Hummeln (Bombus spp.) sind große robuste Insekten, die in den gemäßigten, alpinen und arktischen Regionen der Welt vorkommen1. Sie sind wichtig für Pflanzengemeinschaften und bieten einen wichtigen Bestäubungsdienst für die landwirtschaftlichen Kulturen, die sie besuchen2. Der jüngste Rückgang der Häufigkeit und Verbreitung mehrerer Arten hat ihre Bedeutung als Bestäuber in den Vordergrund des öffentlichen Bewusstseins gerückt3. Forscher haben mehrere Stressfaktoren identifiziert, die wahrscheinlich zum Bevölkerungsrückgang beitragen, einschließlich eines Mangels an vielfältigen und reichlich vorhandenen Blütenressourcen, auf denen Hummeln nachFutter suchen 4. Die Identifizierung, aus welchen Pflanzenarten Hummeln suchen, ermöglicht es Forschern und Landmanagern zu verstehen, wie Hummeln auf Veränderungen der Ressourcenverfügbarkeit, des Wettbewerbs und anthropogener Störungen reagieren können5,6.
Studien, die die Pollenfutterpräferenzen von Hummeln untersuchen, werden oft von Forschern durchgeführt, die einzelne Bienen fangen, die nach Blumen suchen, und dann die korvikulären Pollenlasten von Exemplaren zur weiteren Verarbeitung und Identifizierung entfernen7,8,9,10. Während diese Methode einen Einblick gibt, wie eine Art oder eine Ansammlung von Hummelarten die Ressourcen in einem Gebietnutzt 7, ist es zeitintensiv und potenzielle Unterschiede in den Präferenzen zwischen Bienenstöcken können ohne zusätzliche molekulare Analysen nicht erkannt werden, um die Ursprungskolonie der Futterbiene11zu identifizieren.
Für einige Studien zur Dynamik der Nahrungssuche ist es wünschenswert, die Studien an einzelnen Kolonien durchzuführen; Wilde Hummelnester befinden sich jedoch im Allgemeinen unterirdisch oder am Boden, was es schwierig macht, sie zu finden12. Kommerziell hergestellte Hummelstöcke bieten Forschern einen besseren Zugang und eine bessere experimentelle Kontrolle, und die Entfernung von Pollen von Arbeitern wird immer noch in erster Linie durchgeführt, indem Sammler gefangen werden, wenn sie zum Bienenstock zurückkehren, und ihre korvikulären Pollenlasten manuell entfernen13,14. Die Entfernung von Pollen von Hand aus der Corbicula einer Biene ist zeitintensiv mit einem geringen stündlichen Pollenertrag, insbesondere an Bienenstockeingängen, wo die Rate der zurückkehrenden Pollensucher niedrig sein kann. Darüber hinaus kann das manuelle Entfernen von Pollen von Bienen zu Stichen von gestörten Arbeitern führen.
Pollenfallen werden seit Jahrzehnten zur experimentellen Entfernung von Pollen von Honigbienen verwendet15; Eine passive Methode zur Entfernung von Pollen von Hummeln wurde jedoch nicht entwickelt. Das Haupthindernis bei der Entwicklung eines Mechanismus zur Entfernung von Pollen von zurückkehrenden Sammlerhummeln ist die große Variation der Arbeitergrößen, die in einer Hummelkolonie existieren16. Honigbienenpollenfallen sind vor allem deshalb wirksam, weil die Größe der Honigbienenarbeiter nicht sehr unterschiedlich ist. Darüber hinaus erfordern diese Fallen nach der Installation nur geringfügige Manipulationen und erfordern nicht, dass Bienen geopfert werden17. Dies wird durch Siebe oder Kunststoffoberflächen erreicht, die den Pollen von den Hinterbeinen der Arbeiter entfernen, wenn sie in den Bienenstock zurückkehren. Diese Fallen entfernen nur einen Teil der Pollenlasten von zurückkehrenden Sammlern, und die verschiedenen Designs dieser fallen zu unterschiedlichen Wirkungsgraden bei der Pollensammlung. Wenn der Pollen von den Bienenbeinen entfernt wird, fällt er durch ein Sieb und in ein Auffangbecken, zu dem die Bienen keinen Zugang haben, so dass der Forscher ihn mit nur geringfügigen Störungen des Bienenstocks entfernen kann.
Der Zweck der vorliegenden Studie ist es, die Techniken, die zum Sammeln von Pollen aus Honigbienenstöcken verwendet werden, anzupassen und sie unter Verwendung von 3D-gedruckten Strukturen auf Hummelnester anzuwenden und die Fallendesigns an Kolonien von Bombus huntiizu testen. Der Designprozess folgte den Annahmen, dass die Fallen kostengünstig herzustellen und an eine Vielzahl von Hummelarten angepasst werden sollten, den Bienen nur minimalen Schaden oder Störungen zufügen sollten und dass die Rate der Pollenentfernung die Pollenentnahme an der Hand übersteigen sollte. Die dreidimensionale Drucktechnologie ist vielseitig, leicht zugänglich und ein kostengünstiges Werkzeug, mit dem Forscher Objekte für bestimmte Zwecke replizieren und modifizieren können18. Die hier vorgestellte Technik weist den Anwender an, Pollenfallen zu bauen und an handelsüblichen Hummelvölkern zu befestigen. Die Fallen sind nicht für den Einsatz bei wilden Kolonien ausgelegt. Diese Fallen entfernen passiv die korvikulären Pollenlasten von den Hinterbeinen pollentragender Hummeln, wenn sie zu ihren Nistkästen zurückkehren.