Summary
Dosis subletales de pesticidas pueden afectar a colonias en maneras que son difíciles de detectar utilizando sólo métodos periódicos o visuales. Métodos para medir la masa total de abeja adulta, cría y recursos alimenticios pesaje colmenas y partes de la colmena, fotografiando marcos e instalando sensores, se proporcionan. También se aborda el análisis de datos.
Abstract
Los efectos de la exposición a los pesticidas subletales a miel colmenas pueden ser significativo pero difícil de detectar en el campo utilizando métodos de evaluación visual estándar. Aquí describimos los métodos para medir las cantidades de abejas adultas y cría recursos alimenticios pesando colmenas y partes de la colmena, fotografiando cuadros y mediante la instalación de colmenas en escalas y con sensores internos. Los datos de estas evaluaciones periódicas se combinan con corriente promedio y cotidianos poblamientos datos colmena del peso y la temperatura interna de la colmena. Los conjuntos de datos resultantes se han utilizado para detectar efectos de Colonia de imidacloprid aplicado en un jarabe de azúcar tan bajo como 5 partes por mil millones. Los métodos son objetivo, requieren poca capacitación y proporcionar registros permanentes en forma de salida del sensor y fotografías.
Introduction
Preocupaciones han surgido recientemente sobre la exposición de las abejas a bajas concentraciones de agroquímicos, especialmente plaguicidas. Miel de abejas en el campo puede estar expuesto a través de la aplicación directa sobre forrajeros en el campo o incluso las colonias ellos mismos, por el contacto con las superficies tratadas, por el polvo de semillas y por el consumo de productos vegetales tales como polen, néctar y exudado1 , 2 , 3 , 4 , 5. toxicidad aguda es claramente perjudicial para las abejas de miel, pero las concentraciones que causas 50% mortalidad en insectos de prueba (CL50) de muchos pesticidas, incluyendo neonicotinoides como el imidacloprid, son mucho mayores que la observada en pan de abejas y cera6 y superior a lo que es considerado un "campo realista" rango7. Sin embargo, trabajo reciente ha mostrado efectos significativos de la exposición subletal a plaguicidas en la Colonia nivel8, incluso para concentraciones tan bajas como 5 partes por billón (ppb)9.
Colonias de la abeja de miel han sido denominadas "superorganismo" porque muchas funciones asociadas con un animal individual, incluyendo la adquisición de alimentos, reproducción (conducta que colonias de la abeja de miel mediante la fisión de la Colonia) y control de la temperatura, se llevan a cabo por grupos de obreras adultas las abejas10,11,12,13,14. Colonias de la abeja de miel, consideradas como organismos, ofrecen una oportunidad única para el estudio porque las estructuras que soportan las colonias pueden ser desmontadas, examinado y volver a montar, si se hace con cuidado, poco o nada de efectos adversos. Los apicultores e investigadores aprovechan este desmontaje colmenas para inspeccionarlos para, entre otras cosas, la presencia y el estado de la reina, las plagas y patógenos, suficiencia de tiendas de alimentación, cantidad de cría y otros factores15. Colonias de la abeja tienen otra característica importante que, a diferencia de los Homeotermos la mayoría, son típicamente fijos y obtener recursos mediante la implementación de las abejas forrajera que pueden obtener alimentos a distancias hasta a 10 km16. Colmenas de la abeja pueden así mantenerse indefinidamente en balanzas electrónicas, y los datos resultantes del peso continuo se ha demostrado para proporcionar información sobre el almacenamiento de la miel, actividad de alimentación, forrajeo éxito, enjambre, consumo de jarabe, letal y subletal efectos de pesticidas, plagas y robando a los9,17,18,19,20. Porque todas las partes de la Colonia, incluyendo la cría, se pueden acceder, sensores de temperatura, humedad, CO2, sonidos y otros factores pueden ser instalados dentro de la colmena y utilizados para la obtención continua de datos que informan sobre la salud y el estado de la Colonia 21.
Las estimaciones del tamaño de las poblaciones de cría y abejas adultas son útiles si no crítica para interpretar muchos tipos de datos continuos. Evaluación visual rápida y ampliamente aplicado en el campo estudios22 pero tiene deficiencias. Inspecciones visuales generalmente se llevan a cabo durante el día y así no tienen en cuenta para las abejas libadoras, que pueden componer una parte importante de la población23. La precisión y exactitud de las estimaciones de inspecciones visuales también dependen de la formación y experiencia de los inspectores. La objetividad es otra consideración, especialmente si los inspectores de la colmena son conscientes de que las colmenas están en qué grupos de tratamiento; supuestos sobre la distribución del error de este tipo de medidas pueden ser difíciles de justificar.
Tasa de ganancia de peso de colmena, tamaño de la población de forrajeo y las temperaturas dentro de la colmena, para proporcionar algunos ejemplos, se espera que ser cuantitativamente diferente entre grandes y pequeñas colonias, tan de medición y control para el tamaño de la Colonia a menudo grandemente facilita la detección de los efectos del tratamiento en experimentos aleatorios. Para fines de investigación, una medida precisa y objetiva de las abejas adultas fue desarrollada basándose en el principio de que la diferencia entre la colmena total de peso durante un período de inactividad, como por la noche y la suma del peso de todas las partes de la colmena (incluyendo woodenware, cera, miel y cría) es el peso de la abeja adulta total total. Por Marcos de pesaje y medición masa cría utilizando fotografías de marco, recursos alimenticios pueden estimarse asimismo restando la masa de cría del peso del marco, después de controlar el peso de la cera y el marco vacío. Estos métodos están diseñados para mejorar la precisión que se espera de la evaluación visual en el campo.
Protocol
los protocolos describen a continuación siguen las pautas de cuidado de los animales del USDA servicio de investigación agrícola.
