Le dosi subletali di pesticidi possono influire sulle colonie in modi che sono difficili da rilevare utilizzando solo metodi periodici o visual. Metodi per misurare la massa totale dell’ape adulta, nidiata e le risorse alimentari di pesatura alveari e parti di alveare, fotografare fotogrammi e l’installazione di sensori, sono fornite. Analisi dei dati si rivolge anche.
Gli effetti dell’esposizione ai pesticidi subletali al miele di colonie di API possono essere significativo ma difficili da rilevare nel campo usando i metodi standard di valutazione visiva. Qui descriviamo i metodi per misurare la quantità di api adulte, nidiata e risorse alimentari mediante pesatura alveari e parti di alveare, fotografando cornici e installando gli alveari sulle scale e con sensori interni. Dati da queste valutazioni periodiche vengono poi combinati con l’esecuzione medio e giornalieri dati detrended alveare peso e temperatura interna alveare. I set di dati risultante sono stati utilizzati per rilevare gli effetti di Colonia-livello di imidacloprid applicato in uno sciroppo di zucchero basso quanto 5 parti per miliardo. I metodi sono obiettivo, richiedono poca formazione e fornire registrazioni permanenti sotto forma di uscita del sensore e fotografie.
Recentemente sono state sollevate preoccupazioni circa l’esposizione delle API a basse concentrazioni di sostanze chimiche, specialmente pesticidi. API del miele nel campo possono essere esposti tramite applicazione diretta su api bottinatrici in campo o anche le colonie stesse, per contatto con superfici trattate, da polvere da lavorazioni delle sementi e di consumo di prodotti vegetali come polline, nettare ed essudato1 , 2 , 3 , 4 , 5. tossicità acuta è chiaramente dannosa per le API il miele, ma le concentrazioni che 50% di mortalità per cause a prova di insetti (LC50) di molti pesticidi, tra cui neonicotinoidi quali imidacloprid, sono ben superiore a quella osservata nel pane d’api e cera6 e superiore a quello che è considerato un “campo realistico” gamma7. Tuttavia, il recente lavoro ha mostrato significativi effetti subletali esposizione agli antiparassitari sulla Colonia livello8, anche per concentrazioni basse come 5 parti per miliardo (ppb)9.
Colonie di API del miele sono state riferite a come “superorganismi” perché molte funzioni associate con un singolo animale, compreso l’approvvigionamento di cibo, riproduzione (quali colonie di API del miele conducono tramite fissione di Colonia) e controllo della temperatura, sono condotte da gruppi del lavoratore adulto API10,11,12,13,14. Colonie di API del miele, considerati organismi, offrono un’opportunità unica per lo studio perché le strutture che supportano le colonie possono essere smontate, esaminato e riassemblati con, se fatto con attenzione, poco o nessun effetti negativi. Gli apicoltori e i ricercatori approfittare di questo di disassemblaggio alveari di ispezionarli per, tra le altre cose, la presenza e lo stato della Regina, parassiti e patogeni, sufficienza di negozi di alimentari, quantità di covata e altri fattori15. Colonie di API hanno un’altra caratteristica importante in quanto, a differenza della maggior parte dei homeotherms, sono in genere fissi e ottenere risorse distribuendo le API di Raccoglitore che possono raccogliere cibo a distanze fino a 10 km16. Alveari di API possono così essere mantenuti indefinitamente su bilance elettroniche, e i dati di peso continuo risultante sono stati indicati per fornire informazioni sul deposito di miele, attività di foraggiamento, successo di foraggiamento, brulicante, consumo di sciroppo, letale e subletale gli effetti dei pesticidi, infestazioni parassitarie e derubare9,17,18,19,20. Perché tutte le parti della Colonia, tra cui la nidiata, sono accessibili, sensori per temperatura, umidità, CO2, suoni e altri fattori possono essere installati all’interno dell’alveare e utilizzati per ottenere dati continui che informano sullo stato della Colonia e salute 21.
Stime delle dimensioni dell’ape adulta e covate popolazioni sono utili se non critica per l’interpretazione di molti tipi di dati continui. Valutazioni visive sono veloce e ampiamente applicate in campo studi22 ma hanno carenze. Ispezioni visive sono condotti solitamente durante il giorno e quindi non conto per api bottinatrici, che possono comporre una parte significativa della popolazione23. La precisione e l’accuratezza delle stime da ispezioni visive dipendono anche la formazione e l’esperienza degli ispettori. L’oggettività è un’altra considerazione, in particolare se gli ispettori dell’alveare sono consapevoli delle quali orticaria in cui gruppi di trattamento; ipotesi circa la distribuzione dell’errore di tali misure possono essere difficile da giustificare.
