder med bier.
1. Test Environment Forberedelse
- Forbered en tom plads (isoleret rum, eller metal-skærm dækket flyvning bur) på 2 mx 2 mx 2 m.
BEMÆRK: Hvis rummet er valgt som test rum, sikre, at bier ikke kan undslippe gennem vinduer, rum under døre og luft udveksle kanaler. - Tilføj små indgange (f.eks huller ca. 2 cm i diameter) til flyvning bur hvor bier kan indtaste og afslutte test rum uden obstruktion. Design en mekanisme til at blokere for adgangspunkter til at holde bier af test plads i perioder forbeholdt vedligeholdelse og udstyr konfiguration.
BEMÆRK: Vi har brugt Bombus Impatiens Cresson arbejdstagere. - Tilslut en eller to koloni kasser til test-rummet ved hjælp af et stik. Sørg for, at en død bi ikke kan block stikket.
BEMÆRK: Her anvende to typer tilslutning strukturer: et træ "bro" struktur med en glasplade dæksel, og et trådnet rør. De er nemme at rengøre, og de giver trækkraft til bierne. - Placer to kunstige blomster indehavere inde i test-rum.
- Placer blomst indehavere i midten af test-space, eller vedhæfte dem til væggen.
- Tilslut en "2K6 hoved" RFID-læser til toppen af cylinderdelen af kunstig blomst ved hjælp af tape (se figur 1 for positionering). Brug en 1,2 m høj træfod til at vedhæfte kunstige blomster.
BEMÆRK: Den øverste del af stativet skal funktionen en fastgørelsesmekanisme hvor kunstige blomster kan tilsluttes. Se figur 2 for en skematisk tegning
- Tilføj højfrekvente (min. 200 Hz) fluorescerende lamper til tilstrækkeligt lys test-rum. Brug en høj frekvens elektronisk ballast for at sikre, LIGht flimmer er over humlebier visuelle flimmer fusion tærskel 6.
BEMÆRK: Her skal du bruge 12 dagslys lysstofrør, der producerer omkring 1.200 Lux lysintensitet for et rum på 2 x 2 x 2 m.
Figur 1. RFID Artificial Flower Design. Skematisk diagram af RFID-aktiverede kunstig blomst anvendt i forsøg 1. RFID læser hvilede oven på den åbne cylinder gennem midten af blomsten. Stimuli mønstre og holdninger: a. perifer-koncentriske, f. central-koncentriske, c. perifer-radial og d. central-radial. Dette tal er blevet ændret fra Orbán et al. 11.
2. Bumblebee Colony Forberedelse
- Ved ankomsten af kommercielt bestilte kolonier, tilslutte koloni boksen til flyvning bur.
- Giv pollen (indsamlet af honningbier fra en række planter) og sukker-vand (1: 1 efter volumen) ad libitum indtil starten af test sessioner.
- Kog 1 liter vand, og bland den samme mængde sukker, for at skabe den sukker-vand løsning.
- Køb pollen fra en biavler eller comkommerciel leverandør af humlebi kolonier. Slibe pollen med en morter og støder, og blandes med honning og vand (efter behov) at gøre det til en fugtig masse.
- Når eksperimentet starter, giver 15-40 ml sukker vand (kvantitet proportional til kolonien størrelse) dagligt. Fortsæt med at give pollen ad libitum. Juster sukker-vand mængde i henhold til opbevaring niveauer i honning potter.
BEMÆRK: Hold opbevaring af fødevarer niveauet lavt et incitament for arbejdstagerne til at forlade reden for at søge mere mad. - Tillad bier til at komme ind i testmiljø via stikket struktur, som beskrevet i trin 1.3.
BEMÆRK: Bier bevæge sig frit mellem reden og testmiljø under hele forsøget.
3. Forberedelse til observation af Radio-frekvens identifikation
- Begynd limning RFID-tags på thorax af arbejderne, så snart koloni ankommer, og fortsætte gennem hele forsøget, som nye arbejdeERS dukke op.
- Limning Teknik
- Placer alle arbejdstagere i individuelle beholdere under indledende tagging. Cool arbejdere ned til ca. 1 time i køleskabet (ca. 7 ° C) for at gøre dem langsommere.
