Subletale Dosen von Pestiziden können Kolonien auf Art und Weise beeinflussen, die schwer zu erkennen, nur periodische oder visuelle Methoden sind. Methoden zur gesamten Erwachsenen Biene Masse messen Brut und Nahrungsressourcen durch Wiegen Nesselsucht und Bienenkorb-Teile, Rahmen zu fotografieren und Installation von Sensoren, stehen zur Verfügung. Die Datenanalyse wird auch angesprochen.
Die Auswirkungen der subletalen Schädlingsbekämpfungsmittelbelichtung Honig Bienenvölker möglicherweise erhebliche, aber schwer zu erkennen, im Feld mit standard visuelle Bewertungsmethoden. Hier beschreiben wir Methoden, um die Mengen der Erwachsenen Bienen, Brut und Nahrungsressourcen durch Wiegen Nesselsucht und Bienenkorb-Teile, durch das Fotografieren Frames und durch die Installation von Nesselsucht auf Skalen und mit internen Sensoren zu messen. Daten aus diesen regelmäßigen Evaluierungen werden dann kombiniert mit durchschnittlichen und tägliche trendbereinigte Daten auf Bienenstock Gewicht und interne Bienenstock Temperatur ausgeführt. Die daraus resultierende Datasets wurden zur Kolonie-Ebene Auswirkungen von Imidacloprid angewendet in einem Zuckersirup so niedrig wie 5 Teile pro Milliarde zu erkennen. Die Methoden sind Ziel, wenig Trainingsaufwand und bieten dauerhafte Aufzeichnungen in Form von Sensor-Ausgang und Fotografien.
Vor kurzem wurden über die Exposition von Honigbienen zu niedrigen Konzentrationen von Agrochemikalien, insbesondere Pestizide Bedenken laut. Honigbienen im Bereich können über direkte Anwendung auf Sammlerinnen im Feld oder sogar die Kolonien selbst, Kontakt mit behandelten Oberflächen, Staub von Saatgutbehandlungsmitteln und Verzehr von pflanzlichen Produkten wie Pollen, Nektar und Exsudat1 ausgesetzt sein , 2 , 3 , 4 , 5. akute Toxizität ist eindeutig schädlich für Honigbienen, aber die Konzentrationen, dass Ursachen 50 % Sterblichkeit im Test Insekten (LC50) viele Pestizide, einschließlich der Neonicotinoide wie Imidacloprid, sind weit höher als die in Bienenbrot beobachtet und Wachs6 und höher als das, was als eine “realistische Feld” Bereich7. Neuere Arbeiten hat jedoch erhebliche Auswirkungen der subletalen Exposition gegenüber Pestiziden auf die Kolonie Stufe8, sogar für die Konzentrationen so niedrig wie 5 Teile pro Milliarde (ppb)9gezeigt.
Honig Biene Kolonien haben als “Superorganismen” bezeichnet wurde, da viele Funktionen verbunden mit einem einzelnen Tier, einschließlich der Nahrungsbeschaffung, Reproduktion (welche Honig Bienenvölker führen über Kolonie Kernspaltung), und Temperaturregelung, erfolgen durch Gruppen von Erwachsenen Arbeiter Bienen10,11,12,13,14. Honig Biene Kolonien, als Organismen, bieten eine einzigartige Gelegenheit für Studie weil die Strukturen, die die Kolonien unterstützen zerlegt werden können, untersucht und wieder zusammengebaut, wenn wenig oder gar keine Nebenwirkungen sorgfältig durchgeführt. Imker und Wissenschaftler nutzen diese durch Demontage Nesselsucht, sie zu überprüfen, unter anderem, das Vorhandensein und Zustand der Königin, Schädlingen und Krankheitserregern, Hinlänglichkeit der Lebensmittelgeschäfte, Menge der Brut und andere Faktoren15. Bienenvölker sind ein weiteres wichtiges Merkmal, dass im Gegensatz zu den meisten Homeotherms, sie in der Regel stationär sind und Ressourcen durch den Einsatz von Sammler-Bienen, die Nahrung in einer Entfernung bis zu 10 km16sammeln können. Bienenstöcke auf einer elektronischen Waage so unbegrenzt beibehalten werden kann, und die daraus resultierende Gewicht kontinuierlich Daten hat gezeigt, dass Informationen über Honig Lagerung, Nahrungssuche Aktivität, Erfolg auf Nahrungssuche, schwärmen, Sirup Verbrauch, tödliche und subletalen Pestizid-Effekte, Schädlingsbefall und raubt9,17,18,19,20. Da alle Teile der Kolonie, einschließlich Brut, zugegriffen werden können, können Sensoren für Temperatur, feuchte, CO2, sound und andere Faktoren in den Bienenstock installiert und verwendet, um kontinuierliche Daten zu erhalten, die auf die Gesundheit und den Status der Kolonie zu informieren 21.