1. evaluación completa
Nota: una evaluación completa es necesaria determinar 1) los pesos de todas las partes de colmena, incluyendo la tapa, tapa, cajas, tablero inferior, marcos y 2) la cantidad de recursos de cría y alimento. Los pesos de todas partes de la colmena se suman y restan el peso total de la colmena cuando todas las abejas estuvieron presentes para dar el peso de todas las abejas adultas. Datos sobre los pesos de las piezas de la colmena que son en gran medida constantes, como la tapa, tablero inferior y cajas, pueden ser retenidos y utilizan en el futuro las evaluaciones, agilizando así las evaluaciones. Realizar una evaluación completa en o cerca del comienzo del estudio. Piezas de madera pueden cambiar en términos de contenido de humedad 24 así repetir evaluaciones completas se recomiendan después de largos períodos. Pesar una parte de la colmena, como la tapa, en cada evaluación para estimar cambios en otras partes de la colmena. Coloque un vestíbulo seleccionado alrededor de los trabajadores y colmena durante la evaluación si otras colmenas están cercanas y robando a presión es un motivo de preocupación.
- Pesa de todas las partes de colmena. Utilice una escala con una precisión de 1 g o menos.
- Peso de la tapa, tapa interior, excluder de la reina, alimentador de jarabe y cualquiera de las partes en la parte superior de la colmena.
- Utilizando una herramienta espátula o colmena, retirar y pesar cualquier material tratamiento o alimento, como suplemento de proteína o patty grasa, descansando en la parte superior de los marcos. Después sustituir si es necesario.
- Colocar una colmena vacía (en adelante el " caja temporal ") junto a la colmena para servir como sede transitoria de los marcos. Coloque la caja temporal sobre una superficie plana, como una tapa o un tablero de fondo, para evitar que las abejas y particularmente de la reina, caiga fuera de la caja en el suelo.
- Mover los marcos rápidamente y suavemente, preferiblemente en grupos de dos o tres para retener partes del racimo de abejas, a la caja de temporal por lo que los marcos son en el mismo orden que en la caja original. Una vez que todos los marcos han sido trasladados, agitar cualquier restante las abejas en los marcos de la temporal caja y pesar la caja de la colmena.
- Si el cuadro era el cuadro más bajo, pesa el tablero inferior, entrada reductor y cualquier otras partes de la colmena después de sacudir las abejas en la caja de temporal. Número de cuadros con un marcador indeleble antes de moverlos, por lo que puede sustituirse en su orientación original.
- Vuelva a instalar el tablero inferior, entrada reductor, caja de cría y otros equipos. Retroceder los marcos de la caja de temporal a la original caja de cría en su orden original y su orientación, teniendo cuidado de evitar perturbaciones innecesarias de las abejas.
- Quitar un cuadro de un extremo de la caja e inspeccionar visualmente a ambos lados del marco para la presencia de la reina. Si se encuentra la reina, le Coloque suavemente en una parte de la caja que ya ha sido evaluada, para evitar más disturbios. Sacudir las abejas obreras suavemente pero firmemente en la caja entre los marcos, en lugar de en la parte superior, si es posible.
- Pesa el marco y ambos lados de toda la trama de la fotografía con una cámara digital, llegar lo más cerca posible a la estructura había capsulada tan cría y miel las células se distinguen fácilmente, pero a una distancia suficiente para que el marco entero está incluido. El marco de la fotografía mientras que otro trabajador sostiene lo
- Uso un ' estructura soporte ' (cualquier plantilla que tiene el marco vertical mientras que en la escala y mar no el peine) en la escala. Pesan los alimentadores de jarabe dentro de la colmena.
Nota: El tamaño del marco en la foto se usará para convertir superficies de relativo a absoluto medidas.
- Uso un ' estructura soporte ' (cualquier plantilla que tiene el marco vertical mientras que en la escala y mar no el peine) en la escala. Pesan los alimentadores de jarabe dentro de la colmena.
- Vuelva a colocar el marco en su posición original y orientación en el cuadro de colmena. Retire el marco siguiente antes de volver a instalar el cuadro anterior para proporcionar más espacio para segura sacudir las abejas dentro de la caja. Comprobar la presencia de la reina, agitar para remover las abejas, pesaje, fotografía y reemplazar cada fotograma posterior hasta que se han procesado todos los marcos.
- Si la colmena tiene dos o más cajas, pesan y marcos de la caja menor de la fotografía primero.
- Quitar la caja superior o cajas secuencialmente, apilado junto a la colmena en sentido contrario a su orden original. Una vez que ha sido evaluado en el cuadro inferior, coloque el siguiente cuadro para ser evaluados sobre el cuadro inferior, colocar el temporal encima de las restantes casillas no evaluadas y mover fotogramas de la segunda caja a la caja de temporal, como arriba. Mueva los marcos hacia atrás en su caja original, en su orientación original.
Nota: Mediante la inspección de las cajas menores las abejas primeras, sacudidas caerá en un cuadro de colmena que ya no molestarán.
- Quitar la caja superior o cajas secuencialmente, apilado junto a la colmena en sentido contrario a su orden original. Una vez que ha sido evaluado en el cuadro inferior, coloque el siguiente cuadro para ser evaluados sobre el cuadro inferior, colocar el temporal encima de las restantes casillas no evaluadas y mover fotogramas de la segunda caja a la caja de temporal, como arriba. Mueva los marcos hacia atrás en su caja original, en su orientación original.
- Obtener el peso total de la colmena durante un reciente período de inactividad, como la noche o temprano por la mañana antes de que las abejas están volando en el día de la evaluación. Este peso representa la colonia entera incluyendo los forrajeros.