BEMÆRK: Afkøling arbejdstagere forud for tagging hjælper med at gøre aggressive kolonier mere håndterbare. Dette minimerer risikoen for bistik. - Ved hjælp af tagging apparater og giftfri lim (leveres af tag udbyderen), fastgøre RFID-tag på thorax af arbejdstageren. Lim RFID-tags til arbejdstagere, idet de dukke op, mens de stadig er i Callow stadie (før de er i stand til at flyve).
- Vent mindst 10 minutter, før du lægger arbejdstageren tilbage i kolonien for at sikre RFID tag ikke kan fjernes af arbejdstageren.
- Placer alle arbejdstagere i individuelle beholdere under indledende tagging. Cool arbejdere ned til ca. 1 time i køleskabet (ca. 7 ° C) for at gøre dem langsommere.
- Kassér arbejdstagere, der ikke mærkede under deres callow etape, eller arbejdstagere, der har mistet deres RFID-tags (som set af limrester eller skaldet plet på brystkassen).
BEMÆRK: Disse bier kan have haft erfaring outside kolonien. - RFID Reader
- Bruge en personlig computer (PC) til at konfigurere RFID reader software. Skift operativsystemets dato format til yyyy-mm-dd hh: mm: ss for at sikre de downloadede RFID data korrekt kodet. Juster program leveres med RFID-læsere ved hjælp af programmeringssproget C ++ til at tillade eksport af data om RFID-læser som kommaseparerede værdier (CSV).
- Slut RFID-læseren til computeren ved hjælp af en RS-232 til USB-stikket. Downloade data til RFID-læseren med jævne mellemrum, før læseren når lagerkapacitet (op til 32.000 records). Brug RFID-læsere til at optage dato, tid og en tretten tegn unik snor forbundet med hver tag. Importer den downloadede CSV-fil i en relationel database management system (RDBMS).
4. Kunstig Blomst Forberedelse til RFID-læsere
- Køb blå og gul bage ler fra en lokal håndværk butik.
- Opret en blue cylinder med en diameter på 1,5 cm, og skære en 1,5 cm x 3 cm hul på siden.
BEMÆRK: hul på siden af cylinderen vil tjene som beholder til RFID-læseren. - Skabe en blå kegle med en diameter på 8 cm i den ene ende, og 1,5 cm på den anden ende.
- Flet cylinderen og keglen.
- Opret en 20 cm lang og 0,5 cm bred streng af gul ler.
- Skær den gule streng til størrelse, og arbejde i det blå kegle og cylinder.
BEMÆRK: Radial figurer vil kræve 5 cm lange lige linjer, og koncentriske figurer vil kræve 4-8 cm lange cirkulære linjer. - Bage ler ved 130 ° F indtil fuldt hærdet.
5. Forberedelser til Observation af Motion-sensitive Video Recording
- Begynd at lime farvede plastik antal tags på thorax af bier, så snart koloni ankommer, og fortsætte gennem hele forsøget som nye medarbejdere opstår.
- Fjern alle arbejdstagere under den indledende Tagging session for at sikre, at hver enkelt modtager en række tag. Placer arbejderne tilbage i kolonien umiddelbart efter mærkningen.
BEMÆRK: I modsætning til RFID-tags, er det vanskeligere for arbejdstagerne at fjerne antal tags. - Som nye arbejdstagere dukke op, tagge dem, mens de stadig er Callow. Tagging varierer hyppigheden mellem staten koloni cyklus, men i gennemsnit til omkring 7-10 arbejdere hver 2-3 dage. Kassér arbejdstagere, der ikke mærkede under deres callow fase, fordi de måske ikke længere være flower-naive.
- System til tagging flere arbejdere end tilgængelige mærkenumrene
BEMÆRK: Hvis forsøget fortsætter i en periode på flere måneder og flere kolonier er involveret, er der en god chance for, at ledige mærkenumrene løbe ud. Der er omkring 7 skelnes tag farver, hver nummereret fra 1 til 99 giver mulighed for op til 693 samtidigt mærkede arbejdstagere. Et eksperiment kører i 3 måneder ved hjælp 3-4 kolonier vil have et godt stykke over 693 medarbejdere i alt, men aldrig samtidigt live. <ol> - Sørg for, at numre tags er placeret systematisk (f.eks overside af tag nummer er altid på linie med biens hoved), især for følgende numre: 6, 9, 66, 69, 99.
- Fjern døde arbejdere, og registrere deres tag-nummer som "frigøres". Vedligeholde en database mærkenumrene og farver, der er "tilgængelig" eller "i brug" for at sikre, at et unikt mærke ikke anvendes på flere bier på samme tid.
BEMÆRK: Yderligere tag kombinationer kan fremstilles ved tilsætning farver til allerede eksisterende farver. For eksempel kan tilsætning af en gul prik et blåt mærke med en Sharpie pen skabe nye kombinationer.
- Placer to Internet Protocol (IP) videokameraer (minimum 1 MP billede opløsning) foran hver blomstret skærm, uden testmiljøet (se figur 3).
- Udskift lager linser med 1,8 mm vari-fokale linser. Disse linser giver tilstrækkelig zoom og fokusere på de kunstige blomster.
- Placere en ekstra IP-videokamera direkte over kunstig blomst, der fokuserer på et område, 1-2 m foran de kunstige blomster. Dette videokamera optager svæver og antennation adfærd.
- Tilslut IP videokameraer til en pc via et sekundært netværk interface controller (NIC), og en Ethernet-hub.
- Konfigurere PC'ens Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) til dynamisk at distribuere IP-adresser til IP-videokameraer.
- Konfigurere en server på PC file transfer protocol (FTP).
- Konfiguration af en FTP-klient proces til automatisk at deponere videoklip på pc'en.
- Konfigurere IP videokamera til at optage en 10 sek videoklip detekteres hver gang bevægelse.
- Åbn et videoklip, og se indholdet frame-by-frame hjælp af en video fremviser valg.
- Optag en biens plast tag-nummer, dato og tidspunkt for optagelse i et regneark eller en RDBMS. Her definerer en landing som en bi ben kommer i kontakt med den kunstige blomst.
BEMÆRK: Kassér valg, der er socialt påvirket (landing, mens en anden bi er til stede på stimulus).
- Design visuelle egenskaber ved hjælp af en grafisk redigeringssoftware.
BEMÆRK: Sørg for, at den trykte mønster kan skæres og foldes ind i en kegle. Brug geometriske beregninger til at producere udskæring form, der resulterer i en kegle med en diameter 8 cm. - Print, klippe og folde den visuelle egenskab i en kegle.
- Lim fastgørelsesholderne på stimuli (se figur 2).
7. Statistisk analyse
- I begge forsøg, beregne et valg andel for hver bi (fx en særlig bi gjort x valg af en blomst ud af i alt y).
- Analysere disse forhold med et replikeret Goodness of fit test 7.
BEMÆRK: En replikeres G-Test beregner en heterogenitet (G h), der angiver mængden af variabilitet replikater (dvs. hver bi) og en samlet værdi (G p), der angiver den samlede betydning afalle valg proportioner. G-værdier sammenlignes med χ 2 værdier i test af betydning.
8. Stimuli Præsentation Sequence
- Vedhæft kunstige blomster til blomst står inde i test rum. Skift kombination og placering af viste stimuli med regelmæssige tidsintervaller (fx dagligt) for at undgå nålene virkninger.
9. Undersøgelse Opsigelse
- Placere kolonier i fryser ved -10 ° C i 3 dage for at dræbe bier.
Representative Results
Eksperiment 1: RFID data
Alle 375 arbejdstagere i kolonien blev mærket med RFID, og 318 af disse arbejdstagere (85%) ind i flight-bur på et tidspunkt i løbet af undersøgelsen. I alt 197 (62% af bier, der forlod kolonien) besøgte mindst én af fire kunstige blomster stimuli.
Definition af et valg
Et valg blev defineret som en arbejder at komme ind i kunstig blomst (se figur 1). Vi mærkede denne adfærd som "floral udforskning." Denne definition af et valg er strengere end dem, der bruges i litteraturen, som afhængigt af undersøgelsen, bruger en kombination af svævende, antennation eller landing. Floral udforskning er en snævrere definition af valg, fordi det kræver, at bier ikke kun deltage på en stimulus ved svævende, antennating og landing på det, men også ved at udforske det.