Schätzungen über die Größe der Erwachsenen Biene und Brut Bevölkerungen sind nützlich, wenn nicht kritisch für viele Arten von kontinuierlichen Daten zu interpretieren. Visuelle Bewertungen schnell und weit verbreitet angewendet im Bereich Studien22 aber weisen Mängel auf. Sichtprüfungen sind in der Regel während des Tages durchgeführt und somit nicht entfallen Sammlerbienen, die einen erheblichen Teil der Bevölkerung23zusammensetzen können. Die Präzision und Genauigkeit der Schätzungen von Sichtprüfungen hängen auch von der Ausbildung und Erfahrung der Inspektor(en). Objektivität ist ein weiterer Aspekt, insbesondere dann, wenn der Bienenstock-Inspektoren bewusst sind die Bienenstöcke in die Behandlungsgruppen sind; Annahmen über die Verteilung des Fehlers solcher Maßnahmen möglicherweise schwer zu rechtfertigen.
Rate der Bienenstock Gewichtszunahme, die Nahrungssuche Bevölkerungszahl und im Bienenstock Temperaturen auf ein paar Beispiele zu nennen würde voraussichtlich quantitativ zwischen großen und kleinen Kolonien, also messen und Steuern für Koloniegröße oft erheblich abweichen ermöglicht die Erkennung von Behandlungseffekten in randomisierten Experimenten. Für Forschungszwecke präzise und objektive Maß für die Erwachsenen Bienen entwickelte sich auf das Prinzip, das der Unterschied zwischen der gesamten Schar Gewicht während einer Zeit der Inaktivität, wie z. B. in der Nacht, und die Summe des Gewichts der alle Bienenkorb-Teile (einschließlich Holzwaren, Wachs, Honig und Brut) ist das Gewicht der gesamten Erwachsenen Biene Masse. Durch Rahmen wiegen und Messen Brut Masse mit Rahmen Fotos, werden Nahrungsressourcen ebenfalls abgeschätzt durch Subtraktion der Brut Mass aus das Rahmengewicht nach controlling für die Gewichte von den leeren Rahmen und das Wachs. Diese Methoden sollen auf die Präzision von visuellen Begutachtungen im Bereich erwartet verbessern.
Nur als eine Ernte Wissenschaftler erfordert genaue und präzise Daten zu bewerten die Auswirkungen verschiedener Therapien auf das Pflanzenwachstum und Ertrag, Honig Biene Forscher benötigen genaue und präzise Daten, Biene Koloniewachstum und Aktivität zu bewerten. Diese Art von Daten sind besonders wichtig, wenn die Behandlungseffekte kann subtil und langfristig, wie vielleicht zu erwarten, wenn Bienen niedrige Konzentrationen von Pestiziden ausgesetzt sind.
