Sublethal doser av plantevernmidler kan påvirke kolonier på måter som er vanskelige å oppdage bruker bare periodisk eller visuelle metoder. Metoder for å måle totale voksen bee masse, kull og matressurser etter veiing elveblest og strukturen deler fotografering rammer og installere sensorer, tilbys. Dataanalyse er også adressert.
Effekten av sublethal plantevernmidler eksponering for honey bee kolonier kan være betydelige, men vanskelig å oppdage i feltet ved hjelp av standard visuelle vurderingsmetoder. Her beskriver vi metoder for å måle antall voksne bier og brood matressurser ved veiing elveblest og strukturen deler, ved å ta bilder og ved å installere elveblest på skala og med interne sensorer. Data fra disse periodiske evalueringene er deretter kombinert med kjøre gjennomsnitt og daglige detrended data på strukturen vekt og interne strukturen temperatur. Resulterende datasett ha brukt påvise koloni-nivå effekter av imidacloprid brukt i en sukker sirup så lavt som 5 deler per milliard. Metodene er målet, krever lite trening, og gir permanente dataposter i form av sensoren utgang og fotografier.
Spørsmål har blitt reist nylig om eksponering for honning bier lave konsentrasjoner av plantevernmidler, spesielt plantevernmidler. Honning bier i feltet utsettes via direkte søknad på sankere i feltet eller selv koloniene, ved kontakt med behandlede flater av støv fra frø behandlinger og av forbruk av planteprodukter som pollen nektar og sårvæske1 , 2 , 3 , 4 , 5. Akutt toksisitet er åpenbart er uheldig honning bier, men konsentrasjonene som forårsaker 50% dødelighet i test insekter (LC50) mange plantevernmidler, inkludert neonicotinoids som imidacloprid, er langt høyere enn i bie brød og voks6 og høyere enn det som er ansett som en “feltet realistisk” område7. Nyere arbeid har imidlertid vist signifikant effekt av sublethal eksponering for plantevernmidler på kolonien nivå8, selv for konsentrasjoner så lavt som 5 deler per milliard (ppb)9.
Honey bee kolonier har blitt referert til som “superorganisms” fordi mange funksjoner knyttet til et enkelte dyr, inkludert mat anskaffelser, reproduksjon (som honey bee kolonier utføre via kolonien fisjon), og temperaturkontroll, er utført av grupper av voksen arbeidstaker bier10,11,12,13,14. Honey bee kolonier, betraktet som organismer, tilbyr en unik mulighet for studien fordi strukturene som støtter koloniene kan deles, undersøkt, og igjen, hvis gjort nøye, liten eller ingen bivirkninger. Dra nytte av dette ved demontere hives å undersøke dem, blant annet, tilstedeværelsen og statusen til dronning, skadedyr og patogener, tilstrekkelighet i matbutikker, antall Foreldreomsorg og yngelens og andre faktorer15beekeepers og forskere. Bee kolonier har en annen viktig egenskap ved at, i motsetning til de fleste homeotherms, de er vanligvis stasjonære og hente ressurser ved å distribuere forager bier som kan samle mat på avstander opp til 10 km16. Bikuber kan dermed opprettholdes på ubestemt tid på elektroniske vekter og kontinuerlig vekt resultatdataene har vist seg å gi informasjon om honning lagring, foraging aktivitet, foraging suksess, svermet, sirup forbruk, dødelige og sublethal plantevernmidler effekter, skadedyrangrep og rane9,17,18,19,20. Fordi alle deler av kolonien, inkludert brood, kan nås, kan sensorer for temperatur, fuktighet, CO2, lyd og andre faktorer installeres i strukturen og brukes for å få sammenhengende data som informerer om tilstanden og statusen av kolonien 21.
