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Monitoramento de nível de colônia os efeitos da exposição de pesticidas subletais em mel de abelhas

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DOI:

10.3791/56355

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15 de novembro de 2017

 , 
1Carl Hayden Bee Research Center

Neste artigo

Resumo

Doses subletais de pesticidas podem afetar colônias nas maneiras que são difíceis de detectar usando métodos somente periódicos ou visuais. Métodos para medir a massa total de abelha adulta, ninhada e os recursos alimentares por pesagem urticária e partes da colmeia, fotografando quadros e instalação de sensores, são fornecidos. Análise de dados também é abordada.

Resumo

Os efeitos da exposição de pesticidas subletais de mel colônias de abelhas podem ser significativo, mas difícil de detectar no campo usando métodos de avaliação visual padrão. Aqui descrevemos os métodos para medir as quantidades de abelhas adultas, ninhada e recursos alimentares por pesagem urticária e partes da colmeia, fotografando quadros e instalando colmeias em escalas e com sensores internos. Dados a partir dessas avaliações periódicas são então combinados com gerência médios e diários de dados detrended na colmeia peso e temperatura interna da colmeia. Os conjuntos de dados resultantes têm sido utilizados para detectar o nível de colônia efeitos de imidacloprid aplicado em uma calda de açúcar tão baixa quanto 5 partes por bilhão. Os métodos são objetivas, requer pouco treinamento e fornecer registros permanentes sob a forma de saída do sensor e fotografias.

Introdução

Preocupações têm sido levantadas recentemente sobre a exposição de abelhas a baixas concentrações de agroquímicos, particularmente pesticidas. Mel de abelhas no campo pode ser exposto através de aplicação direta em forrageiras no campo ou mesmo as colônias, pelo contato com superfícies tratadas, por pó de tratamentos de sementes e pelo consumo de produtos vegetais, tais como pólen, néctar e exsudato1 , 2 , 3 , 4 , 5. toxicidade aguda é claramente prejudicial para as abelhas, mas as concentrações que causas mortalidade de 50% no teste de insetos (LC50) de muitos pesticidas, incluindo neonicotinoides como imidacloprid, são muito maior do que a observada em pão de abelha e cera6 e superior, o que é considerado um "campo realista" gama7. No entanto, trabalhos recentes tem mostrado efeitos significativos de subletais exposição a pesticidas a colônia nível8, mesmo para concentrações tão baixas quanto 5 partes por bilhão (ppb)9.

Colônias de abelhas de mel tem sido referidas como "superorganismos" porque muitas funções associadas com um animal individual, incluindo a aquisição de alimentos, reprodução (que colônias de abelhas de mel conduta através de fissão de Colônia) e controle de temperatura, são conduzidas por grupos de trabalhador adulto abelhas10,11,12,13,14. Colônias de abelhas de mel, consideradas como organismos, oferecem uma oportunidade única para estudo porque as estruturas que suportam as colônias podem ser desmontadas, examinado e remontado com, se feito com cuidado, efeitos adversos pouco, ou nenhum. Os apicultores e pesquisadores aproveitar isto por desmontar colmeias para inspecioná-los para, entre outras coisas, a presença e o status da rainha, pragas e patógenos, suficiência de lojas de alimentos, a quantidade de fatores de ninhada e outros15. Colônias de abelhas tem outra característica importante que, ao contrário da maioria dos homeotérmicos, eles são tipicamente estacionários e obter recursos por meio da implantação de abelhas campeiras que podem coletar alimentos em distâncias acima de 10 km16. Colmeias, portanto, podem ser mantidas indefinidamente em balanças eletrônicas, e os dados resultantes do peso contínuo tem sido mostrados para fornecer informações sobre armazenamento de mel, atividade de forrageamento, sucesso de forrageamento, pululando, consumo de xarope, letal e subletais os efeitos dos pesticidas, infestação de pragas e roubando9,17,18,19,20. Porque todas as partes da colônia, incluindo a ninhada, podem ser acessadas, sensores de temperatura, humidade, CO2, som e outros fatores podem ser instalados dentro da colmeia e usados para obter dados contínuos que informam sobre a saúde e o status de colônia 21.

Estimativas do tamanho da abelha adulta e populações ninhadas são úteis se não crítica para interpretar muitos tipos de dados contínuos. As avaliações visuais são rápido e amplamente aplicadas em estudos de campo22 mas tem deficiências. Inspeções visuais são geralmente realizadas durante o dia e, portanto, não conta para as abelhas operárias, que podem compor uma parte significativa da população23. A precisão e a precisão das estimativas de inspeções visuais também dependem da formação e experiência dos inspectores. Objetividade é uma outra consideração, particularmente se os inspectores de colmeia estão cientes de que urticária está em quais grupos de tratamento; suposições sobre a distribuição do erro de tais medidas podem ser difíceis de justificar.

Taxa de ganho de peso de colmeia, tamanho da população de forrageamento e temperaturas dentro-colmeia, para fornecer alguns exemplos, seria esperada ser quantitativamente diferente entre grandes e pequenas colônias, então medir e controlar muitas vezes grandemente para o tamanho da colônia facilita a detecção de efeitos do tratamento em experimentos randomizados. Para fins de investigação, uma medida precisa e objetiva das abelhas adultas foi desenvolvida com base no princípio de que a diferença entre a total colmeia peso durante um período de inatividade, como à noite e a soma do peso de todas as partes da colmeia (incluindo woodenware, cera, mel e ninhada) é o peso da abelha adulta total em massa. Quadros de pesagem e medindo ninhada massa usando Molduras para fotografias, recursos alimentares do mesmo modo podem ser estimados subtraindo a massa ninhada do peso do quadro, após controlar para os pesos do quadro vazio e a cera. Estes métodos destinam-se a melhorar a precisão esperada da avaliação visual no campo.

Protocolo

os protocolos descritos abaixo siga as orientações de cuidado animal do USDA Agricultural Research Service.

1. avaliação completa

Nota: uma avaliação completa é necessária determinar 1) os pesos de todas as partes da colmeia, incluindo a tampa, tampa, caixas, placa inferior, quadros e 2) os montantes de recursos das castas e comida. Os pesos de todas as partes da colmeia serão somados e subtraídos do peso total colmeia quando todas as abelhas estavam presentes para produzir o peso de todas as abelhas adultas. Dados sobre os pesos das peças de colmeia que são em grande parte constantes, tais como a tampa, a placa inferior e a caixa (s), podem ser mantidos e usado, no futuro, avaliações, agilizando as avaliações. Conduzir uma avaliação completa no ou perto do início do estudo. Peças de madeira podem mudar em termos de umidade conteúdo 24 então repetição completa avaliações são recomendadas após longos períodos. Pese uma parte da colmeia, tais como a tampa, em cada avaliação para estimar mudanças em outras partes da colmeia. Coloque um vestíbulo filtrado em torno dos trabalhadores e hive durante a avaliação, se outras colmeias estão por perto e roubar a pressão é uma preocupação.

  1. Pesa todas as peças da colmeia. Usar uma escala com uma precisão igual ou inferior a 1 g.
    1. Pesa a tampa, tampa interna, rainha excluder, alimentador de xarope e quaisquer outras peças na parte superior da colmeia.
    2. Usando uma ferramenta espátula ou colmeia, remover, e pesar qualquer material alimentar ou tratamento, tais como suplemento proteico ou patty de graxa, descansando sobre os topos dos quadros. Depois substitua se necessário.
    3. Colocar uma caixa de colmeia vazia (daqui em diante o " caixa temporária ") ao lado da colmeia para servir como o local de transição para os quadros. Coloque a caixa temporária em cima de uma superfície plana, como uma tampa ou uma placa de fundo, para evitar que as abelhas e particularmente a rainha, caindo fora da caixa no chão.
    4. Mover os quadros rapidamente e com cuidado, de preferência em grupos de dois ou três para reter peças do cluster de abelha, para a caixa temporária para que os quadros são na mesma ordem em que eles estavam na caixa original. Uma vez que todos os quadros foram movidos, agitar qualquer restantes abelhas para quadros em temporária caixa e pesar a caixa colmeia.
    5. Se a caixa foi a caixa menor, pesam a placa inferior, redutor de entrada e quaisquer outras partes de colmeia depois de cumprimentar as abelhas na caixa temporária. O número de quadros com um marcador indelével antes de movê-los para que eles podem ser substituídos em sua orientação original.
    6. Reinstalar a placa de fundo, redutor de entrada, caixa de ninhada e outros equipamentos. Mova os quadros da caixa temporária volta à caixa de ninhada original em sua ordem original e orientação, novamente com cuidado para evitar perturbações desnecessárias das abelhas.
  2. Remover um quadro de uma extremidade da caixa e inspecione visualmente ambos os lados da armação para a presença da rainha. Se a rainha for encontrada, colocá-la suavemente em uma parte da caixa que já foi avaliada, para evitar mais confusão. Agitar as abelhas operárias com delicadeza mas com firmeza na caixa entre os quadros, em vez de em cima, se possível.
  3. Pesa o quadro e fotografa os dois lados de toda a estrutura com uma câmera digital, ficando tão perto como possível ao quadro então tampado ninhada e mel células distinguem-se facilmente, mas a uma distância suficiente para que todo o quadro está incluído. Fotografar o quadro enquanto outro trabalhador prende lo
    1. Uso um ' suporte do quadro ' (qualquer gabarito que contém o quadro vertical enquanto na escala e não mar o pente) na escala. Pesar os alimentadores de xarope dentro-hive.
      Nota: O tamanho do quadro da fotografia será usado para converter áreas de superfície de em relação a medidas absolutas.
  4. Substituir o quadro em sua posição original e orientação na caixa de colmeia. Remova o próximo quadro antes da reinstalação do quadro anterior para fornecer mais espaço para balançar com segurança as abelhas dentro da caixa. Verificar a presença da rainha, agite para retirar abelhas, pesagem, fotografia e substitua cada quadro subsequente, até que todos os quadros foram processados.
  5. Se a colmeia tem duas ou mais caixas, pesar e fotografar quadros da caixa mais baixa primeiro.
    1. Remover a caixa superior ou caixas sequencialmente, empilhando-os ao lado da colmeia em sentido inverso à sua ordem original. Uma vez que a caixa de fundo foi avaliada, coloque a caixa próximo para ser avaliada em cima da caixa de fundo, coloque a caixa temporária em cima as caixas restantes unevaluated e mover quadros da segunda caixa à caixa temporária, como acima. Mover os quadros de volta para sua caixa original, em sua orientação original.
      Nota: Inspecionando as caixas menores abelhas abaladas, primeiras vão cair em uma caixa de colmeia que já não será perturbada.
  6. Obter o peso total da colmeia durante um recente período de inatividade, como a noite ou de manhã cedo, antes que as abelhas estão voando no dia da avaliação. Este peso representa toda a colônia, incluindo as campeiras.
  7. Calcular a massa de abelha adulta somando os pesos de todas as partes de colmeia (woodenware, quadros, alimentação de abelha, etc.) e em seguida subtraindo essa soma do " colmeia peso total " valor obtido na etapa anterior. A diferença entre os dois é uma estimativa da abelha adulta Mass.
    Nota: Uma vez que a avaliação completa é conduzida, avaliações subsequentes podem ser conduzidas de forma parcial, assumindo que as partes não-frame colmeia, tais como as caixas e a placa de fundo, não mudaram sensivelmente em peso. Avaliações parciais leva menos tempo.
  8. Para realizar uma avaliação parcial para uma colmeia com uma única caixa, remover, fotografar, pesar e substituir os quadros sem mover os quadros para uma caixa temporária. Em uma colmeia com várias caixas, a siga o procedimento conforme descrito acima (passo 1.5), mas sem pesar as caixas colmeia.