- Calcular la masa de abejas adultas por la suma de los pesos de todas las partes de la colmena (woodenware, Marcos, alimentación de la abeja, etc.) y luego restar esa suma desde el " colmena peso total " valor obtenido en el paso anterior. La diferencia entre los dos es una estimación de la abeja adulta Massachusetts
Nota: Una vez que se lleva a cabo la evaluación completa, evaluaciones posteriores pueden realizarse de forma parcial, asumiendo que las partes de la colmena no marco, como las cajas y la Junta Directiva del fondo, no han cambiado sensiblemente de peso. Evaluaciones parciales toman menos tiempo. - Para llevar a cabo una evaluación parcial de una colmena con una sola caja, saque fotografía, pesan y reemplazar los marcos sin marcos en movimiento a una caja temporal. En una colmena con múltiples cajas, siga el procedimiento como se describe anteriormente (paso 1.5), pero sin el pesaje de las cajas de colmena.
2. Instalación de colmenas en escalas
Nota: las escalas de colmena utilizadas en este estudio son básculas de mesa electrónica al aire libre con una capacidad máxima de al menos 100 kg, una precisión de celda de carga de aproximadamente una parte en 5000 con compensación de temperatura y un bandeja de tamaño de 460 x 610 mm. Estas escalas están conectadas a un indicador VDC 24 y un registrador de datos de 12 bits. Indicador de salida puede ser digital o analógico; sistemas de escala aquí habían salida en mA y calibración requiere curvas para convertir datos en kg.
- Instalar escalas sobre una superficie firme y nivelada.
Nota: Las escalas de elevación desde el suelo con bloques de hormigón o cerámica, o piezas de madera secada al horno, mantendrá la escala y las conexiones eléctricas entren en contacto con el suelo o el agua. - Cubrir la cacerola de escala en la parte superior con plástico, tela, cartón u otro material para evitar la reflexión de la luz excesiva y el calentamiento de la entrada de la colmena.
- Asegurarse de que los accesos a colmenas que juntas son direcciones diferentes de cara a reducir la deriva entre las colonias.
- Colmena calibrar escalas después de la instalación y periódicamente en lo sucesivo, particularmente si las escalas se mueven.
Pesos de calibración
- escala de lugar en el pesaje de la cacerola y grabación la salida de la escala. Asegúrese de que el peso total supere el 50% de la capacidad máxima de la escala de.
Nota: Si la salida de la escala es voltaje o actuales unidades, en lugar de unidades de masa, utilice la pendiente y el intercepto de la curva de calibración (relación entre peso total conocido en la salida del pan y escala) para convertir la salida de escala en unidades de masa.
- escala de lugar en el pesaje de la cacerola y grabación la salida de la escala. Asegúrese de que el peso total supere el 50% de la capacidad máxima de la escala de.
3. Instalación de sensores de temperatura
Nota: sensores de temperatura utilizados en este estudio fueron de dos tipos: 1) termopares conexión a los cables conectados directamente a un datalogger con pilas (que se puede colocar dentro o fuera de la colmena, si el cable es suficientemente largo); y 2) dispositivos pequeños, con pilas con sensores integrados y canalizaciones y que requieren remoción de la colmena para que descargarse los datos.
- Obtener un sensor de temperatura que puede encajar en marcos, es resistente a las condiciones de alta humedad en el interior de una colmena y tiene suficiente batería y memoria (o es accesible, a través de cable o conexión inalámbrica). Sensores de
- lugar que puedan verse afectados por cera o propóleos en un contenedor protector, como un tejido encajadura del cassette (desechable, pequeña caja de plástico con una tapa de cierre rápido y con ranuras de ventilación). El envase protector reduce la acumulación de cera y propóleos que puede obstruir los puertos de acceso de sensor de los sensores u otra forma afectar la descarga de datos.
- Fijar el sensor justo debajo de la barra superior en el centro de la caja para proporcionar datos informativos sobre cría de cría (véase abajo).
Nota: Un pedazo corto de alambre se une al envase con el sensor y el alambre con grapas a la parte superior del marco, por lo que el contenedor cuelga de un lado. Sensores que se colocan directamente sobre la masa cría pueden interferir con la cría y mantenimiento de peine y a Marcos cerca del exterior, o colocado en el interiores cubiertas o tapas, los sensores pueden verse afectados mucho por las condiciones externas, especialmente durante el clima fresco.
4. Preparación del jarabe tratamiento
Nota: hacer soluciones de tratamiento fresco el día de cada sesión de alimentación utilizando análisis imidacloprid. Imidacloprid es altamente agua soluble y por lo tanto fácilmente incorporado en almíbar; algunos pesticidas tienen solubilidad de agua baja y deben ser aplicados usando otros medios. Formulaciones de 1 kg de solución de tratamiento se aplicaban utilizando una botella de plástico de 1 L como sigue:
optimizaron- solución de sacarosa de control (sin pesticidas) mezcla 1:1 (por ejemplo 500 g sacarosa: 500 mL agua destilada). Sacarosa se disuelven en agua destilada utilizando un matraz mezcla grande con barra mezcla en una placa calentada a no más de 60 ° C.
- De soluciones que incluyen imidacloprid, mezclar solución de sacarosa como la anterior, pero retener 100 mL (así " corto ") para permitir que el volumen agregado de imidacloprid respectivo " espiga " soluciones.
- Disolver 500 g de azúcar en 400 mL de agua destilada para permitir la adición de un pico de 100 mL para conseguir 1 kg de solución de tratamiento. Para mayor comodidad en el campo, la transferencia de 900 g de " corta " solución a otra botella de azúcar, luego añadir la espiga a cada botella individual.
- Preparar una solución stock de 10 ppm imidacloprid midiendo 1.0 mg de pesticida en una balanza analítica y disolverla en 100 mL de agua destilada usando una barra de mezcla sin calor.