Datastyring
Sammendrag af forsøg
Four-replikeret goodness of fit test blev udført på alle valg fra en biernes "naive session" at sammenligne valg proportions til en teoretisk værdi på chance 7. En bi naive session refererer til den første test tilstand, hvor bien "deltog". G-test afslører en præference for central placering (se tabel 1) og radialt mønster type. Figur 4B viser, at præference mønster er vendt, når det koncentriske mønster er placeret centralt og radialt mønster er placeret perifert. Men hvis positionering holdes konstant som vist i figur 4a og d, præference mønster er mod radialt mønster. Figur 4 viser, at de relative andele af første valg for hvert mønster for hver kombination var sammenlignelige med de viste mængder for alle valg.
Figur 4. RFID Eksperimentelle Resultater. Choice frekvenser ved than fire forskellige blomster kombinationer i Eksperiment 1. De mørkebrune søjlediagrammer viser alle valg fra biens naive session (venstre side y-aksen), og de lysebrune søjler indikerer det første valg af hver arbejdstager (højre side y-aksen ). "Alle valg" viser lignende mønstre til "first choice", men med større statistisk styrke. Søjlediagrammerne viser, at placeringen af mønstrene er vigtigere end den type af et mønster. En centralt placeret mønster blev foretrukket, selv om det mønster, som vises en ellers mindre foretrukket koncentrisk mønster. Stjerner indikerer et valg andel, der er væsentlig forskellig fra chance. Bemærk. * P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001. Dette tal er blevet ændret fra Orbán et al. 11.
| Betingelser | Pooled | Heterogenitet | |||||
| Gp | df | p | Gh | df | p | ||
| Central-Radial vs Central-Concentric | 3.96 | 1 | 0,047 | 197,55 | 41 | 0.000 | |
| Perifer-Radial vs Central-Concentric | 33.77 | 1 | 0.000 | 210,81 | 42 | 0.000 | |
| Central-Radial vs Peripheral-Concentric | 508,31 | 1 | 0.000 | 345,78 | 30 | 0.000 | |
| Perifer-Radial vs Peripheral-Concentric | 7,42 | 1 | 0.000 | 84.06 | 24 | 0.000 | |
Tabel 1. Empiriske statistikker af RFID-data. Eksperiment 1. Denne tabel er blevet ændret fra Orbán mfl. (2013) 11. G p refererer til betydelig afvigelse af en gruppe andel fra chance, og G h henviser til test for individuelle forskelle ( dvs. heterogenitet). Der henvises til manuskriptet for detaljer om de statistiske tests.
Eksperiment 2: Video data
I alt 264 valg blev registreret på tværs af de fire betingelser i løbet af tre afprøvning sessioner. Tabel 2 viser antallet af arbejdstagere og valg bidraget fra hver koloni.
Definition af et valg
Videodata tillader optagelsen af tre typer af valg adfærd: svævende, antennation og landing. Mens alle tre typer af adfærd kan observeres, svævende og antennation er difficult til at associere med en tag-nummer grundet hurtige bevægelser som videokameraer med dårlig opløsning, eller lav hastighed ikke kan optage. Det er afgørende at bruge en high-definition videokamera (selv om dette ikke var til rådighed for os, ideelt set en høj frame rate videokameraet skal bruges til at minimere sløring) for at sikre mærkenumrene der kan kun vises på et lille antal frames kan læses . Denne metode blev også anvendt til at sammenligne choice mønstre med RFID-teknik, som registrerer floral udforskning.
Motion følsomhed overvejelser
Et af de centrale spørgsmål i at producere et vellykket eksperiment er konfigurationen af bevægelsesfølsomme videokameraer. Et videokamera, der er for følsom vil registrere for meget data, der er upraktisk og kan blive meget dyrt at behandle. For eksempel, i første omgang vores videokamera blev udløst af regelmæssige vibrationer i bygningen (f.eks forbipasserende på gangen, air condition, etc.), hvilket resulterede i 1R11; 2 gyldige datapunkter for hver 150-200 optagede videoklip. På den anden side, en endnu mere alvorlig fejl er en lav følsomhed konfiguration, som kan gå glip af vigtige data. Det er afgørende at konfigurere alle videokameraer på samme måde, ellers kan Stikproevefejlene forvrænge resultaterne.