2. Instalação de colmeias em escalas

Nota: as escalas de colmeia utilizadas neste estudo são escalas de banco electrónico ao ar livre, com uma capacidade máxima de pelo menos 100 kg, uma precisão de célula de carga de aproximadamente uma parte em 5000 com compensação de temperatura e uma Pantamanho de 460 mm x 610 mm. Essas escalas são conectadas a um indicador de 24 VDC e um datalogger de 12 bits. Saída do indicador pode ser digital ou analógico; sistemas de escala usados aqui tinham saída em mA e calibração necessária curvas para converter dados em kg

  1. Instalar a balança sobre uma superfície firme e plana.
    Nota: Elevar a balança de chão usando blocos de concretos ou cerâmicos, ou pedaços de madeira seca em estufa, irá manter a escala e as ligações eléctricas entre em contacto com o solo ou água.
  2. Tampe a panela de escala na parte superior com plástico, papelão, pano ou outro material para evitar a reflexão excessiva da luz e aquecimento da entrada da colmeia.
  3. Assegure-se que as entradas para colmeias que estão próximos um do outro rosto diferentes direções para reduzir o desvio entre colônias.
  4. Colmeia calibrar escalas após a instalação e periodicamente, especialmente se as escalas são movidas. Pesos de calibração
    1. escala de lugar na pesagem pan e gravar a saída de escala. Certifique-se de que o peso total superior a 50% da capacidade máxima da balança.
      Nota: Se a saída de escala é a tensão ou corrente unidades, ao invés de unidades de massa, em seguida use a inclinação e o intercepto da curva de calibração (relação entre peso conhecido total na saída do pan e escala) para converter a saída de escala para unidade de massa.

3. Instalação de sensores de temperatura

Nota: sensores de temperatura utilizados neste estudo foram de dois tipos: 1) termopares conectados a cabos diretamente conectados a uma bateria-powered datalogger (que podem ser colocados dentro ou fora do colmeia, se o cabo for longo o suficiente); e 2) pequenos, bateria-powered dispositivos com sensores integrados e dataloggers e que necessário remoção da colmeia para dados a serem baixados.

  1. Obter um sensor de temperatura que pode caber entre os quadros, é resistente para as condições de alta umidade no interior de uma colmeia e tem suficiente poder de bateria e de memória (ou é acessível, via cabo ou conexão sem fio).
  2. Lugar de sensores que podem ser afetados pela cera ou própolis em um recipiente protector, como um tecido incorporação gaveta (descartável, pequena caixa plástica com tampa snap-fechada e com aberturas de ventilação). O contêiner protetora reduz o acúmulo de cera e própolis que pode obstruir as portas de acesso sensor de sensores ou afetar dados baixar.
  3. Anexar o sensor logo abaixo da barra superior no centro da caixa para fornecer dados informativos sobre a ninhada de criação (veja abaixo).
    Nota: Um pequeno pedaço de fio é anexado ao recipiente com o sensor e o fio grampeado ao topo do quadro, então o recipiente trava para baixo de um lado. Sensores colocados diretamente sobre a massa de ninhada podem interferir com a ninhada e manutenção de pente e sensores colocados em frames perto do exterior, ou colocado no interiores capas ou tampas, podem ser afetados muito por condições externas, particularmente durante o tempo frio.