Nota: Para evitar problemas con la electricidad estática, pesan el imidacloprid en recipientes de plástico pequeños, no reactivos y coloque los recipientes directamente en la solución. Agitar la solución y retirar los recipientes después de que el imidacloprid se disuelve. - Para a 5 ppb solución, mezclar 0,5 mL de la solución madre a 99,5 mL de agua destilada hasta obtener 100 mL de solución de spike. Añadir esto a 900 g de la solución de sacarosa corto para conseguir 1 kg de jarabe de 5 ppb. Para la solución de 20 ppb, mezclar 2,0 mL de solución madre a 98,0 mL de agua destilada para producir la solución de punto de 100 mL. Para una mezcla de solución de 100 ppb, 10,0 mL de solución madre a 90,0 mL de agua para la solución de spike destilada.
5. Preparación de colmenas de abejas y aplicación de tratamiento
- evaluar colonias para determinar las abejas adultas y cría poblaciones antes y después de la aplicación del tratamiento. Muestra de material (es) de interés, como miel, pan de abejas, abejas o cera, para determinar niveles de pesticida basales antes del tratamiento.
- a cera de la muestra, abrir un tubo de centrífuga de 50 mL, seleccione una sección del peine vacío y raspar el abrir la boca del tubo a lo largo del peine hasta que se ha recogido la cantidad deseada de cera. Evite tocar la cera en el tubo. Vuelva a colocar la tapa en el tubo y el tubo de la etiqueta. Colocar el marco en la colmena.
- Miel o néctar de la muestra, abrir un tubo de centrífuga y presionar la boca del tubo contra la sección del peine de la miel o néctar. Que el material fluya dentro del tubo, en lugar de raspar el tubo, para reducir la cantidad de cera en la muestra. Vuelva a colocar la tapa en el tubo y el tubo de la etiqueta. Colocar el marco en la colmena.
- Para pan de abeja de la muestra, seleccione un marco con pan de abeja y use una espátula de metal o de plástico limpio para eliminar el contenido de varias celdas de pan de abeja y colocar el material en un tubo de centrífuga. Colocar el marco en la colmena.
Nota: Recolectar suficiente material suelen tener varios minutos por capítulo. Una muestra típica para análisis de pesticidas tiene al menos 3 g de material; muestra de la miel, cera y pan de abejas por lo menos 2 o 3 puntos en cada colmena y combinan las sub-muestras para cada colmena.
- Poco después de la evaluación, como al día siguiente, quitar cualquier broodless fotogramas que contiene miel y néctar y reemplazar los marcos con la Fundación o peine vacío dibujado para facilitar el almacenamiento de jarabe.
Nota: El objetivo es aumentar la capacidad de almacenamiento de vacío y la demanda de néctar. Si el tratamiento debe aplicarse mezclado en un suplemento de proteínas, eliminación de cuadros de alimentos puede no ser necesario. - Asegúrese de que la colmena tiene un alimentador. Tan pronto como sea posible después de la evaluación pretratamiento, aplicar el tratamiento vertiendo el sirope (paso 4.4) en el alimentador lo antes posible. Tenga cuidado de no derramar cualquier jarabe fuera de la colmena donde las abejas de otras colonias podrían encontrar it
Nota: Alimentadores internos funcionen mejor para reducir el robo; algunos pesticidas afectan la actividad de abejas adultas y colmenas tratadas pueden ser menos vigilantes en la protección de alimentadores roben las abejas 9.
6. Análisis de las fotografías de marco de colmena
Nota: fotografías de marco se realizan durante la evaluación de cada colmena. De las fotografías utilizando el siguiente protocolo puede extraerse información.
- Activar un software de análisis de imagen, como el ImageJ, que permite seleccionar una forma en una fotografía con una herramienta de seguimiento y medición del área de la forma seleccionada.
- Recuperar una fotografía digital de un marco. Seleccionar ' archivo ' y haga clic en ' abierta '. Desplácese a la carpeta donde se guardan las fotografías para seleccionar una foto para el análisis. Ahora se abrirá la imagen dentro del programa ImageJ, y la barra de herramientas de ImageJ será activa.
- Seleccione el ' polígono ' herramienta de la barra de herramientas. Usa el ratón para hacer clic en cada esquina para definir el área del marco de la cubierta con el peine. La forma se encajarán a presión juntos cuando se alcanza la esquina inicial.
- Una vez que el área de peine se define utilizando la herramienta polígono, haga clic en ' analizar ' y seleccione ' MeasureƆ un nuevo cuadro de diálogo aparecerá con la medida. Utilice la columna ' área ' para medir los píxeles dentro del área definido que fue dibujado.
Nota: La primera vez que se utiliza el programa, definir los resultados deseados que deben notificarse.- Clic en ' resultados ' en los resultados el cuadro de diálogo y seleccione ' establecer medidas '. Verifique el área y desactive todos los demás.
- Para definir el área cubierta por la cría tapada, seleccione la ' Freehand ' herramienta. Oprima el botón del ratón en un punto de partida y trazar alrededor de la cría. Cuando se alcanza el punto de partida, suelte el botón del ratón; la forma que encaje en su lugar.
- Clic ' analizar ' y seleccione ' medida '. Si la cría no es sólida, debido a factores tales como enfermedad, use el ' multipunto ' herramienta de selección para contar las células en su lugar. Un recuento del convertido directamente a cm 2 para facilitar la comparación; normalmente hay unos 4.01 células/cm 2 20.
- Dividir el valor de la forma de cría marcada por el valor del interior de la estructura para obtener una cobertura de marco porcentaje de cría tapada.
- Medir el interior de los marcos representativos para obtener un estándar para la superficie de cría se puede convertir en cm 2.
Nota: Un marco profundo de Langstroth típico tiene una superficie de aproximadamente 880 cm 2 20. Por ejemplo, si el 20% del interior de un marco profundo de Langstroth se encuentra cubierto por la cría, entonces la superficie arEA sería 0,20 x 880 cm 2 = 176 cm 2. - Resumen el área de superficie de cría de la colmena. Para convertir esta medida en masa, multiplica la superficie por 0,77 g/cm 2 20.
- Calcular la superficie de la miel, destapado néctar y polen almacenado, por ejemplo, usando el método descrito en los pasos de 6.3 a 6.6.
Nota: Si el néctar y el polen son considerados juntos " tiendas " esto reduce los componentes de un marco de a dos (tiendas de alimentación y cría). Un típico marco de Langstroth con Fundación plástico y peine dibujado vacía pesa aproximadamente 556 g 20, así que para calcular el peso de las tiendas de alimentos, suma el peso del bastidor con peine dibujado vacía y el peso de la masa cría y restar peso del peso observado de la estructura en cuestión.
Representative Results
Crecimiento de colonias de abejas de miel y fenología, medido mediante inspecciones regulares de la colmena con control de peso continua, revelaron menor producción cría entre colonias expuestos a imidacloprid a 100 ppb.
Colmena las inspecciones demostradas que las masas de abejas adultas no fueron afectadas significativamente por exposición a ambas concentraciones subletales de 5 y 100 ppb, pero el análisis de fotografías de marcos de cría reveló que la producción de cría en el tratamiento de 100 ppb fue significativamente menor ( Figura 1). Datos de peso colmena continua demostraron Colonia diferentes tasas de crecimiento entre grupos de colmenas expuestas a diferentes concentraciones de imidacloprid. Los datos de peso colmena continua se dividieron en dos partes: 25 h ejecuta datos promedio, que se relaciona con Colonia crecimiento y éxito de forrajeo y diferencia entre los datos brutos por hora y 25 h corriente media, la hora detrended datos. Se relacionan con las amplitudes diarias de los datos de poblamientos forrajeo actividad19,20 (figura 2). Mientras que pesar colmenas de vez en cuando puede se detectado diferencias de peso en algún momento, pesaje continuo proporcionaron datos desestacionalizados para información sobre el comportamiento de la Colonia.
El travesaño superior de la estructura media de una colmena comercial típico es una eficaz ubicación de sensores de temperatura.
Obreras adultas las abejas en colonias de generan y mantienen altas temperaturas (33-36° C) especialmente en presencia de cría14 y el cluster es móvil para tomar ventaja de los alimentos se almacena en diferentes partes de la colmena25,26. Para reducir pérdida de calor, racimos evitar tener una gran superficie de contacto con las partes exteriores de la colmena, como los lados o la parte inferior, la distancia desde la parte superior central de la caja al grupo rara vez es grande. La parte superior central de la caja de cría ha demostrado han reducido la variabilidad de la temperatura en comparación con otros lugares de la colmena, tales como el centro de un marco exterior y la parte superior de un segundo cuadro ("super") en verano y otoño condiciones20. En el invierno, en el que la diferencia entre la temperatura y el clúster se espera ser el más grande, el mismo lugar fue encontrado para tener la temperatura más alta y más baja variabilidad en comparación con las condiciones ambientales, indicando la mayor contribución del clúster (figuras 3 y 4; Tabla 1). Las diferencias en los regímenes de temperatura no se podían atribuir a las diferencias en la masa de abejas adultas (tabla 2).
Amplitudes de seno curvas aptos datos de temperatura continuo fueron significativamente mayores en el tratamiento de 100 ppb que en el tratamiento de 5 ppb, mientras que ningún grupo de tratamiento fue significativamente diferente del grupo control 9 .
Amplitudes son directamente proporcionales a la variabilidad de la temperatura, por lo que las amplitudes más altas indican temperaturas más variables en ese momento en la colmena. Las amplitudes inferiores reflejan la mayor producción de cría en los grupos de tratamiento de 5 ppb y control en comparación con el grupo de tratamiento de 100 ppb (figura 5). Estos resultados, combinados con los de la inspección de la colmena y colmena continua peso datos, confirman que comportamiento nivel de Colonia fue afectada significativamente por la exposición a 100 ppb de imidacloprid.
Figura 1: Adulto medidas de abejas y cría. Colmena de datos de la inspección de mayo de 2014, a marzo de 2015, para colonias expuestas a jarabe contiene 0 (control), 5 y 100 ppb de imidacloprid cerca de Tucson, AZ. (A) media (+ SEM) total masa de abejas adultas; (B) media (+ SEM) habían sellado superficie cría. Zona gris indica el período de tratamiento (4-6 kg de jarabe de sacarosa tratada por semana por colmena durante 6 semanas). Cuatro colonias por grupo de tratamiento; una colonia en el ppb 100 murieron durante el invierno. Masas de abejas adultas no se registraron en agosto. Datos aquí fue publicados previamente y se usa aquí con permiso9. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : Datos de peso de colmena de abeja de miel. Datos de peso continuo desde junio a diciembre de 2014, para colonias de la abeja de miel expuestas a jarabe contiene 0, 5 y 100 ppb de imidacloprid cerca de Tucson, AZ. (A) peso Total de la colmena (± SEM); (B) las Amplitudes de curvas seno ajusta a datos peso poblamientos de la misma época. Zona gris indica el período de tratamiento (4-6 kg de jarabe de sacarosa tratada por semana por colmena durante 6 semanas). Cuatro colonias por grupo de tratamiento; una colonia en el ppb 100 murieron durante el invierno. Datos aquí fue publicados previamente y se usa aquí con permiso9. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Dentro de la colmena temperaturas en diferentes lugares. Temperaturas diarias promedio (± SEM) (° C) de 3 ubicaciones de los sensores dentro de colmenas. (A) 4 colmenas solo caja guardado en un sitio de gran altitud (MLEM: 2412 m); y (B) 3 colmenas guardado en un sitio de altura inferior (SRER: 719 m) cerca de Tucson, AZ de diciembre de 2013 a febrero de 2014. Colmenas fueron Langstroth madera cajas profundas (43,65 l de capacidad) con cubiertas interiores madera y telescopar las tapas forradas de metal. Sondas de temperatura de termopar fueron atadas a las barras superiores de los marcos, y un sensor de temperatura registrador de datos integrado fue colocado en el travesaño inferior del marco medio. Estos datos muestran que la posición del sensor en la parte superior de la estructura central fue consistentemente superior a la ambiente en comparación con las otras posiciones del sensor y así informativo sobre gestión de la temperatura por las colonias de abejas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4 : Variabilidad de la temperatura en diferentes lugares dentro de la colmena. Diario amplitudes promedio (± SEM) para el seno curves ajuste a datos horarios de temperatura poblamientos de 3 ubicaciones de los sensores dentro de colmenas. (A) 4 colmenas guardado en sitio de gran altitud (MLEM: 2412 m); y (B) 3 colmenas guardado en un sitio de altura inferior (SRER: 719 m) cerca de Tucson, AZ de diciembre de 2013 a febrero de 2014. Colmenas fueron Langstroth madera cajas profundas (43,65 l de capacidad) con cubiertas interiores madera y telescopar las tapas forradas de metal. Sondas de temperatura de termopar fueron atadas a las barras superiores de los marcos, y un sensor de temperatura registrador de datos integrado fue colocado en el travesaño inferior del marco medio. Estos datos demuestran que la posición del sensor en la parte superior de la estructura central fue consistentemente menor variabilidad (aquí medido como la amplitud de seno curvas ajusta a datos desestacionalizados por hora) de ambiente en comparación con las otras posiciones del sensor y así informativo acerca de gestión de la temperatura por las colonias de abejas. Escalas de la temperatura (línea negra continua) están a la derecha de cada gráfico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Las temperaturas para las colonias tratadas dentro de la colmena. Datos de temperatura continua de junio a diciembre de 2014, para colonias de la abeja de miel expuestas a jarabe contiene 0, 5 y 100 ppb de imidacloprid junto a la temperatura de la colmena promedio de Tucson, AZ. (A) (± SEM); (B) las Amplitudes de las curvas del seno ajusta a datos de temperatura de poblamientos de la misma época. Zona gris indica el período de tratamiento (4-6 kg de jarabe de sacarosa tratada por semana por colmena durante 6 semanas). Cuatro colonias por grupo de tratamiento; una colonia en el ppb 100 murieron durante el invierno. Datos aquí fue publicados previamente y se usa aquí con el permiso (Meikle et al. 2016a). haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Comparación | prueba de t | adj. P | Sitio | Diferenciales promedio (° C) |
| POS 2 - pos. 1. | 2.05 | 0.0485 | MLEM | ±0.25 1.00 |
| SRER | ±0.12 4.38 | |||
| POS 2 - pos. 3. | 0.84 | 1 | MLEM | ±0.21 2.05 |
| SRER | ±0.11 0.12 |
Tabla 1: Promedio de las diferencias de temperatura y las comparaciones post-hoc entre posiciones diferentes sensores dentro de colmenas. Posición 1: parte superior del marco exterior; Posición 2: marco de mediano superior; Posición 3: parte inferior media del marco. 4 colmenas de la caja solo se mantuvieron en un sitio de gran altitud (MLEM: 2412 m) y 3 colmenas fueron guardados en un sitio de altura baja (SRER: 719 m) cerca de Tucson, AZ de diciembre de 2013 a febrero de 2014. Colmenas fueron Langstroth madera cajas profundas (43,65 l de capacidad) con cubiertas interiores madera y telescopar las tapas forradas de metal. Sondas de temperatura de termopar fueron Unidas a las posiciones 1 y 2, y un sensor de temperatura datalogger integrado fue unido a la posición 3.
| Grupo | Fecha | Masa de abejas adultas promedio (± SEM) (g) | Promedio (± SEM) cría superficie (cm2) |
| MLEM | 18 de noviembre de 2013 | 2119 ±412 | 1372 ±396 |
| SRER | 15 de noviembre de 2013 | 2270 ±312 | ± 30 53 |
| MLEM | 13 de febrero de 2014 | 2171 ±105 | 0 |
| SRER | 11 de febrero de 2014 | 2027 ±487 | 867 ± 79 |
Tabla 2: Promedio de masas de abejas adultas y cría masas, estimadas utilizando los protocolos descritos aquí, para cuatro colmenas en un sitio de gran altitud (MLEM: 2412 m); y tres colmenas en un lugar de altitud más baja (SRER: 719 m) cerca de Tucson, AZ de diciembre de 2013 a febrero de 2014. Colmenas fueron Langstroth madera cajas profundas (43,65 l de capacidad) con cubiertas interiores madera y telescopar las tapas forradas de metal. Sondas de temperatura de termopar fueron Unidas a las posiciones 1 y 2, y un sensor de temperatura datalogger integrado fue unido a la posición 3.
Discussion
Como un cultivo científico requiere datos exactos y precisos para evaluar los efectos de diferentes tratamientos sobre el crecimiento de la planta y rendimiento, los investigadores de abejas de miel requieren datos exactos y precisos para evaluar la actividad y el crecimiento de colonias de abejas. Estos tipos de datos son particularmente importantes cuando los efectos del tratamiento pueden ser sutil y a largo plazo, como se podría esperar cuando las abejas están expuestas a bajas concentraciones de plaguicidas.
Datos de peso colmena continua contienen mucha información sobre el crecimiento y actividad de las colonias estudiadas, así como la respuesta de esas colonias a perturbaciones exógenas, tales como de robo de las abejas y de la adición de jarabe de azúcar a un alimentador de9. Sin embargo, la interpretación apropiada de peso continua y datos de temperatura requiere un cierto conocimiento del tamaño de la Colonia sobre una base periódica. Si bien puede estimarse el tamaño de la población de abejas adultas de las amplitudes diarias de poblamientos datos cada hora durante un flujo de néctar, debido al tráfico creciente forrajera, fuera de un flujo de néctar la relación no sostiene bien20. Asimismo, cambios de peso de Colonia debido a éxito forraje, el consumo de alimentos y la población de abejas aumenta y disminuye (e.g. abejas mata) es en parte una función del tamaño de la Colonia. Colonias más pequeñas pueden ser saludable pero muestran menores tasas de crecimiento y menos masa forrajera, por ejemplo, simplemente por una población más pequeña de la forrajera.