Sammendrag af forsøg
Fire replikeret goodness of fit test fundet tre gruppeformænd proportioner, der afveg væsentligt fra chance, og en ikke-signifikant samlede andel (se tabel 3 og figur 5). (1) Mønster er vigtig: en signifikant præference for den centrale radial over den midterste-koncentrisk mønster blev fundet (se tabel 3). (2) Placering af radialt mønster er mindre vigtigt: præsentationen af den centrale-radial og perifer radial kombination viste ingen signifikant forskel fra chance. (3) Den centrale radial og perifer-koncentriske kombination resulterede i en stærk præference moder den centrale-radialt mønster. Den centrale-koncentriske og perifer-radial kombination fremkaldte signifikant præference for den perifere-radialt mønster. Mønster overtrumfet placering. Individuelle forskelle var ikke-signifikante i alle fire kombinationer (se tabel 3).
. Figur 5. bevægelsesfølsomme Video Resultater Choice frekvenser på de fire forskellige blomster kombinationer i Eksperiment 2. Resultaterne viser vigtigheden af mønstertype løbet mønster positionering: Radiale mønstre blev foretrukket, selv om de mønstre var placeret perifert. Værdier angiver antallet af valg af den viste mønster. Stjerner indikerer et valg andel, der er væsentlig forskellig fra chance. Bemærk. ** P <0,01, *** p <0,001. Dette tal er blevet ændret fra Orbán 11.
| Betingelser | Session 1 | Session 2 | Session 3 | ||
| Koloni 1 | Koloni 2 | Koloni 3 | Colony 4 | Colony 5 | |
| Antal Arbejdere | 45 | 7 | 2 | 8 | 23 |
| Antal Choices | 151 | 25 | 2 | 20 | 65 |
Tabel 2. deskriptiv statistik af bevægelsesfølsomme videodata. Samlet antal valg, der er optaget på de kunstige blomster i eksperiment 2 for hver koloni, og antallet af arbejdstagere, der foretager disse valg. Denne tabel er blevet ændret fra Orbán et al. 11. Der henvises til manuskriptetfor detaljer.
| Betingelser | Puljet | Heterogenitet | ||||
| Gp | df | p | Gh | df | p | |
| Central-Radial vs Central-Concentric | 17.98 | 1 | 0.000 | 40.72 | 29 | 0,073 |
| Central-Radial vs Peripheral Radial | 1.85 | 1 | 0,173 | 53.63 | 39 | 0.060 |
| Perifere Radial vs Central Concentric | 6.57 | 1 | 0.010 | 26.31 | 27 | 0.500 |
| Central Radial vs Perifere Concentric | 18.18 | 1 | 0.000 | 41.92 | 37 | 0,256 |
Tabel 3. Empiriske statistikker bevægelsesfølsomme videodata. Eksperiment 2. Denne tabel er blevet ændret fra Orbán et al. 11. G p refererer til betydelig afvigelse af en gruppe andel fra chance, og G h henviser til test for individuelle forskelle ( dvs. heterogenitet). Der henvises til manuskriptet for detaljer om de statistiske tests.
Discussion
RFID-teknologien gør det muligt at studere hundredvis af enkelte arbejdstagere med lethed og høj præcision, men de særlige kendetegn ved den optagne adfærd er forskellig fra observationer af mennesker og videooptagelser. Valget adfærd registreres af RFID kan beskrives som blomster udforskning. Dette er en meget strenge kriterium præference i forhold til kriterier, der anvendes i andre undersøgelser, såsom tilgang 8, trådt ind i en labyrint-arm 9,10, antennal reaktion 8, eller landing på et mønster 11,12. For at sammenligne gyldigheden af valget adfærd definitioner, og at validere nye RFID metode til ubelønnet opførsel blev videooptagelser af landing observeret i eksperiment 2. Alle valg foranstaltninger ikke er ens: RFID kriterium som målt ved floral indrejse, indikerede, at den visuelle egenskab af mønster positionering er mere vigtigt at bi valg, mens video-data viste, at den visuelle egenskab af mønster type er mere vigtigt for bi valg.