4. Preparação de xarope tratamento

Nota: fazer tratamento soluções frescas no dia de cada mamada usando imidacloprid qualidade analítica. Imidacloprid é altamente água solúvel e, portanto, facilmente incorporada em calda; alguns pesticidas têm baixa hidrossolubilidade e devem ser aplicadas usando outros meios. Formulações de 1 kg de solução de tratamento foram aplicadas usando uma garrafa de plástico de 1 L da seguinte maneira:

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  1. solução de sacarose de controle (sem pesticidas) mistura 1:1 (por exemplo, 500 g de sacarose: 500 mL de água destilada). Sacarose de dissolver em água destilada, usando um balão grande mistura com bar mistura num prato quente aquecido a não mais de 60 ° C.
  2. Para soluções que incluem o imidacloprid, misturar a solução de sacarose como acima, mas reter 100 mL (assim " curto ") para permitir o volume adicionado de imidacloprid respectivo " espiga " soluções.
    1. Dissolver 500 g de açúcar em 400 mL de água destilada para permitir a adição de um pico de 100 mL para atingir 1 kg de solução de tratamento. Para sua conveniência no campo, transferência de 900 g de " curto " açúcar líquido para outra garrafa, em seguida, adicione o espigão para cada garrafa individual.
  3. Prepare uma solução de stock de imidacloprid 10 ppm medindo 1,0 mg de pesticidas em uma balança analítica e dissolvendo-a em 100 mL de água destilada, usando um mistura de bar sem calor.
    Nota: Para evitar problemas com eletricidade estática, pesar o imidacloprid não reactivos, pequenos recipientes de plástico e coloque os recipientes diretamente na solução. Agitar a solução e remover os recipientes após o imidacloprid dissolveu.
  4. Solução de ppb para um 5, misture 0,5 mL da solução estoque em 99,5 mL de água destilada para atingir 100 mL de solução de spike. Adicione isto ao 900 g da solução de sacarose curto para atingir 1 kg de calda de 5 ppb. Para a solução de 20 ppb, misture 2,0 mL da solução em 98,0 mL de água destilada para produzir a 100 mL de solução de spike. Para uma mistura de solução de 100 ppb, 10,0 mL de solução estoque 90,0 mL de água destilada água para a solução de espiga.

5. Preparação de Bee Hives e aplicação de tratamento

  1. avaliar colônias para determinar a abelha adulta e populações ninhadas antes e após a aplicação do tratamento. Material ou materiais de interesse, tais como mel, pão de abelha, abelhas ou cera, para determinar os níveis de pesticidas de base antes do tratamento da amostra.
    1. De cera da amostra, abra um tubo de centrífuga de 50 mL, selecione uma seção do pente vazio e raspar a boca aberta do tubo ao longo do pente até a quantidade desejada de cera tenha sido coletada. Evite tocar a cera no tubo. Recoloque a tampa do tubo e rotular o tubo. Substituir o quadro no hive.
    2. Provar o mel ou néctar, abra um tubo de centrífuga e pressione a boca do tubo contra a parte de pente contendo o mel ou néctar. Permitir que o material flua o tubo, ao invés de raspar o tubo, para reduzir a quantidade de cera na amostra. Recoloque a tampa do tubo e rotular o tubo. Substituir o quadro no hive.
    3. Para saborear o pão de abelha, selecione um quadro contendo pão de abelha e use uma espátula de metal ou de plástico limpo para remover o conteúdo de várias células de pão de abelha e colocar o material em um tubo de centrifugação. Substituir o quadro no hive.
      Nota: Coleta de material suficiente geralmente o levará vários minutos por quadro. Um exemplo típico para análise de pesticidas tem pelo menos 3 g do material; provar o mel, cera e pão de abelha pelo menos 2 ou 3 pontos diferentes em cada colmeia e combinam as subamostras para cada hive.
  2. Logo após a avaliação, como no dia seguinte, remover quaisquer quadros favos contendo mel e néctar e substitua esses quadros com Fundação ou vazio pente desenhada para facilitar o armazenamento de xarope.
    Nota: O objetivo é aumentar a capacidade de armazenamento vazio e a procura do néctar. Se o tratamento é para ser aplicado misturado em um suplemento de proteína, remoção de quadros de alimentos pode não ser necessária.
  3. Garantir a colmeia tem um alimentador. Logo que possível após a avaliação de pré-tratamento, aplica o tratamento derramando a calda (etapa 4.4) no alimentador, tão rapidamente quanto possível. Tome cuidado para não derramar qualquer xarope fora da colmeia onde as abelhas de outras colônias encontrá-lo
    Nota: Alimentadores internos podem funcionar melhor para reduzir a roubar; alguns pesticidas afetam atividade abelha adulta e urticária tratadas pode ser menos vigilantes na proteção de alimentadores de roubar as abelhas 9.

6. Análise de colmeia Molduras para fotografias

Nota: fotografias do Frame são feitas durante a avaliação cada colmeia. Informações podem ser extraídas as fotografias utilizando o seguinte protocolo.

