Subletale doser af pesticider kan påvirke kolonier på måder, der er vanskelig at opdage ved hjælp af kun periodiske eller visuelle metoder. Metoder til at måle samlede voksen bi masse, yngel og mad ressourcer ved vejning, bistader og hive dele, fotografere rammer og installere sensorer, leveres. Analyse af data er også rettet.
Subletale pesticid udsættelse til honey bee kolonier kan være betydelige, men svært at opdage i feltet standard visuel vurderingsmetoder. Her beskriver vi metoder til at måle mængden af voksne bier, yngel og mad ressourcer ved vejning, bistader og hive dele, fotografere rammer og installere bistader på skalaer og med indre sensorer. Data fra disse periodiske evalueringer kombineres derefter med at køre gennemsnitlige og daglige detrended data på hive vægt og interne hive temperatur. De resulterende datasæt har været brugt til at opdage koloni-niveau virkninger af imidacloprid anvendes i et så lavt som 5 milliardtedele sukkersirup. Metoderne, der er mål, kræver lidt træning og give permanente poster i form af sensor output og fotografier.
For nylig har været rejst tvivl om eksponering af honningbier til lave koncentrationer af landbrugskemikalier, især pesticider. Honningbier i feltet kan blive eksponeret via direkte anvendelse på foragers i feltet eller selv kolonierne, kontakt med behandlede overflader, støv fra seed behandlinger og forbrug af vegetabilske produkter såsom pollen, nektar og ekssudat1 , 2 , 3 , 4 , 5. akut toksicitet er klart skadelig for honningbier, men koncentrationerne, årsager 50% dødelighed i test insekter (LC50) af mange pesticider, herunder neonicotinoids som imidacloprid, er langt højere end det observerede i bi-brød og voks6 og højere end hvad der betragtes som en “field realistisk” vifte7. Nyere arbejde har imidlertid vist betydelige virkninger i subletale eksponering for pesticider på koloni niveau8, selv for koncentrationer fra så lavt som 5 dele pr mia (ppb)9.
Honey bee kolonier har været nævnt som “superorganisms”, fordi mange funktioner forbundet med et enkelt dyr, herunder mad indkøb, reproduktion (som honning bikolonier gennemføre via koloni fission), og temperaturkontrol, er udført af grupper af voksne arbejdstager bier10,11,12,13,14. Honey bee kolonier, betragtes som organismer, tilbyde en enestående mulighed for at studere fordi de strukturer, som støtter kolonierne kan skilles, undersøgt, og samles med, hvis det gøres omhyggeligt, ringe eller ingen bivirkninger. Biavlere og forskere drage fordel af dette ved afmontering hives at inspicere dem, blandt andre ting, tilstedeværelse og status af dronning, skadedyr og patogener, tilstrækkeligheden af fødevarebutikker, mængden af yngel, og andre faktorer15. Bikolonier har en anden vigtig egenskab i modsætning til de fleste homeotherms, de er typisk stationær og få ressourcer ved implementering af forager bier, som kan indsamle mad på afstande op til 10 km16. Bee nældefeber kan dermed opretholdes på ubestemt tid på elektroniske vægte, og den resulterende kontinuerlig vægt data har vist sig at give oplysninger om honning lagring, fouragering aktivitet, fouragering succes, sværmer, sirup forbrug, letale og subletale pesticiders effekt, skadedyrsangreb og berøver9,17,18,19,20. Fordi alle dele af kolonien, herunder yngel, kan tilgås, kan sensorer for temperatur, luftfugtighed, CO2, lyd, og andre faktorer installeret i hiven og bruges til at få kontinuerlig data, der underretter på sundhed og status af kolonien 21.
Skøn over størrelsen af voksen bi og yngel populationer er nyttige, hvis ikke kritisk for at fortolke mange slags løbende data. Visuelle vurderinger er hurtigt og almindeligt anvendt i feltet undersøgelser22 men har mangler. Visuelle inspektioner udføres normalt i løbet af dagen og således hensyn ikke til fouragering bier, som kan komponere en betydelig del af befolkningen23. Præcision og nøjagtighed af skøn fra visuelle inspektioner afhænger også den træning og erfaring i vævscentret. Objektivitet er en anden overvejelse, især hvis hive inspektører er klar som nældefeber er hvor behandling grupper; antagelser om fordelingen af fejlen af sådanne foranstaltninger kan være vanskeligt at begrunde.