En af de generelle udfordringer i at studere ulærd valg opførsel er, at det er meget vanskeligt at tiltrække blomst naive, utrænede bier til kunstige blomster, der ikke tilbyder nogen pollen eller nektar. Faktisk har mange af de tidligere eksperimenter tyet til uddannelse bier i testmiljøet på stimuli, der menes at være uden betydning for valg adfærd ved test stimuli. RFID og bevægelsesfølsomme videooptagelser overvinde denne hindring ved at tillade kontinuerlig optagelse, 24 timer om dagen, uden den konstante overvågning af forskeren, og ved at øge stikprøvens størrelse 15-20 bier til flere hundrede bier. Mens ubelønnet valg hos utrænede bier forblive en sjælden begivenhed, disse nye eksperimentelle design parametre gør observation muligt.
Andre forbedringer, som disse to teknikker omfatter fjernelse af prøven bias, forbedring af ekstern validitet, og sporing af individuelle forskelle. Sample skævhed kan indføres, når der kun studere en halv snes bier i en koloni. Der er betydelige forskelle i adfærdsmæssige idiosynkrasier på tværs af individuelle medarbejdere, selv inden for samme koloni, der er sandsynligvis gået glip af, fordi kun de arbejdstagere, der er observeret, at tilfældigvis "samarbejde" med forskeren på et givet tidspunkt. Studere 15-20 bier i en koloni på 300 eller flere bier, repræsenterer så lidt som 5% af den samlede koloni, i hvilket tilfælde prøveudtagning partiskhed kan være betydelig. Mærkning og observere adfærd af alle arbejdstagere eliminerer dette problem helt. Antallet af samtidige stimuli valg kan også manipuleres. Vi tilbød binære valgmuligheder i vores eksperiment af tekniske årsager, men enkelt valg eller flere valg designs er også mulige.
Med hensyn til ekstern validitet, er at studere bier i et laboratorium miljø traditionelt været yderst kunstig, hvilket har hæmmet generalizability af resultater. For eksempel havde forskerne til at være PRESENT til dataindsamling, bier skulle føde i et testmiljø én efter én, og testen blev begrænset til et lille tidsvindue. De nye teknikker beskrevet i dette papir fjerne disse kunstige begrænsninger ved at gøre observation uden opsyn og ubegrænset. Endelig kan dokumenteres individuelle forskelle i adfærd, fordi vi kan konstatere, om disse blev gentaget valg af en enkelt bi eller flere bier.
Bevægelsesfølsomme, høj rumlig videokameraer afviklingsmyndighederne har kanten over RFID teknikker i form af fleksibilitet stimuli designs: fremkomsten af en visuel stimulus kan være næsten enhver form eller danne så længe motivet identifikation kan fanges på mindst en nogle rammer. Behandling af videoer er lidt mere tidskrævende, end forarbejdning RFID data, fordi identifikationen skal læses af forskeren, som kræver manuel inspektion af hvert videoklip. Hvis den visuelle stimulus design kan opfylde de begrænsninger af RFID-læser (dvs., skal RFID-tags på bi kommer til mindst 3-4 mm af RFID-læseren), så RFID-teknologi har den kant over storstilet automatiserede dataindsamling. Kvalitativ forskning vil sandsynligvis fortsætte med at blive favoriseret af video-analyse. Som vist i dette eksperiment, kan RFID-læsere samle meget store datasæt, der kræver ingen manuel kodning. De lidt forskellige fordele forbundet med hver teknik tyder på, at i fremtiden vil de kunne anvendes på en komplementær måde.