  1. Ativar um software de análise de imagem, tais como ImageJ, que permite a seleção da forma sobre uma fotografia com uma ferramenta de rastreamento e medir a superfície da forma selecionada.
  2. Recuperar uma fotografia digital de um frame. Selecione ' arquivo ' e clique em ' aberto '. Navegue até a pasta onde as fotografias são mantidas para selecionar uma foto para análise. A imagem será aberta agora dentro do programa ImageJ, e a barra de ferramentas do ImageJ estará ativa.
  3. Selecione o ' polígono ' ferramenta na barra de ferramentas. Use o mouse para clicar em cada esquina para definir a área da moldura coberta com pente. A forma agarrará juntos quando é alcançado o canto inicial.
  4. , Uma vez que a área de pente é definida usando a ferramenta polígono, clique no ' analisar ' e selecione ' MeasureƆ uma nova caixa de diálogo irá aparecer com a medição. Use a coluna ' área ' para medir os pixels dentro da área definida que foi desenhada.
    Nota: A primeira vez que o programa é usado, define os resultados desejados a serem relatados.
    1. Clique em ' resultados ' nos resultados da caixa de diálogo e selecione ' conjunto de medições '. Verifique a área e desmarque todas as outras.
  5. Para definir a área coberta por ninhada tampada, selecione o ' Freehand ' ferramenta. Pressione o botão do mouse em um ponto de partida e trace em torno a ninhada. Quando é alcançado o ponto de partida, solte o botão do mouse; a forma irá encaixar.
    1. Clique ' analisar ' e selecione ' medida '. Se o padrão de ninhada não é sólido, devido a fatores como doença, use o ' multi-ponto ' ferramenta ' Seleção ' para contar as células em vez disso. Contagem de células do converso diretamente ao cm 2 para facilitar a comparação; há normalmente cerca 4.01 células/cm 2 20.
  6. Dividir o valor da forma ninhada rastreado pelo valor do interior da moldura para obter uma cobertura de quadro por cento da ninhada tampada.
  7. Medir o interior dos quadros representativos para obter um padrão para a área de superfície ninhada pode ser convertida em cm 2.
    Nota: Um quadro de profunda Langstroth típico tem uma superfície de cerca de 880 cm 2 20. Por exemplo, se 20% do interior de um quadro de profunda Langstroth é encontrado para ser coberto por ninhada, então a superfície area seria 0.20 x 880 cm 2 = 176 cm 2.
  8. Soma a área de superfície de ninhada para a colmeia. Para converter esta medida à missa, multiplique a área da superfície de 0,77 g/cm 2 20.
  9. Calcular a área de superfície de mel, sem tampa de néctar e pólen armazenado, por exemplo, usando o método descrito nas etapas 6.3 a 6.6.
    Nota: Se o néctar e pólen são considerados em conjunto como " lojas de alimentos " isso reduz os componentes de um quadro para dois (lojas de alimentos e prole). Um típico quadro Langstroth com Fundação de plástico e vazio pente desenhada pesa cerca de 556 g 20, então, para calcular o peso de lojas de alimentos, soma o peso do quadro com pente desenhada vazio e o peso da massa ninhada e subtrair que peso do peso observado do quadro em questão.

Resultados

Crescimento de colônia de abelhas de mel e fenologia, medido através de inspecções regulares colmeia com peso contínuo monitoramento, revelaram significativamente menor produção de ninhada entre colônias expostos para imidacloprid em 100 ppb.
Inspecções de colmeia mostraram que massas de abelha adulta não foram afetadas pela exposição a ambas as concentrações subletais de 5 e 100 ppb significativamente, mas análise de fotografias de quadros ninhadas revelou que a produção ninhada no tratamento 100 ppb foi significativamente menor ( A Figura 1). Dados de peso contínuo colmeia mostram colônia diferente taxas de crescimento entre os grupos das colmeias expostos a diferentes concentrações de imidacloprid. Os dados de peso contínuo colmeia foram divididos em duas partes: a 25 h executando dados médios, que estão relacionados com o crescimento da colônia e sucesso de forrageio e diferença entre os dados brutos por hora e a 25 h execução média, a cada hora detrended dados. As amplitudes diárias dos dados detrended estão relacionadas ao forrageamento atividade19,20 (Figura 2). Enquanto pesar urticária ocasionalmente pode ter detectado diferenças de peso médio em algum momento, pesagem contínua previstas detrended dados informações sobre o comportamento de colônia.

O trilho superior do quadro médio numa colmeia comercial típico é um local eficaz para sensores de temperatura.
Adulto trabalhador abelhas em colônias geram e mantêm a altas temperaturas (33-36° C), especialmente na presença de ninhada14 e o próprio cluster é móvel para tirar proveito dos alimentos armazena em diferentes partes da colmeia25,26. Para reduzir a perda de calor, clusters de evitar de ter um grande superfície de contato com partes exteriores da colmeia, como os lados ou inferior, então a distância entre o centro superior da caixa para o cluster raramente é grande. O centro superior da caixa de ninhada mostrou reduziram a variabilidade da temperatura em comparação com outros locais na colmeia, como centro superior de um frame exterior e parte superior de uma segunda caixa ("super") no verão e outono condições20. Em condições de inverno, em que a diferença entre a temperatura ambiente e o cluster seria esperada para ser o maior, o mesmo local foi encontrado para ter a temperatura mais alta e menor variabilidade em comparação com as condições do ambiente, indicando a maior contribuição do cluster em si (figuras 3 e 4; Tabela 1). Diferenças nos regimes de temperatura não poderiam ser atribuídas a diferenças na massa abelha adulto (tabela 2).

Amplitudes de curvas de seno caber aos dados de temperatura contínua foram significativamente maiores no tratamento do que 100 ppb no tratamento 5 ppb, enquanto nenhum grupo de tratamento foi significativamente diferente do grupo controle 9 .
Amplitudes são diretamente proporcionais à variabilidade da temperatura, então as maiores amplitudes indicam temperaturas mais variáveis nesse ponto na colmeia. Amplitudes inferiores refletem a maior produção de ninhada nos grupos de tratamento de 5 ppb e controle em relação ao grupo de tratamento de 100 ppb (Figura 5). Esses resultados, combinados com aqueles do inspecções colmeia e dados de peso contínuo colmeia, confirmaram que o comportamento de colônia-nível foi significativamente afectado pela exposição a 100 ppb imidacloprid.