Identificar una posición fija consistente e informativa para un sensor de temperatura dentro de la colmena es crucial para la producción de resultados reproducibles, especialmente con el invierno. Investigaciones anteriores han mostrado que control de la temperatura en el riel superior del marco central en el cuadro de cría (parte inferior) menos se correlacionaron con temperaturas ambientales (externas) que otras posiciones en la colmena y fueron influenciados más por la Colonia sí mismo 20. durante el invierno, diferencias de temperatura entre el racimo de abejas de Colonia y ambiente se espera que sea alta, y así las diferencias entre posiciones dentro de la colmena además se espera a ser mayor durante los meses más cálidos. Además, el racimo de abejas se mueve a diferentes lugares dentro de la colmena para explotar recursos de alimentos25,26. El invierno se describe aquí mostró que las temperaturas en las posiciones horizontales, desde la mitad superior a Marcos exteriores superior, fueron significativamente diferentes si bien diferencias verticales en el marco del medio no. Circulación de aire horizontal a través de Marcos es relativamente restringida mientras que el movimiento vertical a lo largo de un marco no es, por lo mezcla vertical se espera a ser mayor. Estos resultados confirman que una posición del sensor en el riel superior del marco medio es probable que sea informativo con respecto a la influencia de la temperatura de la Colonia.
Las evaluaciones de la colmena como se describen aquí resolución algunos de estos temas. Restando la suma de la colmena partes del peso total de la colmena medición durante la inactividad, como por la noche, la estimación de la abeja adulta masa es independiente del número de las abejas libadoras y así insensible a la hora de evaluación. Registrar los datos de una escala permite poco margen para la subjetividad, y fotografías de marco proporcionan un registro permanente, para que el análisis de las áreas de superficie de cría o alimentos pueden examinarse si es necesario, reduciendo así la dependencia de la formación de la persona que realiza los análisis.
Los métodos aquí descritos no están sin fuentes de error. Colmena piezas necesidad de liberarnos de las abejas como posible y cualquier piezas significativas de peine u otro material que se extrae se deben pesar antes de desechar. El contenido de humedad de los componentes de madera puede cambiar con el tiempo y colmenas vacías pueden exhibir medibles oscilaciones diarias de peso debido a los cambios diarios en la humedad relativa ambiente24. Una colmena contiene una colonia probablemente no va a cambiar tanto porque las abejas tienden a mantener una humedad relativamente constante dentro de la colmena27, que sería atenuar los efectos ambientales. Estos métodos también dependen de trabajar rápidamente. Una vez que una colmena es aparte, las condiciones de temperatura y gas cambian drásticamente y temperaturas frescas pueden afectar salud cría14. Desarmar una colmena sin una pantalla para dejar fuera a las abejas de los vecinos de las colonias puede promover el robo, sobre todo en tiempos de escasez de néctar.
Modificaciones de estos procedimientos son necesarios de vez en cuando. Mientras está en el interés de los investigadores a reunir tantos datos como sea posible, en algunas ocasiones, como cuando muchas colmenas deben ser inspeccionados, cuando robo la presión es alta o cuando las condiciones climáticas no son óptimas, los trabajadores deben moverse rápidamente y prescindir de algunos datos. Si los datos sobre las reservas de alimentos no son cruciales, marcos que contienen sólo miel o polen o los marcos con sólo la cera o la Fundación, deben pesaba pero no fotografiados. Niveles de descontroladas las larvas y los huevos son también de interés para algunos investigadores y que se detectan a menudo en fotografías de marco; sin embargo, para evitar el muestreo sesgo investigador debe estar seguro en ser capaces de detectar en todas las fotografías. A menudo solamente cría tapada puede ser fiable y consistentemente identificada en fotografías tomadas en condiciones de campo. Con respecto a la aplicación del tratamiento, algunas colmenas, particularmente aquellos alimentados con dosis más altas de imidacloprid, puede convertirse en letargo, provocando una reducción en el consumo de jarabe y su capacidad para defender su colmena. Si una colonia no consumen su jarabe después de 5-7 d, el jarabe debe quitar, pesó y desechar (para evitar la contaminación debido a la fermentación) y la Colonia ofrece el jarabe de dulce. Pesando el jarabe desechado, los investigadores tendrán registro de cada colonia cuánto consume y así pueden calcular la dosis total. Por último, la aplicación de tratamientos en jarabe de azúcar es más efectiva cuando hay pocos o no hay fuentes de néctar alternativos. Fuentes de néctar alternativos diluiría el tratamiento a un grado desconocido. Los investigadores deben tener en cuenta, como se señaló en la sección de protocolo, que pesticidas como el imidacloprid se asocian con niveles de reducción de la actividad, incluyendo la protección de la colmena, dependiendo de la concentración. Defensa de la Colonia reducida también puede llevar a mayor robo y posibles factores de confusión de los tratamientos.
Los resultados presentado aquí demuestran que continuo monitoreo del peso de la colmena y temperatura interna son comportamientos sensibles a nivel de Colonia, incluso con respetan a cambios en el comportamiento inducidos por el muy bajo (5 ppb) las concentraciones de pesticidas neurotóxicos. Más la aplicación de estos métodos para otras neurotoxinas y plaguicidas con otros modos de acción, como reguladores de crecimiento de insectos, aumentaría nuestra comprensión de los efectos de dosis campo realista en colonias de la abeja de miel.