Anslag over størrelsen av voksen bee og Foreldreomsorg og yngelens bestander er nyttig hvis ikke kritisk for å tolke mange typer kontinuerlige data. Visuelle vurderinger er rask og mye brukt i feltet studier22 men har mangler. Visuelle inspeksjoner er vanligvis utført på dagtid og dermed ikke gjøre rede for foraging bier, som kan skrive en betydelig del av befolkningen23. Presisjon og nøyaktighet av anslag fra visuelle inspeksjoner også avhenge opplæring og erfaring med inspector(s). Objektivitet er en annen vurdering, særlig hvis strukturen inspektørene er klar som strukturer er i hvilken behandlingsgrupper. forutsetninger om utbredelsen av slike tiltak kan være vanskelig å rettferdiggjøre.
Antall strukturen vektøkning, størrelsen på foraging befolkning, og i-hive temperaturer, å gi noen eksempler, forventes å være kvantitativt forskjellig mellom små og store kolonier, så måling og kontroll for kolonien størrelse ofte sterkt forenkler påvisning av behandling effekter randomisert eksperimenter. Til forskningsformål, ble en presis og objektive mål på voksen bier utviklet basert på prinsippet om at forskjellen mellom totale strukturen vekt under en periode med inaktivitet, som om natten, og summen av vekten av alle strukturen deler (inkludert woodenware, voks, honning og brood) er vekten av totale voksen bee masse. Av vekt rammer og måler Foreldreomsorg og yngelens masse med ramme fotografier, kan matressurser likeledes beregnes ved å trekke Foreldreomsorg og yngelens massen fra rammen vekten, etter kontroll for vekten av den tomme rammen og voks. Disse metodene er ment å forbedre presisjonen forventet fra visuelle vurderinger i feltet.
Akkurat som en avling forsker krever nøyaktig og presis data å evaluere effekten av ulike behandlinger på plantevekst og gi, honey bee forskere krever nøyaktig og presis data for å evaluere bee kolonien vekst og aktivitet. Slike data er spesielt viktig i behandling effektene kan være subtile og lang sikt, som kan forventes når bier er utsatt for lave konsentrasjoner av plantevernmidler.
Kontinuerlig strukturen vekt dataene inneholder mye informasjon om vekst og aktivitet koloniene blir studert, og svaret de kolonier ytre forstyrrelser, som fra rane bier og tillegg av sukker sirup til en mater9. Riktig tolkning av kontinuerlig vekt og temperaturdata krever imidlertid litt kjennskap til størrelsen på kolonien på periodisk basis. Mens størrelsen på befolkningen voksen bee kan estimeres fra de daglige amplitudes detrended timebaserte data under en nektar flyt, på grunn av økt forager trafikk, utenfor en nektar flyt holder forholdet ikke godt20. Likeledes kolonien vekt endrer foraging suksess, matforbruk og bee befolkningen øker og minsker (f.eks bee dreper) er delvis en funksjon av kolonien størrelse. Koloniene kan være sunn men viser lavere vekst og mindre forager masse, for eksempel bare grunn mindre forager innbyggere.
Identifisere en konsekvent og informativ fast stilling for en temperatursensor i strukturen er avgjørende for reproduserbar resultater, spesielt med overwintering. Tidligere undersøkelser har vist at temperaturen overvåking på toppen skinnen på en sentral ramme i boksen brood (nederst) var mindre korrelert med temperaturer (ekstern) enn flere andre stillinger i strukturen og var mer påvirket av kolonien selv 20. om vinteren temperatur forskjeller mellom kolonien bee klyngen ambient ville forventet å være høyt og så forskjeller stillinger i strukturen ville likeledes forventes å være større enn i de varmere månedene. I tillegg vil bee klyngen flytte til ulike steder innen strukturen å utnytte mat ressurser25,26. Vinter-studie som er beskrevet her viste at temperaturer på horisontale posisjoner, fra øverst på midten toppen ytre rammer, var signifikant forskjellig mens loddrett forskjellene på midten rammen ikke var. Vannrett luft bevegelse over rammer er relativt begrenset mens vertikal bevegelse langs en ramme ikke er så vertikal blande forventes å være større. Disse resultatene bekrefter at en sensor posisjon på den øverste skinnen midten rammen er sannsynlig å være informativ forhold til temperaturen påvirkninger fra kolonien.