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Figura 1: Medidas de abelha e ninhada de adulto. Colmeia de dados de inspeção de maio de 2014, para março de 2015, para colônias expostas a calda contendo 0 (controle), 5 e 100 ppb imidacloprid perto de Tucson, AZ. (A) média (+ SEM) total massa de abelha adulta; (B) média (+ SEM) selado ninhada área de superfície. Zona cinza indica o período de tratamento (4-6 kg de mel de cana tratada por semana por colmeia durante 6 semanas). Quatro colônias por grupo de tratamento; uma colônia na 100 ppb morreu durante o inverno. Massas de abelha adulta não foram registradas em agosto. Dados aqui foi publicados anteriormente e são usados aqui com permissão9. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 2 : Dados de peso de colmeia de abelha de mel. Dados de peso contínuo de junho a dezembro de 2014, para as colônias de abelhas de mel expostas a calda contendo 0, 5 e 100 ppb imidacloprid perto de Tucson, AZ. (A) peso de Total colmeia (± SEM); (B) Amplitudes de curvas de seno apto para peso detrended dados do mesmo período. Zona cinza indica o período de tratamento (4-6 kg de mel de cana tratada por semana por colmeia durante 6 semanas). Quatro colônias por grupo de tratamento; uma colônia na 100 ppb morreu durante o inverno. Dados aqui foi publicados anteriormente e são usados aqui com permissão9. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 3: Colmeia dentro de temperaturas em locais diferentes. As temperaturas média (± SEM) diárias (° C) para 3 locais de sensor dentro querida colmeias. (A) 4 caixa única urticária mantido em um local de grande altitude (MLEM: 2412 m); e (B) 3 colmeias mantido em um local de baixa altitude (SRER: 719 m) perto de Tucson, AZ, de dezembro de 2013 para fevereiro de 2014. Urticária foram Langstroth em madeira caixas profundas (capacidade de 43,65 l) equipados com tampas interiores de madeira e metal-alinhado encurtando as tampas. Sondas de temperatura termopar foram anexadas as barras superiores dos quadros, e um sensor integrado datalogger/temperatura foi colocado sobre o trilho inferior do quadro médio. Estes dados mostram que a posição do sensor na parte superior do quadro médio foi consistentemente mais elevado do ambiente em comparação com as outras posições do sensor e, portanto, informativo sobre gestão de temperatura pelas colônias de abelhas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

figure-results-4
Figura 4 : Variabilidade da temperatura em diferentes locais dentro da colmeia. Amplitudes de média (± SEM) diária para seno curves apto para dados de temperatura detrended horária para 3 locais de sensor no interior de colmeias de abelhas de mel. (A) 4 colmeias mantidos no local de alta altitude (MLEM: 2412 m); e (B) 3 colmeias mantido em um local de baixa altitude (SRER: 719 m) perto de Tucson, AZ, de dezembro de 2013 para fevereiro de 2014. Urticária foram Langstroth em madeira caixas profundas (capacidade de 43,65 l) equipados com tampas interiores de madeira e metal-alinhado encurtando as tampas. Sondas de temperatura termopar foram anexadas as barras superiores dos quadros, e um sensor integrado datalogger/temperatura foi colocado sobre o trilho inferior do quadro médio. Estes dados mostram que a posição do sensor na parte superior do quadro médio foi consistentemente menor em variabilidade (aqui é medida como a amplitude de curvas de seno caber aos dados detrended horários) do ambiente em comparação às outras posições sensor e assim informativo sobre gestão de temperatura pelas colônias de abelhas. Balança para a temperatura ambiente (linha preta sólida) está à direita de cada gráfico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

figure-results-5
Figura 5: Temperaturas para colônias tratadas dentro da colmeia. Dados de temperatura contínua de junho a dezembro de 2014, para as colônias de abelhas de mel expostas a calda contendo 0, 5 e 100 ppb imidacloprid perto temperatura média colmeia de Tucson, AZ. (A) (± SEM); (B) Amplitudes de curvas de seno caber a temperatura detrended dados do mesmo período. Zona cinza indica o período de tratamento (4-6 kg de mel de cana tratada por semana por colmeia durante 6 semanas). Quatro colônias por grupo de tratamento; uma colônia na 100 ppb morreu durante o inverno. Dados aqui foi publicados anteriormente e são usados aqui com permissão (Meikle et al 2016a). clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Comparaçãoteste tadj. PLocalDif de AVG (° C)
Pos. 2 - pos. 12.050.0485MLEM1,00 ± 0.25
SRER±0.12 4,38
Pos. 2 - pos. 30,841MLEM±0.21 2.05
SRER0.12 ±0.11

Tabela 1: Média de diferenças de temperatura e post hoc comparações entre posições diferentes do sensor dentro de colmeias de abelhas do mel. Posição 1: top frame exterior; Posição 2: quadro médio superior; Posição 3: quadro central da parte inferior. 4 caixa única urticária foram mantidas em um local de grande altitude (MLEM: 2412 m) e 3 colmeias foram mantidas em um local de baixa altitude (SRER: 719 m) perto de Tucson, AZ, de dezembro de 2013 para fevereiro de 2014. Urticária foram Langstroth em madeira caixas profundas (capacidade de 43,65 l) equipados com tampas interiores de madeira e metal-alinhado encurtando as tampas. Sondas de temperatura termopar foram anexadas às posições 1 e 2, e um sensor integrado datalogger/temperatura foi anexado para a posição 3.

