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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |