Summary
Сублетальных доз пестицидов может повлиять на колонии способами, которые трудно обнаружить с помощью только периодические или визуальных методов. Методы измерения массы всего взрослых пчел, расплод и продовольственных ресурсов, весом крапивницы и частей куста, фотографировать кадры и установка датчиков, предоставляются. Рассматривается также анализ данных.
Abstract
Последствия воздействия сублетальных пестицидов на мед пчел могут быть значительными, но трудно обнаружить в поле с использованием стандартной визуальной оценки методов. Здесь мы описываем методы измерения количества взрослых пчел и расплода продовольственных ресурсов путем взвешивания крапивницы и частей куста, путем фотографировать кадры и установки ульев на масштабах и с внутренними датчиками. Данные из этих периодических оценок затем комбинируются с запуском средняя и ежедневные бестрендового данных на куст веса и внутренних улей температуры. Результирующие наборы данных были использованы для выявления эффектов колонии уровня, имидаклоприд, применяемых в сахарный сироп, как низко как 5 частей на миллиард. Методы являются цели, требуют достаточной подготовки и предоставления постоянных записей в форме выход датчика и фотографии.
Introduction
Озабоченность была недавно о подверженности низких концентрациях агрохимикатов, особенно пестицидов пчелы. Пчелы в поле могут быть подвержены через прямое применение на кормоуборочные комбайны в поле или даже колоний сами, при контакте с обрабатываемой поверхности, пыль из семян и потребление растительных продуктов, таких как пыльца, нектар и экссудата1 , 2 , 3 , 4 , 5. острая токсичность явно вредно для медоносных пчел, но концентрации, что причины 50% смертности в тест насекомых (LC50) многих пестицидов, в том числе neonicotinoids как имидаклоприд, гораздо выше, чем в пчелиный хлеб и воск6 и выше, чем то, что считается «поле реалистичные» диапазон7. Однако последние работы показал значительные воздействия сублетальных воздействия пестицидов на колонии уровня8, даже для концентрации, как низко как 5 частей на миллиард (ppb)9.
Колоний медоносных пчел были переданы как «superorganisms» потому, что многие функции связанные с отдельных животных, включая закупки продовольствия, воспроизведение (который колоний медоносных пчел поведения через колонии деления) и контроль температуры, проводятся групп взрослого работника пчелы10,11,12,,1314. Колоний медоносных пчел, считается организмов, предлагают уникальную возможность для изучения потому что структур, которые поддерживают колонии может быть разобран, изучены и собрал с, если сделано тщательно, мало или вообще не неблагоприятные эффекты. Пчеловодов и исследователи воспользоваться этим, демонтаж ульи для проверки их для, среди прочего, наличие и состояние королевы, вредителей и патогенных микроорганизмов, достаточности продовольственных магазинов, количество расплода и других факторов15. Пчелиных семей есть еще одна важная особенность в том, что, в отличие от большинства гомеотерм, они обычно стационарных и получить ресурсы, развернув добытчик пчел, которые можно собирать пищу на расстояниях до 10 км16. Ульи пчел таким образом может сохраняться бесконечно на электронных весах, и результирующие данные непрерывной веса было показано, предоставить информацию о меда хранения, нагула активность, нагула успех, роения, сироп потребления, смертоносных и сублетальных эффекты пестицидов, нашествия вредителей и грабить9,,1718,19,20. Поскольку все части колонии, включая расплод, можно получить доступ, датчики температуры, влажности, CO2, звук и других факторов можно установить в кусте и используется для получения непрерывных данных, который информирует о здоровье и статус колонии 21.
Оценки численности взрослых пчел и расплода населения являются полезными, если не решающее значение для интерпретации многих видов непрерывных данных. Визуальные наблюдения, быстро и широко применяются в области исследования22 , но имеют недостатки. Визуальные осмотры проводятся обычно в течение дня и таким образом не учитывается для пчел-фуражиров, составляющих значительную часть населения23. Точности и точности оценок от визуальных инспекций также зависит от подготовки и опыта инспектор(ы). Объективность является еще одно соображение, особенно если куст Инспекторы отдают которых ульев в какие группы лечения; предположения о распределении ошибки таких мер может быть трудно обосновать.
Ожидается, что темпы увеличения веса куст, размер нагула населения и температуры внутри улья, чтобы привести несколько примеров, будет количественно отличаться между большими и малыми колоний, поэтому измерения и контроля для колонии размера часто значительно облегчает обнаружение эффекты лечения в рандомизированных экспериментов. Для исследовательских целей точной и объективной мерой взрослых пчел был разработан основанный на принципе, что разница между общей куст вес во время определенного периода бездействия, такие, как ночью, и сумма веса всех частей куста (включая woodenware, воск, мед и расплод) масса всего взрослых пчел массы. Весом рамы и измерения выводок массы с помощью фотографии рамку, продовольственных ресурсов также может быть оценена путем вычитания выводок массы от вес рамы, после контроля веса пустой фрейм и воск. Эти методы предназначены для улучшения точности ожидаемых от визуальных оценок в области.
Protocol
протоколы описанные ниже последующие руководящие принципы ухода за животными службы сельскохозяйственных исследований министерства сельского хозяйства США.
1. полная оценка
Примечание: полной оценки необходимо определить 1) весов всех частей куста, включая крышки, крышки, коробки, нижней доске, фоторамки и 2 количество расплода и продовольственных ресурсов. Будет суммируются и вычитается из вес всего улей, когда все пчелы были уступить вес всех взрослых пчел весов всех частей куста. Данные на весах куст частей, которые в значительной степени постоянной, такие как крышки, Нижняя доска и графе(ах), может храниться и использоваться в будущих оценках, тем самым ускорения оценки. Провести полную оценку на или вблизи начала исследования. Деревянные детали могут меняться с точки зрения влажности содержание 24 так повторить полной оценки рекомендуется после длительных периодов. Вес часть куста, такие как крышки, на каждой оценки для оценки изменений в других частях куста. Место экранированный прихожую вокруг рабочих и улей во время оценки, если поблизости находятся другие ульи и грабить давление является заботой.
- Взвесить все части куста. Используйте шкалу с точностью 1 g или меньше.
- Весят крышки, внутренняя обложка, королева черепах, сироп фидер и любых других частей на вершине куста.
- С помощью шпателя или куст инструмент, удалить, и весят любой пищи или лечения материала, например протеин или жир пирожки, отдыхая на вершинах кадров. При необходимости заменить потом.
- Поместить поле пустой улей (далее " временное поле ") рядом с куста в качестве переходного расположения для кадров. Поместите временное поле на вершине плоской поверхности, например крышкой или нижней доске, для предотвращения падения из коробки на землю пчел и особенно королевы,.
- Перемещения кадров быстро и аккуратно, желательно в группах по два или три сохранить частей пчела кластера, в поле временное так кадры находятся в том же порядке, как они были в оригинальной коробке. После того, как все кадры были перемещены, встряхнуть любые оставшиеся пчел на рамы в временный ящик и весят поле улей.
- Если поле был низкий ящик, весят нижней доске, входной редуктор и любых других частей куста после встряхивания пчел в поле временное. Число кадров с несмываемым маркером до их перемещения, так что они могут быть заменены в свою исходную ориентацию.
- Переустановить нижней доске, входной редуктор, выводок коробки и другое оборудование. Переместить кадры от временного окна обратно в оригинальную коробку расплода в их оригинальной порядок и ориентации, снова заботясь, чтобы избежать ненужных помех пчел.
- Удалить кадр из одного конца поля и осмотрите обе стороны рамы на присутствие королевы. Если королева найдено, место ее нежно в часть поля, которые уже были оценены, чтобы избежать дальнейших беспорядков. Перемешав рабочие пчелы мягко, но твердо в поле между кадрами, а не на вершине, если это возможно.
- Весят кадра и сфотографировать обе стороны весь кадр с цифровой камерой, получить так близко, как возможно в кадр так ограничен расплода и мед клетки легко отличить, но на достаточном расстоянии, поэтому весь фрейм включен. Фотография кадра, в то время как другой работник проводит it.
- Использования ' держатель рамы ' (любой кондуктор, который держит кадра вертикально при масштабе и не Мар гребень) по шкале. Вес кормушки сироп в улье.
Примечание: Размер кадра на фотографии будет использоваться для преобразования поверхностей от относительно абсолютной меры.
- Использования ' держатель рамы ' (любой кондуктор, который держит кадра вертикально при масштабе и не Мар гребень) по шкале. Вес кормушки сироп в улье.
- Заменить кадра в свое первоначальное положение и ориентацию в поле улей. Удалите следующий кадр до переустановки предыдущего кадра, чтобы обеспечить больше места для безопасно встряхнуть пчел в поле. Проверьте наличие королевы, встряхнуть, чтобы удалить пчел, взвешивание, фотографии и заменить каждый последующий кадр, пока не будут обработаны все кадры.
- Если куст имеет два или более коробки, взвесить и фотографировать кадры из окна низкие сначала.
- Удалить верхние коробки или коробки, последовательно, укладывая их рядом с куста в обратном порядке в их исходный порядок. После того, как поле внизу были оценены, поместите следующий флажок оцениваться поверх нижней части окна, временное поле поместить поверх остальных неоцененный коробки и перемещения кадров во втором поле в поле временное, как указано выше. Вернуться кадры в их оригинальной упаковке, в их исходной ориентации.
Примечание: Проверяя Нижняя коробки во-первых, потрясенный пчелы будут попадать в поле улей, больше не будут беспокоить.
- Удалить верхние коробки или коробки, последовательно, укладывая их рядом с куста в обратном порядке в их исходный порядок. После того, как поле внизу были оценены, поместите следующий флажок оцениваться поверх нижней части окна, временное поле поместить поверх остальных неоцененный коробки и перемещения кадров во втором поле в поле временное, как указано выше. Вернуться кадры в их оригинальной упаковке, в их исходной ориентации.
- Получить вес всего улей во время недавнего периода бездействия, например ночью или рано утром, прежде чем пчелы летят в день оценки. Этот вес представляет всю колонию, включая фуражиры.
- Расчет массы взрослых пчел путем суммирования веса всех частей куста (woodenware, фоторамки, пчелиного корма и т.д.) и затем вычитанием этого сумму от " общий вес куст " значение, полученное на предыдущем шаге. Разница между ними является приблизительным взрослой пчелы Массачусетс
Примечание: После того, как проведена полная оценка, последующие оценки могут проводиться на частичной основе, при условии, что куст-кадр частей, таких как поля и нижней доске, в вес существенно не изменились. Частичные оценки займет меньше времени. - Для проведения частичной оценки для куст с одной коробке, удалить, фотографировать, весят и заменить кадры без перемещения кадров на временное окно. В улье с несколькими полями, следуйте процедуре, как описано выше (шаг 1,5), но без взвешивания куст коробки.
2. Установка ульев на весы
Примечание: куст весы, используемые в данном исследовании, Открытый электронные весы скамьи с максимальной вместимостью менее 100 кг, точность ячейки нагрузки около одной части в 5000 с температурной компенсации и кастрюлю размер 460 x 610 мм. Эти весы подключены к 24 в постоянного тока индикатор и 12-битный регистратор. Показатель выхода может быть цифровой или аналоговый; систем масштаба используется здесь в мА и требуется калибровка выпуск кривых с конвертировать данные в кг
- Установить весы на твердую, ровную поверхность.
Примечание: Подъемные весов от земли с использованием бетона или керамических блоков, или куски высушенной древесины, будет держать, масштаб и электрические соединения от вступления в контакт с почвы или воды. - Накройте масштаба на вершине с пластика, ткани, картона или другого материала для предотвращения чрезмерного отражения света и нагрева входа в улей.
- Обеспечить входы для ульев, которые близко друг к другу лицом различных направлениях, чтобы уменьшить дрейф среди колоний.
- Куст калибровка весов после установки и периодически в последующий период, особенно если весы перемещаются.
- Место шкала калибровки весов на взвешивание Пан и записывать масштаба вывода. Убедитесь, что общий вес превышает 50% от максимальной мощности шкалы.
Примечание: Если масштаб вывода напряжения или текущие единицы, а не в единицах массы, затем используйте склона и перехвата калибровочной кривой (отношения между известных вес на сковороду и масштаба вывода) для преобразования масштаба вывода в единицах массы.
- Место шкала калибровки весов на взвешивание Пан и записывать масштаба вывода. Убедитесь, что общий вес превышает 50% от максимальной мощности шкалы.
3. Установка датчиков температуры
Примечание: датчики температуры, используемые в данном исследовании были двух видов: 1) Термопары придает непосредственно подключены к батарейках измерители кабели (которые могут быть размещены внутри или снаружи куст, если кабель достаточно долго); и 2) небольшой, батарейках устройства с интегрированных датчиков и логеры и которая требует удаления из улья для данных, загружаемых.
- Получить температурный датчик, который может поместиться между кадрами, устойчив к воздействию высокой влажности в интерьере куста и имеет достаточную мощность батареи и памяти (или доступна через кабельное или беспроводное подключение).
- Место датчики, которые могут быть затронуты воск и Прополис в защитном контейнере, например ткани, встраивание кассеты (маленький, одноразовые пластиковая коробка с крышкой оснастку отключение и вентиляционные отверстия). Защитного контейнера уменьшает воск и прополис наращивания, что может засорить датчик доступа порты датчиков или иным образом повлиять на загрузку данных.
- Прикрепите датчик только под верхней панели в центре поля, чтобы предоставить информационные данные о расплода (см. ниже).
Примечание: Короткий кусок проволоки прилагается к контейнеру с датчиком и проволока, сшитых в верхней части кадра, поэтому контейнер висит вниз с одной стороны. Датчики размещаются непосредственно на выводок массы может помешать с расплодом и обслуживание гребень и датчиков, размещенных на кадрах вблизи наружной или на внутренней крышки и крышки, могут быть затронуты немало внешних условий, особенно в холодную погоду.