GrupoDataMassa de abelha adulta média (± SEM) (g)Área de superfície média (± SEM) ninhada (cm2)
MLEM18 de novembro de 20132119 ±4121372 ±396
SRER15 de novembro de 20132270 ±31253 ± 30
MLEM13 de fevereiro de 20142171 ±1050
SRER11 de fevereiro de 20142027 ±487867 ± 79

Tabela 2: Média abelha adulta massas e massas de ninhada, calcula-se utilizando os protocolos descritos aqui, para quatro colmeias, mantidas em um local de grande altitude (MLEM: 2412 m); e três colmeias mantido em um local de baixa altitude (SRER: 719 m) perto de Tucson, AZ, de dezembro de 2013 para fevereiro de 2014. Urticária foram Langstroth em madeira caixas profundas (capacidade de 43,65 l) equipados com tampas interiores de madeira e metal-alinhado encurtando as tampas. Sondas de temperatura termopar foram anexadas às posições 1 e 2, e um sensor integrado datalogger/temperatura foi anexado para a posição 3.

Discussão

Apenas como uma colheita cientista requer dados exactos e precisos para avaliar os efeitos de diferentes tratamentos no crescimento da planta e rendimento, pesquisadores de abelha do mel requerem dados exactos e precisos para avaliar a atividade e o crescimento de colônia de abelha. Esses tipos de dados são particularmente importantes quando os efeitos do tratamento pode ser sutil e de longo prazo, como seria de esperar quando as abelhas estão expostas a baixas concentrações de pesticidas.

Dados de peso contínuo colmeia contêm muita informação sobre o crescimento e a atividade das colônias estudadas, bem como a resposta daquelas colônias a distúrbios exógenos, tais como de assaltante de abelhas e da adição de xarope de açúcar para um alimentador de9. No entanto, adequada interpretação dos dados de temperatura e peso contínuo requer algum conhecimento do tamanho da colônia em uma base periódica. Enquanto o tamanho da população de abelhas adultas pode ser estimado a partir as amplitudes diárias de detrended dados de hora em hora durante um fluxo de néctar, devido ao tráfego aumento forrageira, fora de um fluxo de néctar a relação não prende bem20. Da mesma forma, peso de colônia muda devido ao sucesso de forrageio, consumo de alimentos e população de abelhas aumentos e diminuições (por exemplo, a abelha mata) são em parte uma função do tamanho da colônia. Colônias menores podem ser saudável, mas mostram taxas de crescimento mais baixas e menos massa forrageira, por exemplo, simplesmente devido uma menor população forrageira.

Identificar uma posição fixa consistente e informativa para um sensor de temperatura dentro da colmeia é crucial para produzir resultados reprodutíveis, particularmente com a hibernação. Pesquisa anterior mostrou que monitoração de temperatura no trilho superior de um quadro central na caixa ninhada (inferior) foram menos correlacionados com temperaturas ambientes (externas) do que vários outros cargos no hive e foram mais influenciados pela colônia 20. durante o inverno, as diferenças de temperatura entre o cluster de abelha colônia ambiente seria de esperar que seja alta e então as diferenças entre as posições dentro da colmeia da mesma forma se esperaria ser maior do que durante os meses mais quentes. Além disso, o cluster de abelha moverá para diferentes locais dentro da colmeia para explorar comida recursos25,26. O estudo de inverno descrito aqui mostrou que as temperaturas nas posições horizontais, a partir de meados de top para top molduras exteriores, foram significativamente diferentes enquanto não eram diferenças verticais sobre o quadro central. Movimentação de ar horizontal entre quadros é relativamente restrita enquanto movimento vertical ao longo de um quadro não é, então a mistura vertical deveria ser maior. Estes resultados confirmam que uma posição de sensor sobre o trilho superior do quadro médio é susceptível de ser informativo no que diz respeito a influências de temperatura da colônia.

Avaliações de colmeia como são descritos aqui resolvem alguns desses problemas. Subtraindo-se a soma da colmeia peças com o peso total colmeia medido durante a inatividade, como à noite, a estimativa da abelha adulta massa é independente do número de obreiras e assim insensíveis ao momento da avaliação. Gravar dados de uma escala permite pouco espaço para a subjetividade, e fotografias de quadro fornecem um registro permanente, para que análises de áreas de superfície das castas ou comida podem ser revisitadas, se necessário, reduzindo assim a dependência sobre a formação da pessoa fazendo as análises.

Os métodos descritos aqui não são sem fontes de erro. Colmeia peças precisa ser livre de abelhas como possível e qualquer pedaços significativos de pente ou outro material que é removido devem ser pesada antes de descartados. O teor de umidade de madeira componentes pode mudar ao longo do tempo e colmeias vazias podem apresentar oscilações diárias mensuráveis em peso devido a mudanças diárias no ambiente umidade relativa24. Uma colmeia contendo uma colônia provavelmente não vai mudar tanto, porque as abelhas tendem a manter uma umidade relativamente constante dentro da colmeia27, que iria atenuar os efeitos de ambiente. Esses métodos também dependem de trabalhar rapidamente. Uma vez que uma colmeia está desmontado, as condições de temperatura e gás mudaram drasticamente e temperaturas frias podem afetar a saúde ninhada14. Desmontar uma colmeia sem uma tela para afastar as abelhas das vizinhas colônias pode promover a roubar, especialmente em tempos de escassez de néctar.