Tasso di aumento di peso di alveare, dimensione della popolazione di foraggiamento e le temperature all’interno-alveare, per fornire alcuni esempi, ci si aspetterebbe di essere quantitativamente diversi tra grandi e piccole colonie, così di misura e controllo per dimensione della Colonia spesso notevolmente facilita la rilevazione degli effetti del trattamento negli esperimenti randomizzati. Per scopi di ricerca, una misura precisa e oggettiva delle api adulte è stata sviluppata basato sul principio che la differenza tra l’alveare totale peso durante un periodo di inattività, come di notte e la somma del peso di tutte le parti di alveare (tra cui legno, cera, miele e nidiata) è il peso dell’ape adulta totale massa. Cornici di pesatura e misurando coulors massa utilizzando fotografie di cornice, le risorse alimentari possono essere stimate similarmente sottraendo la massa covata dal peso del telaio, dopo il controllo per i pesi del telaio vuoto e la cera. Questi metodi sono destinati a migliorare la precisione che ci si aspetta da valutazioni visive nel campo.
Proprio come un raccolto scienziato richiede dati accurati e precisi per valutare gli effetti dei diversi trattamenti sulla crescita delle piante e resa, miele ape ricercatori richiedono dati accurati e precisi per valutare attività e sviluppo della colonia dell’ape. Questi tipi di dati sono particolarmente importanti quando gli effetti del trattamento può essere sottile e lungo termine, come potrebbe essere previsto quando le API sono esposte a basse concentrazioni di pesticidi.
I dati di peso continuo alveare contengono molte informazioni sulla crescita e sull’attività delle colonie allo studio, così come la risposta di quelle colonie alle dispersioni esogene, come ad esempio da derubare le API e dall’aggiunta di sciroppo di zucchero per un alimentatore9. Tuttavia, una corretta interpretazione dei dati di temperatura e peso continuo richiede una certa conoscenza della dimensione della Colonia su base periodica. Mentre la dimensione della popolazione apicola adulto può essere stimata dalle ampiezze giornaliere dei dati orari detrended durante un flusso di nettare, a causa del traffico aumentato forager, di fuori di un flusso di nettare la relazione non tenuto ben20. Allo stesso modo, peso di Colonia cambia a causa del successo di foraggiamento, consumo alimentare e popolazione delle API aumenta e diminuisce (ad es. ape uccide) sono in parte una funzione della dimensione della Colonia. Colonie di minori dimensioni possono essere sano ma mostrano tassi di crescita inferiori e meno massa forager, per esempio, semplicemente dovuto una popolazione inferiore a foraggiere.
Identificare una posizione coerente e informativa fissa per un sensore di temperatura all’interno dell’alveare è cruciale per la produzione di risultati riproducibili, specialmente con svernamento. Precedenti ricerche hanno dimostrato che temperatura Monitoraggio presso la traversa superiore di un telaio centrale nella finestra di nidiata (in basso) meno sono stati correlati con temperature ambiente (esterne) di diverse altre posizioni nell’alveare e più sono stati influenzati dalla Colonia stessa 20. durante l’inverno, differenze di temperatura tra il cluster di Colonia dell’ape e ambiente dovrebbe essere alta, e così le differenze tra le posizioni all’interno dell’alveare allo stesso modo dovrebbe essere maggiore nei mesi più caldi. Inoltre, il cluster di ape si muoverà in diverse posizioni all’interno dell’alveare per sfruttare risorse alimentari25,26. Lo studio di inverno qui descritto ha mostrato che le temperature alle posizioni orizzontale, dalla parte superiore centrale di migliori strutture esterne, erano significativamente differenti mentre differenze verticali su frame centrale non erano. Movimento di aria orizzontale tra frame è relativamente limitato mentre movimento verticale lungo un telaio non, è quindi miscelazione verticale dovrebbe essere maggiore. Questi risultati confermano che un sensore di posizione sulla barra superiore del frame centrale rischia di essere informativi riguardo temperatura influenze dalla Colonia.