4. Подготовка сироп лечения
Примечание: сделать лечение решения свежий день каждого кормления с использованием-чда имидаклоприд. Имидаклоприд является высоко воды растворимые и поэтому легко включены в сиропе; некоторые пестициды имеют низкую растворимость и должно применяться с использованием других средств. Составы 1 кг раствора лечения были применены с помощью пластиковая бутылка 1 Л следующим:
w:w- раствора сахарозы управления (без пестицидов) смесь 1:1 (например 500 г сахарозы: 500 мл дистиллированной воды). Сахароза растворяют в дистиллированной воде, используя большой смешивания колбу с смешивания бар на горячей плите, нагревают до не более чем 60 ° C.
- Для решений, которые будут включать имидаклоприд, смешать раствор сахарозы как выше, но удержать 100 мл (таким образом " короткие ") для дополнительного объема соответствующих имидаклоприд " Спайк " решения.
- Распустить 500 г сахара в 400 мл дистиллированной воды, чтобы для добавления всплеск 100 мл для достижения 1 кг раствора лечения. Для удобства в области передачи 900 g " короткие " сахар решения еще одну бутылку, а затем добавить всплеск для каждого индивидуального бутылку.
- Подготовить 10 ppm имидаклоприд Стоковый раствор путем измерения 1,0 мг пестицидов на аналитический баланс и растворяют в 100 мл дистиллированной воды с помощью смешивания бар без тепла.
Примечание: Чтобы избежать проблем с себя статическое электричество, весят имидаклоприд в небольших, неспекающиеся пластмассовые сосуды и место этих сосудов непосредственно в решении. Перемешать раствор и удаление сосудов после роспуска имидаклоприд. - Для 5 ppb раствор, смесь 0,5 мл раствора запасов в 99,5 мл дистиллированной воды для достижения 100 мл раствора Спайк. Добавьте это в 900 g короткие сахарозы решения для достижения 1 кг сиропа 5 ppb. Для решения 20 ppb Смешайте 2.0 мл Стоковый раствор в 98.0 мл дистиллированной воды для производства 100 мл раствора Спайк. Для решения смесь 100 ppb, 10,0 мл Стоковый раствор 90,0 мл дистиллированной воды для решения Спайк.
5. Подготовка ульев пчел и применение лечение
- Evaluate колоний для определения взрослых пчел и расплода населения до и после применения лечения. Образец материала(ов) интереса, таких как мед, пчелиный хлеб, пчел или воск, для определения базовых уровней пестицидов до лечения.
- Образец воск, открыть 50 мл пластиковых пробирок, выберите раздел пустым гребень и скоблить открытый рот трубку вдоль гребня, до тех пор, пока было собрано необходимое количество воска. Не прикасайтесь воск в трубку. Замените крышку на трубе и этикетке трубки. Заменить рамку в кусте.
- Образец мед или нектар, откройте пластиковых пробирок и прижмите рот трубку секции гребень, содержащих мед или нектар. Разрешить материал течь в трубе, вместо того чтобы соскоб трубку, чтобы уменьшить количество воска в образце. Замените крышку на трубе и этикетке трубки. Заменить рамку в кусте.
- Образец пчелиный хлеб, выберите фрейм, содержащий пчелиный хлеб и использовать чистый металлический или пластиковый шпатель, чтобы удалить содержимое нескольких ячеек пчелиного хлеба и поместите материал в пластиковых пробирок. Заменить рамку в кусте.
Примечание: Сбор достаточного материала обычно займет несколько минут каждого кадра. Типичный пример для анализа пестицидов имеет по крайней мере 3 g материала; Образец мед, воск и пчелиный хлеб по крайней мере 2 или 3 различных точек в каждом куст и объединить эти проб для каждого куста.
- Вскоре после оценки, например следующий день, удалите любые broodless кадры, содержащие мед и нектар и замените эти кадры фонд или пустой Рисованные гребень для облегчения хранения сироп.
Примечание: Цель заключается в том, чтобы увеличить как пустые емкости, так и спроса на нектар. Если лечение должно применяться смешанный в протеин, удаление кадров пищи не может быть необходимым. - Обеспечить куст имеет фидер. Как можно скорее после предварительной обработки оценки примените лечение, поливая сироп (шаг 4.4) в устройство подачи как можно скорее. Заботиться, чтобы не разлива любой сироп вне улей, где пчелы из других колоний могут найти it.
Примечание: Внутренние кормушки может работать лучше для уменьшения ограбление; некоторые пестициды влияют на деятельность взрослых пчел и лечение крапивница может быть менее бдительность в деле защиты фидеров от ограбление пчел 9.
6. Анализ фотографий Рамка куст
Примечание: рамка фотографии сделаны во время оценки каждого куста. Данные могут быть извлечены из фотографий, используя следующий протокол.
- Активировать программное обеспечение анализа изображений, например ImageJ, что позволяет для выбора фигуры на фотографии с помощью инструмента отслеживания и измерения области выбранной фигуры.
- Получить цифровую фотографию рамку. Выберите ' файл ' и нажмите ' открыт '. Перейдите в папку, где хранятся фотографии, чтобы выбрать фотографию для анализа. Теперь изображение будет открыт в рамках программы ImageJ и ImageJ инструментов будет активным.
- Выберите ' полигона ' инструмент из панели инструментов. Используйте мышь, чтобы нажать на каждом углу для определения области кадра, покрытые гребень. Форма будет snap вместе, когда достигается начальный угол.
- После расческу области определяется с помощью инструмента «Многоугольник», нажмите на ' анализ ' и выберите ' MeasureƆ, новое диалоговое окно хлопнет вверх с измерением. Используйте столбец ' области ' для измерения пикселов в пределах определенной области, которое было обращено.
Примечание: При первом запуске программа используется, Определите желаемые результаты представляются.- Нажмите на ' результаты ' в результатах диалогового окна и выбрать ' набор измерений '. Проверьте область и снимите все остальные.
- Для определения области, охватываемой ограничен расплода, выберите ' Freehand ' инструмент. Отпустите кнопку мыши на отправной точкой и следов вокруг расплода. Когда достигается отправной точкой, отпустите кнопку мыши; форма будет защелкните.
- Нажмите ' анализ ' и выберите ' меры '. Если выводок шаблон не является сплошной, из-за таких факторов, как болезнь, используйте ' многоточечный ' инструмент выделения подсчитать ячейки вместо. Непосредственно конвертировать клеток 2 см для удобства сравнения; как правило, существует около 4.01 клеток/см 2 20.
- Разделить значение проследить выводок формы значение внутри кадра, чтобы получить процент кадр охват ограничен расплода.
- Измерения внутренних дел представитель кадров для получения стандартного так выводок площадь поверхности могут быть преобразованы в см 2.
Примечание: Типичный вертикальных глубокие кадр имеет площадь около 880 см 2 20. Например, если 20% внутренних каркасных глубоких вертикальных охватываться расплода, затем поверхности АрEA будет 0,20 x 880 см 2 = 176 см-2. - Сумма выводок площадь поверхности для улья. Чтобы преобразовать эту меру в массы, площадь поверхности умножить 0.77 г/см 2 20.
- Вычислить площадь поверхности меда, раскрытый нектар и сохраненные пыльцы, например, с методом, описанным в шагах 6.3 до 6,6.
Примечание: Если нектара и пыльцы, считаются вместе " продуктовые магазины " это уменьшает компонентов кадра до двух (продуктовые магазины и расплод). Так типичный кадр вертикальных с пластиковой основы и пустой Рисованные гребень весит около 556 g 20, рассчитать вес продовольственных магазинов, сумма веса рамы с пустыми Рисованные гребнем и вес выводок массы и вычесть Вес от наблюдаемых веса рамы в.
Representative Results
Мед пчелы колонии роста и фенологии, измеряется с помощью регулярных улей инспекциям с непрерывной вес мониторинг, показали значительно ниже выводок производства среди колоний, подвергается имидаклоприд на 100 ppb.
Куст инспекции показали, что массы взрослых пчел не были существенно затронуты подверженности обоих сублетальные концентрации 5 и 100 ppb, но анализ фотографий выводок кадров показало, что расплод производства в 100 ppb лечения был значительно ниже ( Рисунок 1). Непрерывная куст вес данным различные колонии темпы роста среди групп ульев, воздействию различных концентраций имидаклоприд. Данные веса непрерывной куст были разделены на две части: 25 h работает средние данные, что связано с колонии роста и нагула успеха и разница между Почасовая необработанных данных и 25 h работает средняя, почасовой бестрендового данных. Ежедневные амплитуд бестрендового данных связаны с нагула деятельности19,20 (рис. 2). Хотя весом кусты иногда могут обнаруживать средний вес различия в определенный момент, непрерывного взвешивания бестрендового данные для получения информации о поведении колонии.
Верхней границы средней кадра в типичной коммерческой куст является эффективным местом для датчиков температуры.