Disclosures
Los autores tienen intereses financieros que compiten.
Acknowledgments
Los autores agradecen K. Anderson, J.J. Adamczyk, E. Beren, que Carstensen, Mott Giansiracusa M. B., N. Holst y A.R. Stilwell para debates en diseño y ejecución y para ayudan en el campo.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Krupke, C. H., Hunt, G. J., Eitzer, B. D., Andino, G., Given, K. Multiple routes of pesticide exposure for honey bees living near agricultural fields. PLoS ONE. 7 (1), e29268 (2012).
- Pochi, D., Biocca, M., Fanigliulo, R., Pulcini, P., Conte, E. Potential exposure of bees, Apis mellifera L., to particulate matter and pesticides derived from seed dressing during maize sowing. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 89, 354-361 (2012).
- Reetz, J., Zühlke, S., Spiteller, M., Wallner, K. Neonicotinoid insecticides translocated in guttated droplets of seed-treated maize and wheat: a threat to honeybees? Apidologie. 42, 596-606 (2011).
- Stoner, K. A., Eitzer, B. D. Movement of soil-applied imidacloprid and thiamethoxam into nectar and pollen of squash (Cucurbita pepo). PLoS ONE. 7 (6), e39114 (2012).
- Zhu, Y. C., et al. Spray toxicity and risk potential of 42 commonly used formulations of row crop pesticides to adult honey bees (Hymenoptera: Apidae). J. Econ. Entomol. , 1-8 (2015).
- Mullin, C. A., et al. High levels of miticides and agrochemicals in North American apiaries: implications for honey bee health. PLoS ONE. 5, e9754 (2010).
- Cresswell, J. E. A meta-analysis of experiments testing the effects of a neonicotinoid insecticide (imidacloprid) on honey bees. Ecotoxicol. 20, 149-157 (2011).
- Dively, G. P., Embrey, M. S., Kamel, A., Hawthorne, D. J., Pettis, J. S. Assessment of chronic sublethal effects of imidacloprid on honey bee colony health. PLoS ONE. 10 (3), e0118748 (2015).
- Meikle, W. G., et al. Sublethal effects of imidacloprid on honey bee colony growth and activity at three sites in the U.S. PLoS ONE. 11 (12), e0168603 (2016).
- Johnson, B. R. Within-nest temporal polyethism in the honey bee. Behav. Ecol. Sociobiol. 62 (5), 777-784 (2008).
- Moritz, R. F. A., Southwick, E. E. Bees as superorganisms: An evolutionary reality. , Springer. Heidelberg, Germany. (1992).
- Schmolz, E., Lamprecht, I., Schricker, B. A method for continuous direct calorimetric measurements of energy metabolism in intact hornet (Vespa crabro) and honeybee (Apis mellifera) colonies. Thermochem. Acta. 251, 293-301 (1995).
- Southwick, E. E., Mugaas, J. N. A hypothetical homeotherm: The honey bee hive. Comp. Biochem. Physiol. 40A, 935-944 (1971).
- Stabentheiner, A., Kovac, H., Brodschneider, R. Honeybee colony thermoregulation - regulatory mechanisms and contribution of individuals in dependence on age, location and thermal stress. PLoS ONE. 5 (1), e8967 (2010).
- Delaplane, K. S., van der Steen, J., Guzman-Novoa, E. Standard methods for estimating strength parameters of Apis mellifera colonies. The COLOSS BEEBOOK. Dietemann, V., Ellis, J. D., Neumann, P. Volume I: standard methods for Apis mellifera research, J. Apic. Res. 52 (1) (2013).
- Beekman, M., Ratnieks, F. L. W. Long-range foraging by the honey-bee, Apis mellifera L. Functional Ecology. 14, 490-496 (2000).
- Buchmann, S. L., Thoenes, S. C. The electronic scale honey bee colony as a management and research tool. Bee Sci. 1, 40-47 (1990).
- Lecocq, A., Kryger, P., Vejsnæs, F., Bruun Jensen, A. Weight watching and the effect of landscape on honeybee colony productivity: Investigating the value of colony weight monitoring for the beekeeping industry. PLoS ONE. 10 (7), e0132473 (2015).
- Meikle, W. G., Rector, B. G., Mercadier, G., Holst, N. Within-day variation in continuous hive weight data as a measure of honey bee colony activity. Apidologie. 39, 694-707 (2008).
- Meikle, W. G., Weiss, M., Stilwell, A. R. Monitoring colony phenology using within-day variability in continuous weight and temperature of honey bee hives. Apidologie. 47, 1-14 (2016).
- Meikle, W. G., Holst, N. Application of continuous monitoring of honey bee colonies. Apidologie. 46, 10-22 (2015).
- De Smet, L., et al. Stress indicator gene expression profiles, colony dynamics and tissue development of honey bees exposed to sub-lethal doses of imidacloprid in laboratory and field experiments. PLoS ONE. 12 (2), e0171529 (2017).
- Danka, R. G., Rinderer, T. E., Hellmich, R. A., Collins, A. M. II Foraging population sizes of African and European honey bee (Apis mellifera L.) colonies. Apidologie. 17 (3), 193-202 (1986).
- Meikle, W. G., Holst, N., Mercadier, G., Derouané, F., James, R. R. Using balances linked to dataloggers to monitor honeybee colonies. J. Apic. Res. 45 (1), 39-41 (2006).
- Owens, C. D. The thermology of wintering honey bee colonies. , United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service. Technical Bulletin no. 1429 (1971).
- Szabo, T. I. Thermology of wintering honey-bee colonies in 4-colony packs. Am. Bee J. 189, 554-555 (1989).
- Human, H., Nicolson, S. W., Dietemann, V. Do honeybees, Apis mellifera scutellata, regulate humidity in their nest? Naturwissenschaften. 93, 397-401 (2006).