Alveare giudizi come sono descritti qui risolvere alcuni di questi problemi. Sottraendo la somma dell’alveare parti dal peso totale alveare misurati nei periodi di inattività, come di notte, la stima dell’ape adulta massa è indipendente dal numero di api bottinatrici e così insensibile al momento della valutazione. Registrazione dei dati da una scala permette di poco spazio per la soggettività, e fotografie di telaio forniscono una registrazione permanente, quindi analisi di superfici nidiata o cibo possono essere rivisitati se necessario, riducendo così la dipendenza sulla formazione della persona facendo le analisi.
I metodi descritti qui non sono senza fonti di errore. Alveare parti c’è bisogno di essere libera delle API come possibile e qualsiasi pezzi significativi del pettine o altro materiale che viene rimosso dovrebbero essere pesati prima scartato. Il contenuto di umidità del legno componenti possa cambiare nel tempo e alveari vuoti possono esibire misurabili oscillazioni giornaliere di peso a causa di cambiamenti giornalieri all’umidità relativa dell’ambiente24. Un alveare contenente una Colonia probabilmente non cambierà tanto perché le API tendono a mantenere un’umidità relativamente costante all’interno dell’alveare27, che sarebbe attenuare gli effetti di ambientali. Questi metodi dipendono anche lavorando rapidamente. Una volta che un alveare è smontato, le condizioni di temperatura e gas cambiano drasticamente e le temperature fredde possono avere un impatto coulors salute14. Smontando un alveare senza uno schermo per tenere fuori le API dalle vicine colonie possa promuovere derubare, soprattutto in periodi di scarsità di nettare.
Le modifiche di queste procedure sono occasionalmente necessari. Mentre è nell’interesse di ricercatori di raccogliere quanti più dati possibile, in alcune occasioni, come quando devono essere ispezionati molti alveari, quando derubando la pressione è alta, o quando le condizioni meteo non sono ottimale, i lavoratori devono muoversi rapidamente e rinunciare a alcuni dati. Se i dati sulle riserve di cibo non sono cruciali, cornici contenenti solo miele e/o il polline o cornici con solo la cera o la Fondazione, devono essere pesati ma non fotografati. Livelli di scoperchiata larve e le uova sono anche di interesse per alcuni ricercatori e che vengono spesso rilevati nelle fotografie di telaio; Tuttavia, al fine di evitare di campionamento bias un ricercatore deve essere fiducioso nel riuscire a individuarli in tutte le fotografie. Spesso solo con un massimo di nidiata può essere identificato in modo affidabile e coerente su fotografie scattate in condizioni di campo. Per quanto riguarda l’applicazione del trattamento, alcuni alveari, in particolare quelli alimentati le dosi elevate di imidacloprid, può diventare letargici, causando una riduzione nel consumo di sciroppo e la loro capacità di difendere il loro alveare. Se una colonia non riesce a consumare il suo sciroppo dopo 5-7 d, lo sciroppo deve essere rimosso, pesato e scartato (per evitare la contaminazione a causa della fermentazione) e la Colonia ha offerto sciroppo fresco. Pesando lo sciroppo scartato, ricercatori avranno record di quanto ogni colonia consumato e così possono calcolare il dosaggio totale. Infine, l’applicazione di trattamenti in sciroppo di zucchero è più efficace quando ci sono pochi o nessun fonti di nettare alternativi. Fonti di nettare alternativi diluirebbe il trattamento ad un grado sconosciuto. I ricercatori dovrebbe tenere a mente, come è stato sottolineato nella sezione protocollo, che i pesticidi quali imidacloprid sono associati con i livelli di attività ridotta, compresa la protezione alveare, a seconda della concentrazione. Difesa di Colonia ridotta può anche portare a derubare aumentata e confusione possibile dei trattamenti.
I risultati presentati qui presentazione che continuo monitoraggio di peso di alveare e temperatura interna sono sensibili a livello di Colonia comportamenti, anche con rispettano ai cambiamenti del comportamento indotti da molto basso (5 ppb) le concentrazioni di pesticidi neurotossici. Ulteriore applicazione di questi metodi per altre neurotossine e pesticidi con altri modi di azione, quali regolatori di crescita degli insetti, sarebbe aumentare la nostra comprensione degli effetti delle dosi campo-realistico sulle colonie di API del miele.
The authors have nothing to disclose.
Gli autori ringraziano calorosamente K. Anderson, J.J. Adamczyk, Beren E., ho Carstensen, M. Giansiracusa B. Mott, N. Holst e A.R. Stilwell per discussioni sulla progettazione e l’esecuzione e per aiutare nel campo.
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 |