Взрослого работника пчелы в колониях генерировать и поддерживать высокие температуры (33-36° C), особенно при наличии выводок14 и самого кластера Мобильный воспользоваться пищи Магазины в разных частях куста25,26. Чтобы уменьшить потери тепла, кластеры избежать большой контактной поверхности с наружных частей куста, как стороны или снизу, поэтому расстояние от центра верхней части окна в кластер редко является большим. Топ центр окна расплода было показано сократили изменчивость температуры по сравнению с других мест в улье, таких как топ центр внешнюю рамку и верхней части второй коробке («супер»), летом и осенью условий20. В зимних условиях, в которых разница температуры окружающей среды и кластер будет величайшим, же месте было установлено высокая температура и низкая изменчивость по сравнению с условий окружающей среды, указав наибольший вклад от самого (рисунки 3 и 4; кластера Таблица 1). Различия в режимах температуры не может объясняться различиями в массе взрослой пчелы (Таблица 2).
Амплитуды синус кривых, подходят для постоянной температуры данных были значительно выше в 100 ppb лечения, чем в лечении 5 ppb, в то время как ни лечения группа значительно отличалась от контрольной группы 9 .
Амплитуд прямо пропорциональна изменчивость температуры, поэтому более высоких амплитуд указывают более переменных температур на тот момент в улье. Нижняя амплитуд отражают высшее выводок производства в 5 ppb и управления группами лечения, по сравнению с группой лечения 100 ppb (рис. 5). Эти результаты, в сочетании с теми из улей инспекциям и непрерывной куст вес данные, подтверждают, что колонии уровне поведение существенно затронуты воздействием имидаклоприд 100 ppb.
Рисунок 1: Взрослых пчел и расплода меры. Куст данных инспекции с мая 2014 года, до марта, 2015, для колоний, подвергается сироп, содержащий 0 (контроль), 5 и 100 ppb имидаклоприд вблизи Tucson, AZ. (A) среднее (+ SEM) общая масса взрослых пчел; (B) среднее (+ SEM) герметичный выводок площадь поверхности. Серые зоны указывает период лечения (4-6 кг очищенных сахарозы сиропа в неделю на куст 6 недель). Четыре колонии в группе лечения; одна колония в 100 ppb умер в зимний период. Массы взрослых пчел не были записаны в августе. Здесь данные ранее был опубликован и здесь используется с разрешения9. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2 : Мед пчелиный улей веса данных. Постоянный вес данных от июня до декабря 2014 г., для колоний медоносных пчел, подвергается сиропа содержат 0, 5 и 100 ppb имидаклоприд рядом с Тусоном, AZ. (A) Общая куст вес (± SEM); (B) амплитуд синуса кривых подогнать бестрендового веса данных с тем же периодом. Серые зоны указывает период лечения (4-6 кг очищенных сахарозы сиропа в неделю на куст 6 недель). Четыре колонии в группе лечения; одна колония в 100 ppb умер в зимний период. Здесь данные ранее был опубликован и здесь используется с разрешения9. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: В улей температуры в разных местах. Ежедневно в среднем (± SEM) температуры (° C) для 3 датчик местоположения внутри ульев пчел мед. (A) 4 сингл бокс кустов хранится на сайте большой высоте (MLEM: 2412 м); и (B) 3 кустов хранится на узле ниже высоты (SRER: 719 м) вблизи Tucson, AZ от декабря 2013 года до февраля 2014 года. Кусты были деревянные вертикальных глубокие ящики (43.65 л) оснащены деревянными внутренней крышки и металл выстроились телескопическая крышками. Датчики температуры термопары были прикреплены к верхней решетке кадров, и интегрированный измерители/датчик температуры был сделан на нижний рельс средней рамке. Эти данные показывают, что датчик позиции в верхней части средней рамке был неизменно выше, чем окружающей среды по сравнению с другими датчик позиции и тем самым информативным о температуры управления пчелиных семей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4 : Изменчивость температуры в разных местах внутри улья. Ежедневно в среднем (± SEM) амплитуды для синус curves подходят для почасовой бестрендового температурные данные для 3 датчик местоположения внутри ульев пчел мед. (A) 4 кустов хранится на месте большой высоте (MLEM: 2412 м); и (B) 3 кустов хранится на узле ниже высоты (SRER: 719 м) вблизи Tucson, AZ от декабря 2013 года до февраля 2014 года. Кусты были деревянные вертикальных глубокие ящики (43.65 л) оснащены деревянными внутренней крышки и металл выстроились телескопическая крышками. Датчики температуры термопары были прикреплены к верхней решетке кадров, и интегрированный измерители/датчик температуры был сделан на нижний рельс средней рамке. Эти данные показывают, что датчик позиции в верхней части средней рамке был неизменно ниже в изменчивости (здесь измеряется как амплитуда синус кривых, подходят к почасовой бестрендового данным) чем окружающего на другой датчик позиции и тем самым информативным о регулирование температуры по пчелиных семей. Весы для температуры окружающей среды (толстая чёрная линия) находятся в правой части каждого графика. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: Температуры для очищенных колоний в улье. Данные постоянной температуры от июня до декабря 2014 г., для колоний медоносных пчел, подвергается сиропа содержат 0, 5 и 100 ppb имидаклоприд вблизи Tucson, AZ. (A) средняя улей температуры (± SEM); (B) амплитуд синуса кривых подогнать бестрендового температурные данные за тот же период. Серые зоны указывает период лечения (4-6 кг очищенных сахарозы сиропа в неделю на куст 6 недель). Четыре колонии в группе лечения; одна колония в 100 ppb умер в зимний период. Данные здесь был ранее опубликован и здесь используется с разрешения (Мейкл и др. 2016a). пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| Сравнение | t-тест | ADJ. P | Сайт | AVG. diff. (° C) |
| Поз. 2 - поз. 1 | 2.05 | 0.0485 | MLEM | 1.00 ёмкости |
| SRER | 4.38 ±0.12 | |||
| Поз. 2 - поз. 3 | 0.84 | 1 | MLEM | 2.05 ±0.21 |
| SRER | 0,12 ±0.11 |
Таблица 1: Средняя температура различия и post hoc сравнения между различными датчик позиции в ульях пчел мед. Позиция 1: Топ внешнюю рамку; Позиция 2: верхний средний кадр; Позиция 3: нижней средней рамке. 4 single бокс ульев хранились в большой высоте сайта (MLEM: 2412 м) и 3 ульи хранились в узле ниже высоты (SRER: 719 м) вблизи Tucson, AZ от декабря 2013 года до февраля 2014 года. Кусты были деревянные вертикальных глубокие ящики (43.65 л) оснащены деревянными внутренней крышки и металл выстроились телескопическая крышками. Датчики температуры термопары были прикреплены к позиции 1 и 2, и интегрированный измерители/датчик температуры был прикреплен к позиции 3.
| Группа | Дата | Средняя масса взрослых пчел (± SEM) (g) | Средняя площадь поверхности расплода (± SEM) (2см) |
| MLEM | 18 ноября 2012 | 2119 ±412 | 1372 ±396 |
| SRER | 15 ноября 2012 | 2270 ±312 | 53 ±30 |
| MLEM | 13 февраля 2014 года | 2171 ±105 | 0 |
| SRER | 11 февраля 2014 года | 2027 ±487 | 867 ± 79 |
Таблица 2: Средняя массы взрослых пчел и расплода масс, с использованием протоколов, описанные здесь, для четырех ульев, хранится на сайте большой высоте (MLEM: 2412 м); и три кустов хранится на узле ниже высоты (SRER: 719 м) вблизи Tucson, AZ от декабря 2013 года до февраля 2014 г. Кусты были деревянные вертикальных глубокие ящики (43.65 л) оснащены деревянными внутренней крышки и металл выстроились телескопическая крышками. Датчики температуры термопары были прикреплены к позиции 1 и 2, и интегрированный измерители/датчик температуры был прикреплен к позиции 3.
Discussion
Так же, как урожай ученый требует точной и точные данные оценить влияние различных методов лечения на рост растений и урожайности, мед пчелы исследователи требуют точной и точные данные для оценки пчелы колонии роста и активности. Эти виды данных особенно важны, когда эффекты лечения могут быть тонкие, так и в долгосрочной перспективе, таких, как можно было бы ожидать, когда пчелы подвергаются воздействию низких концентраций пестицидов.
Непрерывная куст веса данных содержат много информации о роста и деятельности изучается, а также ответ этих колоний к экзогенным потрясениям, таких как ограбление пчел и с добавлением сахарного сиропа до подачи9колоний. Однако надлежащего толкования постоянного веса и температуры данных требует некоторых знаний размера колонии на периодической основе. В то время как численность населения взрослых пчел могут быть оценены от ежедневных амплитуд бестрендового Почасовая данных во время нектар потока, из-за увеличения добытчик трафика, за пределами потока нектар отношения не держать хорошо20. Аналогичным образом колонии вес изменяется вследствие нагула успех, потребление продовольствия и пчела населения увеличивается и уменьшается (например пчела убивает) частично зависят от размера колонии. Небольших колоний может быть здоровым, но показывают более низких темпов роста и меньше массы добытчик, например, просто из-за меньшего добытчик населения.
Выявление последовательной и информативным фиксированной позиции для датчика температуры в улье имеет решающее значение для производства воспроизводимые результаты, особенно с зимовки. Предыдущие исследования показали что мониторинг температуры в верхней железнодорожных центральной рамы в поле расплода (внизу) менее коррелировали с температурой окружающей среды (внешние) чем несколько позиций в кусте и были более под влиянием колонии, сам 20. в зимний период, температура различия между кластера пчелы колонии и окружающего ожидать высокой, и так различия позиций в кусте будет также ожидается быть больше, чем в теплое время года. Кроме того кластер пчела будет двигаться в разных местах внутри улья эксплуатировать пищи ресурсы25,26. Зимние исследования, описанные здесь показал, что температура в горизонтальном положении, от верхней середине верхней наружной рамы, существенно отличались, а вертикальные различия в средней рамке не были. Горизонтального воздушного движения во всех кадрах относительно ограниченных пока вертикальное движение вдоль рамки нет, поэтому вертикальное смешивание должна будет быть больше. Эти результаты подтверждают, что датчик позиции на верхней границы средней рамке, вероятно быть информативным в отношении влияния температуры от колонии.
Куст оценок как они описаны здесь решить некоторые из этих вопросов. Путем вычитания суммы куст частей от веса всего улей измеряется во время бездействия, таких, как ночью, оценку взрослой пчелы масса не зависит от количество пчел-фуражиров и таким образом нечувствительны к время оценки. Запись данных из масштаба позволяет мало места для субъективности, и кадр фотографии обеспечивают постоянную запись, поэтому анализ выводок или пищи поверхностях можно пересмотреть в случае необходимости, тем самым уменьшая зависимость от обучения лица, делать анализ.
Методы, описанные здесь, не без источников ошибок. Куст частей должны быть свободной от пчел, как возможно и любые значительные куски гребень или другого материала, который удаляется должны быть взвешены до отбрасывается. Влажность деревянных компонентов может меняться со временем и пустых ульев могут exhibit измеримые ежедневные колебания в весе из-за ежедневных изменений в относительной влажности24. Куст, содержащий колония вероятно не изменит столько потому, что пчелы, как правило, поддерживают относительно постоянной влажности внутри улья27, который бы смягчить окружающего воздействия. Эти методы также зависеть работать быстро. Как только куст разобрали, температуры и газа резко изменить и прохладой может повлиять на здоровье выводок14. Принимая Кроме куст без экрана, чтобы держать пчел из соседних колоний могут способствовать грабить, особенно во времена недостатка нектар.
Иногда необходимы изменения этих процедур. Хотя это в интересах исследователи собрать столько данных, как это возможно, в некоторых случаях, например когда многие ульи должны быть проверены, когда разбойничать давление является высоким, или когда погодные условия не являются оптимальными, работники должны двигаться быстро и отказаться от некоторых данных. Если данные на продовольственные запасы не имеют решающее значение, кадры, содержащие только мед и/или пыльца или кадры только воском или фонд, должны быть весил но не фотографировал. Уровни раскрытый личинки и яйца также представляют интерес для некоторых исследователей и часто они обнаруживаются в рамку фотографии; Однако с целью избежать взятия проб предвзятости исследователь должен быть уверен в том обнаружить их на всех фотографиях. Часто только ограничен расплода может быть последовательно и надежно идентифицированы на фотографии, сделанные в полевых условиях. Относительно применения лечения, некоторые ульи, особенно тех, которые кормили более высокие дозы имидаклоприд, может стать вялым, вызывая сокращение их потребления сиропа и их способность защитить их улей. Если колония не потреблять его сиропом после 5-7 d, сироп должны быть удалены, весил и отбрасываются (чтобы избежать загрязнения вследствие брожения) и колонии предлагаются свежие сироп. Путем взвешивания сброшенные сиропа, исследователи будут иметь запись о сколько каждой колонии потребляется и таким образом можно вычислить общее дозировки. Наконец применение процедур в сахарный сироп является наиболее эффективным, когда существует мало или совсем нет источников альтернативного нектар. Нектар альтернативные источники размоет лечения неизвестной степени. Исследователи следует иметь в виду, как было отмечено в разделе протокол, что пестициды, такие как имидаклоприд связаны с уровнями снижение активности, включая защиту куст, в зависимости от концентрации. Снижение колонии обороны также может привести к увеличению грабить и возможных спутывающих лечения.
Результаты, представленные здесь показать, что непрерывный мониторинг куст веса и внутренней температуры являются чувствительными к колонии уровня поведения, даже с уважением поведенческие изменения, вызванные очень низкий (5 ppb) концентрации нейротоксическое пестицида. Дальнейшее применение этих методов для других нейротоксины и пестицидов с другими видами действий, таких как регуляторы роста насекомых, будет увеличить наше понимание влияния поля реалистичные доз на колоний медоносных пчел.
Disclosures
Авторы имеют без финансовых интересов.
Acknowledgments
Авторы искренне поблагодарить к. Андерсон, J.J. Адамчик, E. Берен, я Карстенсен, Мотт Giansiracusa м. б., н. Хольст и а.р. Stilwell для обсуждения дизайн и исполнение и для помощи в поле.
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).