Strukturen evalueringer løse som de er beskrevet her noen av disse problemene. Ved å trekke summen av strukturen deler fra den totale struktur vekten målt under inaktivitet, som om natten, estimatet av voksen bee er uavhengig av antallet foraging bier og dermed ufølsom for tidspunktet for evaluering. Innspilling av data fra en skala gir lite rom for subjektivitet, og ramme fotografier gir en permanent post, så analyser av brood eller mat flater kan bli revisited hvis nødvendig, dermed redusere avhengigheten av opplæring av personen gjør analysene.
Metodene som er beskrevet her er ikke uten feilkilder. Strukturen deler må være gratis av bier som mulig, og noen betydelige bitene av kam eller annet materiale som er fjernet vurderes før forkastet. Fuktighetsinnhold i tre komponenter kan endres over tid og tomme strukturer kan vise målbare daglige svingninger i vekt på grunn av daglige endringer i relativ luftfuktighet24. En struktur som inneholder en koloni endres sannsynligvis ikke så mye fordi honning bier pleier å opprettholde en relativt konstant fuktighet inne i strukturen27, som ville dempe ambient effektene. Disse metodene avhenger også arbeider raskt. Når en struktur er demontert, temperatur og gass forholdene endres drastisk og temperaturer kan påvirke Foreldreomsorg og yngelens helse14. Ta fra hverandre en struktur uten en skjermen å holde ut biene fra nærliggende kolonier kan fremme rane, spesielt i tider med nektar mangel.
Endringer av disse prosedyrene er noen ganger nødvendig. Mens det er av interesse for forskerne å samle så mye data som mulig, i enkelte tilfeller, som når mange elveblest kontrolleres når rane press er høy og når værforholdene ikke er optimal, må arbeidstakere flytte raskt og avkall noen data. Hvis dataene på mat reserver ikke avgjørende, bør rammer bare honning og/eller pollen, eller rammer med bare voks eller foundation, veide men ikke fotografert. Uncapped larver og egg er også av interesse for noen forskere og de oppdaget ofte i rammen fotografier; men for å unngå prøvetaking må bias forsker være sikker på å kunne oppdage dem i alle bildene. Ofte bare avkortet brood kan pålitelig og konsekvent identifiseres på fotografier tatt under feltforhold. Om anvendelsen av behandling, noen elveblest, spesielt de matet høyere doser av imidacloprid, kan bli lethargic, forårsaker en reduksjon i både forbruket av sirup og deres evne til å forsvare sin struktur. Hvis en koloni mislykkes å forbruke sine sirup etter 5-7 d, sirup bør fjernes, veid og forkastet (for å unngå forurensning på grunn av gjæring) og kolonien tilbys ferske sirup. Ved veiing kasserte sirup, forskere vil ha oversikt over hvor mye hver kolonien fortært, og dermed kan beregne totale dosering. Til slutt, bruk av behandlinger i sukker sirup er mest effektivt når det er få eller ingen alternativ nektar kilder. Alternative nektar kilder vil utvanne behandling til en ukjent grad. Forskere bør huske på, som ble påpekt i delen protokollen at plantevernmidler som imidacloprid er forbundet med redusert aktivitetsnivå, inkludert strukturen beskyttelse, avhengig av konsentrasjonen. Redusert kolonien forsvar kan også føre til økt rane og mulig confounding behandlinger.
Resultatene presenteres her viser at kontinuerlig overvåking av strukturen vekt og temperaturen er følsomme for koloni-nivå oppførsel, selv med hensyn til atferdsendringer indusert av svært lav (5 ppb) konsentrasjoner av en neurotoxic plantevernmidler. Ytterligere anvendelsen av disse metodene plantevernmidler og andre neurotoxins med andre moduser handling insekt vekst regulatorer, ville øke vår forståelse av effektene av feltet-realistisk doser på honey bee kolonier.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne takker hjertelig K. Anderson, JJ Adamczyk, E. Beren, jeg Carstensen, M. Giansiracusa B. Mott, N. Holst og AR Stilwell for diskusjoner på design og gjennomføring og hjelpe i 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 |