Sats af hive vægtøgning, størrelsen af den fouragering befolkning, og inden for hive temperaturer, at give et par eksempler, forventes at være kvantitativt forskellige mellem store og små kolonier, så måle og kontrollere for kolonien størrelse ofte meget letter påvisning af behandling effekter i randomiserede forsøg. Til forskningsformål, blev en præcis og objektiv målestok for de voksne bier udviklet baseret på princippet om, at forskellen mellem hiven samlede vægt i en periode med inaktivitet, som om natten, og summen af vægten af alle hive delene (herunder woodenware, voks, honning og yngel) er vægten af den samlede voksne bi masse. Ved vejning rammer og måle yngel masse brugen af frame billeder, estimeres mad ressourcer ligeledes ved at fratrække yngel massen fra ramme vægten, efter kontrol for vægten af den tomme ramme og voks. Disse metoder har til formål at forbedre præcisionen forventes fra visuelle vurderinger i feltet.
Bare som en afgrøde videnskabsmand kræver nøjagtige og præcise data til at vurdere virkningerne af forskellige behandlinger på planternes vækst og udbytte, honey bee forskere kræver nøjagtige og præcise data til at vurdere bee koloni vækst og aktivitet. Disse former for data er især vigtigt, når effekterne behandling kan være subtile og lang sigt, som man kunne forvente når bierne er udsat for lave koncentrationer af pesticider.
Kontinuerlig hive vægt data indeholder mange oplysninger om væksten og aktiviteten af kolonierne undersøgt, samt svar på disse kolonier udefrakommende forstyrrelser, såsom fra berøver bier og tilsætning af sukkersirup til en feeder9. Korrekt fortolkning af kontinuerlig vægt og temperatur data kræver dog nogle viden om størrelsen af kolonien på en regelmæssig basis. Mens størrelsen af voksen bibestandene kan estimeres ud fra de daglige amplituder af detrended timedata under en nektar flow, på grund af den øgede forager trafik, uden for en nektar flow holder forholdet ikke godt20. Ligeledes koloni vægt ændringer fouragering succes, fødevareforbrug og bibestandene stiger og falder (fx bee dræber) er delvis en funktion af kolonien størrelse. Mindre kolonier kan være sunde, men vise lavere vækstrater og mindre forager masse, for eksempel, simpelthen skyldes en mindre forager befolkning.
At identificere en konsekvent og informative fast position for en temperaturføler inden for bikuben er afgørende for reproducerbare resultater, især med overvintring. Tidligere forskning har vist at temperaturovervågning på den top jernbane af en central ramme i boksen brood (nederst) var mindre korreleret med (eksterne) omgivelsestemperatur end flere andre positioner i hiven og var mere påvirket af kolonien, selv 20. i løbet af vinteren, temperatur forskelle mellem koloni bee klynge og omgivende ville forventes at være høje, og så vil forskelle blandt positioner inden for bikuben ligeledes forventes at være større end i de varmere måneder. Derudover vil bee klynge flytte til forskellige placeringer i bikuben at udnytte mad ressourcer25,26. Vinter undersøgelsen beskrives her viste, at temperaturer på vandret stilling, fra øverste midten til øverste ydre rammer, var væsentligt anderledes mens vertikale forskelle på det midterste billede ikke blev. Tværgående luftbevægelse på tværs af rammer er relativt begrænset, mens lodret bevægelse langs en ramme er ikke, så lodret blanding ville forventes at være større. Disse resultater bekræfter, at en sensor position på top jernbane midterste rammens er tilbøjelige til at være informative med hensyn til temperatur påvirkninger fra kolonien.