Fremtiden for begge teknologier kan ligge i præcis kvantificering af sjældent forekommende adfærd. For eksempel er en klar mulighed for fremtidige ansøgninger er at ansætte disse teknikker i drivhuse og andre mere naturalistiske miljøer. Kombinationen af naturalisme og eksperimentel kontrol vil gøre det muligt at behandle spørgsmål, som ikke var muligt at besvare før. Groft sagt, disse teknikker tilbyder to nye måder at observere adfærd i en streng and effektiv måde. RFID og bevægelsesfølsomme video er et betydeligt skridt fremad ikke blot for forskere studerer bestøvere eller insekter, men disse teknikker kan også appellere til andre adfærdsmæssige forskere.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Miniaturized mic3 tags | Microsensys | mic3 TAG 64 bit RO | RFID tags to glue to bee |
| RFID reader 2k6 head | Microsensys | 2k6 | RFID readers built into artificial flowers |
| IP camcorders | Vivotek | IP8161 | Motion-sensitive video recorders |
| Opalith Plattchen number tags and non-toxic glue | Beeworks.com | n/a | Number tags to glue to bees |
| Bumblebee Colony for Research | Koppert Canada | ||
| Artificial flowers | N/A | Developed by campus biology shop | |
| Artificial flower stand | N/A | Developed by campus biology shop | |
| Flight room | N/A | Developed by campus biology shop | |
| Laptop with Windows | Generic hardware / Microsoft software | Used to download RFID data | |
| RS 232 to USB converter | Generic | Connect RFID reader to computer | |
| Desktop | IBM | Used to transmit video data | |
| Second NIC | Generic | 10/100M NIC PCI | Used to transmit video data |
| Network hub | Generic | 4-port | Used to transmit video data |
| High precision tweezer | SPI | Used to glue number and RFID tags to bees | |
| Sugar | Generic | Used to mix with water to create sugar-water | |
| Pollen | Any local apiarist | Fed to bumblebees | |
| Marking cage with plunger | Beeworks.com | Aids tagging process | |
| Honey | Generic | Used to mix with water ot create pollen paste | |
| Bake clay | Sculpey | Stimulus for RFID | |
| Clay shaping tools | Generic | Stimulus for RFID | |
| White paper | Generic | Stimulus for Video | |
| Laser printer | Generic | Stimulus for Video | |
| Wood | Generic | Stimulus for Video -- attachment clip |
References
- Plowright, C. M. S., Evans, S. A., Leung, J. C., Collin, C. A. The preference for symmetry in flower-naïve and not-so-naïve bumblebees. Learn. Motiv. 42 (1), 76-83 (2011).
- Streit, S., Bock, F., Pirk, C. W. W., Tautz, J. Automatic life-long monitoring of individual insect behaviour now possible. Zool. 106, 169-171 (2003).
- Chittka, L. How human are insects, and does it matter. Formosan Entomol. 31, 85-99 (2011).
- Lihoreau, M., et al. Radar tracking and motion-sensitive cameras on flowers reveal the development of pollinator multi-destination routes over large spatial scales. PLoS Biol. 10 (9), e1001392 (2012).
- Brodbeck, D. R., Shettleworth, S. J. Matching location and color of a compound stimulus: Comparison of a food-storing and a nonstoring bird species. J. Exp. Psychol. Anim. Behav. 21 (1), 64-77 (1995).
- Srinivasan, M., Lehrer, M. Temporal resolution of colour vision in the honeybee. J. Comp. Physiol. A. 157 (5), 579-586 (1985).
- Sokal, R. R., Rohlf, F. J. Freeman, W. H. , New York, NY. (2011).
- Lunau, K., Fieselmann, G., Heuschen, B., van de Loo, A. Visual targeting of components of floral colour patterns in flower-naïve bumblebees (Bombus terrestris; Apidae). Naturwissenschaften. 93 (7), 325-328 (2006).
- Lehrer, M., Horridge, G. A., Zhang, S. W., Gadagkar, R. Shape vision in bees: Innate preference for flower-like patterns. Phil. Trans. R. Soc. B. 347 (1320), 123-137 (1995).
- Thompson, E. L., Plowright, C. M. S. How images may or may not represent flowers: picture-object correspondence in bumblebees (Bombus impatiens). Anim. Cognit. , (2014).
- Orbán, L. L., Plowright, C. M. S. The effect of flower-like and non-flower-like visual properties on choice of unrewarding patterns by bumblebees. Naturwissenschaften. 100 (7), 621-631 (2013).
- Leonard, A. S., Papaj, D. R. X” marks the spot: The possible benefits of nectar guides to bees and plants. Funct. Ecol. 25 (6), 1293-1301 (2011).