Kontinuierliche Hive-Gewicht-Daten enthalten viele Informationen über das Wachstum und die Aktivität der Kolonien untersucht, sowie die Antwort von diesen Kolonien auf exogene Störungen, wie z. B. von Bienen rauben und durch die Zugabe von Zucker-Sirup zu einem Feeder-9. Richtige Auslegung der Gewicht kontinuierlich und Temperaturdaten erfordert jedoch einige Kenntnisse über die Größe der Kolonie auf einer regelmäßigen Basis. Während die Größe der Erwachsenen Biene Bevölkerung während einer Tracht, wegen des erhöhten Forager Verkehrs aus der täglichen Amplituden der trendbereinigte stündliche Daten geschätzt werden kann außerhalb einer Tracht hält die Beziehung gut20nicht. Ebenso Kolonie Gewicht verändert sich durch Nahrungssuche Erfolg, Nahrungsaufnahme und Biene Bevölkerung Zunahmen und Abnahmen (z.B. Biene tötet) sind zum Teil eine Funktion der Volksstärke. Kleinere Kolonien können gesund sein aber niedrigere Wachstumsraten und weniger Sammler-Masse zum Beispiel einfach durch eine kleinere Forager Bevölkerung zeigen.
Identifizieren eine konsistente und informative feste Position für einen Temperatursensor in den Bienenstock ist entscheidend für die Herstellung von reproduzierbare Ergebnisse, besonders mit Überwinterung. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass Temperaturüberwachung an der oberen Schiene Zentralrahmen im Feld Brut (unten) wurden weniger korreliert mit Umgebungstemperaturen (extern) als weitere Positionen im Bienenstock und wurden mehr beeinflusst durch die Kolonie 20. im Winter Temperatur Unterschiede zwischen des Kolonie Biene Clusters ambient würde voraussichtlich hoch sein und so Unterschiede zwischen den Positionen in den Bienenstock ebenso erwartet, ist größer als in den wärmeren Monaten sein. Darüber hinaus bewegt die Biene-Cluster an verschiedenen Orten in den Bienenstock sich, Essen Mittel25,26zu nutzen. Der Winter Studie hier beschriebenen zeigte, dass Temperaturen bei horizontalen Positionen, von oben in der Mitte zur oberen äußeren Rahmen, signifikant verschieden während vertikale Unterschiede im mittleren Frame nicht waren. Horizontale Luftbewegung in Frames ist relativ beschränkt, vertikaler Bewegung entlang eines Rahmens ist zwar nicht, so dass vertikale Durchmischung dürften größer sein. Diese Ergebnisse bestätigen, dass eine Sensorposition auf der oberen Schiene des mittleren Frame informativ in Bezug auf Temperatureinflüsse aus der Kolonie sein dürfte.
Bienenstock Auswertungen lösen wie sie hier beschrieben werden einige dieser Probleme. Durch Subtraktion der Summe aus dem Bienenstock Teile aus dem gesamten Bienenstock Gewicht gemessen bei Inaktivität, wie z. B. in der Nacht, die Schätzung der Erwachsenen Biene Masse ist unabhängig von der Zahl der Sammlerbienen und somit unempfindlich gegenüber der Zeit der Auswertung. Aufzeichnung von Daten aus einer Skala lässt wenig Spielraum für Subjektivität und Frame Fotografien bieten eine permanente Aufzeichnung, so dass Analysen der Brut oder Essen Flächen bei Bedarf, wodurch die Abhängigkeit von der Ausbildung von der Person, die die Analysen überprüft werden können.
Die hier beschriebenen Verfahren sind nicht ohne Fehlerquellen. Bienenstock Teile müssen sich möglichst frei von Bienen, wie möglich, sowie von den bedeutenden Kamm oder anderes Material, das entfernt wird, bevor abgewogen werden sollten verworfen. Der Feuchtigkeitsgehalt von Holzbauteilen kann im Laufe der Zeit ändern und leeren Bienenstöcke können messbare tägliche Schwingungen im Gewicht durch die täglichen Veränderungen in Relative Luftfeuchtigkeit24ausstellen. Ein Bienenstock, enthält eine Kolonie wird wahrscheinlich nicht so viel ändern, da Honigbienen sind in der Regel eine relativ konstante Luftfeuchtigkeit im Inneren der Hive27, beizubehalten, die die Umgebungseffekten dämpfen würde. Diese Methoden hängt auch davon ab, schnell zu arbeiten. Sobald ein Bienenstock ist auseinander genommen, Temperatur-und Gas drastisch ändern und kühle Temperaturen können die Brut Gesundheit14beeinträchtigen. Einen Bienenstock ohne einen Bildschirm zum Schutz vor Bienen aus den benachbarten Kolonien auseinandernehmen kann fördern, berauben, gerade in Zeiten der Nektar Mangel.
Änderungen dieser Verfahren sind gelegentlich erforderlich. Zwar es im Interesse der Forscher ist zu sammeln so viele Daten wie möglich, in einigen Fällen, z. B. wenn viele Bienenstöcke geprüft werden muß, wenn raubt Druck hoch ist oder wenn die Wetterbedingungen nicht optimal, sind müssen Arbeitnehmer schnell bewegen und einige Daten zu verzichten. Wenn Daten über Nahrungsmittelreserven nicht entscheidend sind, sollte mit nur Honig und/oder Pollen oder Rahmen mit nur Wachs oder Stiftung, wog aber nicht fotografiert. Entdeckelte Larven und Eier sind auch von Interesse für einige Forscher und sie werden oft im Rahmen Fotos erkannt; jedoch muss zur Vermeidung von Probenahme Bias ein Forscher in der Lage, ihnen alle Fotos erkennen überzeugt sein. Oft nur verdeckelten Brut kann zuverlässig und konsequent auf Fotografien, die unter Feldbedingungen identifiziert werden. Hinsichtlich der Anwendung der Behandlung, einige Bienenstöcke, insbesondere die höhere Dosen von Imidacloprid gefüttert, werden lethargisch, was zu einer Reduzierung in ihren Verbrauch von Sirup und ihre Fähigkeit, ihre Beute zu verteidigen. Unterlässt eine Kolonie der Sirup nach 5-7 d verbrauchen, der Sirup sollte entfernt, gewogen und verworfen (zur Vermeidung von Kontamination durch Gärung) und die Kolonie bot frische Sirup. Durch Wiegen des ausrangierten Sirups, Forscher haben Aufzeichnungen über wie viel jede Kolonie verbraucht und somit berechnen Gesamtdosis. Schließlich ist die Anwendung von Behandlungen in Zuckersirup am effektivsten, wenn es nur wenige oder keine Alternativen Nektar Quellen gibt. Alternative Nektar Quellen würde die Behandlung zu einem unbekannten Maß verdünnen. Forscher sollten bedenken, wie im Abschnitt “Protokoll”, betont wurde, dass Pestizide wie Imidacloprid mit reduzierter Aktivität Ebenen, einschließlich der Bienenstock Schutz, abhängig von der Konzentration verbunden sind. Reduzierte Kolonie Verteidigung führen auch zu erhöhten raubt und mögliche Störfaktoren der Behandlungen.
Die Ergebnisse präsentiert hier zeigen, dass kontinuierliche Überwachung der Bienenstock Gewicht und Innentemperatur sind empfindlich gegen Kolonie-Ebene Verhaltensweisen, auch mit Bezug auf Verhaltensänderungen induziert durch sehr niedrig (5 ppb) Konzentrationen von neurotoxischen Pestiziden. Weitere Anwendung dieser Methoden andere Neurotoxine und Pestizide mit anderen Verkehrsträgern Aktion, z. B. Insekten-Wachstumsregulatoren, unser Verständnis der Auswirkungen von Feld-realistische Dosen auf Honig Bienenvölker erhöhen würde.
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren danken herzlich K. Anderson, j. j. Adamczyk, E. Beren, ich Carstensen, M. Giansiracusa B. Mott, N. Holst und A.R. Stilwell für Diskussionen über Planung und Ausführung und für Hilfe im Feld.
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 |