Hive evalueringer løse som de beskrives her nogle af disse spørgsmål. Ved at fratrække summen af bikuben dele fra den samlede hive vægt målt under inaktivitet, som natten, estimatet af voksen bi massen er uafhængig af antallet af fouragering bier og dermed ufølsomme til vurderingstidspunktet. Registrering af data fra en skala giver mulighed for lidt plads til subjektivitet, og ramme fotografier have en permanent resultatregistrering, så analyser af kuld eller mad overfladen områder kan revideres, hvis det er nødvendigt, hvorved afhængigheden af uddannelse af den person, der udfører analyser.
Metoderne beskrevet her er ikke uden fejlkilder. Hive dele skal være så fri af bier som muligt, og nogen betydelig stykker af kam eller andet materiale, der er fjernet skal vejes før kasseret. Vandindhold i træ komponenter kan ændre sig over tid og Tom nældefeber kan udstille målbare daglige svingninger i vægt på grund af daglige ændringer i omgivende luftfugtighed24. En hive-fil som indeholder en koloni vil sikkert ikke ændre så meget fordi honningbier har tendens til at opretholde en forholdsvis konstant fugtighed inde den hive27, som ville dæmpe de omgivende virkninger. Disse metoder afhænger også arbejder hurtigt. Når en hive er taget fra hinanden, temperatur og gas forhold ændre sig drastisk og kølige temperaturer kan påvirke yngel sundhed14. At tage fra hinanden en hive-fil uden en skærm til at holde bier fra nærliggende kolonier kan fremme berøver, især i tider med nektar dyrtid.
Ændringer af disse procedurer er undertiden nødvendig. Mens det er i forskere at samle så mange data som muligt, nogle gange, når mange stader skal kontrolleres, når røvede pres er høj eller hvor vejrforholdene er ikke optimal, skal arbejdstagerne hurtigt og give afkald på nogle data. Hvis data på fødevarelagre ikke er afgørende, rammer, der indeholder kun honning og/eller pollen eller rammer med kun voks eller foundation, vejes men ikke fotograferet. Niveauer af ikke-reducerede larver og æg er også af interesse for nogle forskere og de er ofte opdaget i rammen fotografier; Men, for at undgå prøveudtagning bias en forsker skal være sikker på at være i stand til at finde dem i alle fotografier. Ofte kun udjævnede yngel kan pålideligt og konsekvent identificeret på fotografier taget under markforhold. Med hensyn til anvendelsen af behandling, nogle nældefeber, navnlig fodret højere doser af imidacloprid, kan blive sløv, forårsager en reduktion i deres forbrug af sirup og deres evne til at forsvare deres bistade. Hvis en koloni undlader at indtage sine syrup efter 5-7 d, sirup skal fjernes, vejes og kasseret (for at undgå forurening som følge af gæring) og kolonien tilbydes friske sirup. Ved at veje den kasserede sirup, forskere vil have registrering af hvor meget hver koloni forbruges, og dermed kan beregne total dosis. Endelig er anvendelsen af behandlinger i sukkersirup mest effektiv, når der er få eller ingen alternative nektar kilder. Alternative nektar kilder vil udvande behandling i et ukendt omfang. Forskerne bør huske på, som blev påpeget i afsnittet protokollen at pesticider såsom imidacloprid er forbundet med reduceret aktivitetsniveau, herunder hive beskyttelse, afhængigt af koncentrationen. Reduceret koloni forsvar kan også føre til øget stjæler og mulige forstyrrende af behandlinger.
Resultaterne præsenteres her vis at kontinuerlig overvågning af hive vægt og indre temperatur er følsomme over for koloni-niveau opførsel, selv med hensyn til adfærdsændringer forårsaget af meget lav (5 ppb) koncentrationer af en neurotoksiske pesticider. Yderligere anvendelse af disse metoder til andre nervegifte og pesticider med andre former for handling, såsom insekt vækstregulatorer, ville øge vores forståelse af virkningerne af felt-realistisk doser på honey bee kolonier.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne takke varmt K. Anderson, J.J. Adamczyk, E. Beren, jeg Carstensen, M. Giansiracusa B. Mott, N. Holst og A.R. Stilwell for drøftelser om projektering og udførelse og for hjælp til feltet.
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 |