Modificações desses procedimentos são ocasionalmente necessárias. Enquanto que é do interesse de pesquisadores para reunir o máximo de dados possível, em algumas ocasiões, como quando muitas colmeias devem ser inspecionadas, quando roubar a pressão é alta, ou quando as condições meteorológicas não são ideais, os trabalhadores devem mover-se rapidamente e renunciar alguns dados. Se dados sobre as reservas de comida não são cruciais, quadros contendo apenas mel e/ou pólen ou quadros com apenas a cera ou a Fundação, devem ser pesados mas não captou. Níveis de ovos e larvas não niveladas são também de interesse de alguns pesquisadores e eles são frequentemente detectados em fotografias de quadro; no entanto, para evitar amostragem viés um pesquisador devem ser confiante em ser capaz de detectá-los em todas as fotografias. Muitas vezes só tampada ninhada pode ser confiantemente e consistentemente identificada em fotografias tiradas em condições de campo. Relativas à aplicação do tratamento, algumas colmeias, particularmente aqueles alimentados com doses mais elevadas de imidacloprid, pode tornar-se letárgico, causando uma redução em seu consumo de xarope e sua capacidade de defender sua colmeia. Se uma colônia não consumir sua calda depois d 5-7, a calda deve ser removida, pesava e descartada (para evitar contaminação devido a fermentação) e a colônia ofereceu calda nova. Por pesagem o xarope descartado, pesquisadores terão registro de quanto cada colônia consumido e assim podem calcular a dosagem total. Finalmente, a aplicação de tratamentos em calda de açúcar é mais eficaz quando há poucos ou nenhum fontes alternativas de néctar. Fontes de néctar alternativa diluiria o tratamento a um grau desconhecido. Pesquisadores devem ter em mente, como foi apontado na seção de protocolo, que pesticidas como imidacloprid estão associadas com níveis de atividade reduzida, incluindo proteção da colmeia, dependendo da concentração. Defesa da colônia reduzida também pode levar a aumento roubando e possível confusão de tratamentos.

Os resultados apresentado aqui show nesse contínuo monitoramento da colmeia peso e temperatura interna são sensíveis ao nível de colônia comportamentos, mesmo com respeitam às alterações comportamentais induzidas por muito baixo (5 ppb) concentrações de um insecticida neurotóxico. Promover a aplicação destes métodos para outras neurotoxinas e pesticidas com outros modos de ação, como reguladores de crescimento de insetos, aumentaria a nossa compreensão dos efeitos de doses de campo-realista em colônias de abelhas de mel.

Divulgações

Os autores têm sem interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

Os autores agradecer calorosamente K. Anderson, J.J. Adamczyk, Beren E., eu Carstensen, Giansiracusa M. B. Mott, s. Holst e A.R. Stilwell para discussões na concepção e execução e para ajudam no campo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Equipamento de colmeia Langstroth (caixa)Mann Lake Ltd, Hackensack, MNKD-700
Equipamento de colmeia Langstroth (estrutura)Mann Lake Ltd, Hackensack, MNWW-900
Equipamento de colmeia Langstroth (tampa e tampa)Mann Lake Ltd, Hackensack, MNWW-302
 
Equipamento de colmeia Langstroth (base)Mann Lake Ltd, Hackensack, MNWW-316
Equipamento de colmeia Langstroth (alimentador interno)Mann Lake Ltd, Hackensack, MNFD-505
Pacotes de rainhas e abelhas italianas de CórdobaC.F. Koehnen & Sons, Glenn, CA
Balança, banco (capacidade máxima de 100 kg): modelo B-2418 TEKFA, Copenhague, Dinamarcadescontinuado
Balança, bancada (capacidade máxima de 100 kg): Série DiamondAvery Weigh-Tronix, Fairmont, MN1824-200
Imidaclopride, grau analítico CAS # 138261-41-3Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 6310337894
Balança eletrônica, precisão (precisão = 0,1 mg): Adventurer Pro 260Ohaus,  Parsippany, NJAV264C
Balança eletrônica, portátil (15 kg máx. cap.): Ranger Count 3000Ohaus, Parsippany, NJRC31P15
Sonda de termopar: TMC6-HDOnset Computer Corp., Bourne, MA Registradorde dados TMC6-HD
, 12 bits: Hobo U-12Onset Computer Corp., Bourne, MAU12-012
Registrador de temperatura e h.h.: iButton HygrochronBaulkham Hills, NSW 2153, AustráliaDS1923
Registrador de dados de temperatura: iButton ThermochronBaulkham Hills, NSW 2153, AustráliaDS1922L
Garrafa de plástico NalgeneThermo Scientific, Rochester, NY2104-0032
de incorporação de tecidosThermo Fisher Scientific, Waltham, MAB1000731WH
Câmera digital: Pentax K-01Ricoh Fornecedor verificado - Imaging Co., Ltd.15241
ImageJ versão 1.47 softwareW. Rasband, National Institutes of Health, EUA
Tubos de centrífuga, 50 mlFisher Scientific, Asheville, NC14-959-49A

Referências

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