Sosyal Arı Kolonilerinin (Vespinae) Verimliliğinin Değerlendirilmesi ve Geleneksel Japon Vespula Wasp Avlanma Tekniğine Giriş
Summary
Bu metodolojik makale, bir sosyal arı kolonisinin üretkenliğini tarak100 hücre başına mekoni sayısını inceleyerek değerlendirerek, arıların ürettiği toplam yetişkin sayısını tahmin eder. İlişkili video, amatör arıcı avcıları tarafından geliştirilen bir yöntem olan Vespula arıcı yuvalarının nasıl arandığını anlatıyor.
Abstract
Vespine arıları için koloni verimliliği tipik olarak larva hücrelerinin sayısı sayılarak tahmin edilir. Bu makale, araştırmacıların üretilen yetişkin sayısını daha doğru tahmin etmelerini sağlayan geliştirilmiş bir yöntem sunar, her tarakta meconia sayısını (yetişkinlere supat yaparken arı larvası tarafından hücrelerde bırakılan dışkı) sayma. Bu yöntem koloni çökmesinden önce veya sonra(yaniaktif veya etkin olmayan yuvalarda) uygulanabilir. Kağıt da nasıl “bayrak” yabanarP yemleri bulmak ve yaban arıp toplama kovalayan, geleneksel orta Japonya’da yerel halk tarafından gerçekleştirilen bir yöntem kullanarak açıklanır (ilişkili videoda gösterildiği gibi). Açıklanan Vespula takip yönteminin çeşitli avantajları vardır: yuvaya geri uçan forager’ın kaybolduğu bir noktadan kovalamacayı yeniden başlatmak kolaydır ve işaretli arılar genellikle yuvada bayraklarını kaybettikleri için yuvanın yerini saptamak kolaydır. Giriş. Koloni üretkenliğini tahmin etmek ve yuva toplamak için kullanılan bu yöntemler, sosyal arıları inceleyen araştırmacılar için değerli olabilir.
Introduction
Her türün, çok çeşitli olası stratejiler arasında hayatta kalmak ve üremek için en uygun stratejiyi geliştirdiği düşünülmektedir. Doğal seçilimde, bireyin üreme başarısını en üst düzeye çıkaran özelliklere sahip bireyler, bir sonraki nesle daha fazla yavru (ve gen) bırakacaktır. Bu nedenle, bir birey tarafından üretilen yavru sayısı bireyin göreceli evrimsel uygunluk bir göstergesi olarak kullanılabilir. Belirli bir ekolojik bağlamda, alternatif davranış stratejilerine göre üretilen yavru sayısının karşılaştırılması araştırmacılar fitness1optimize etmek için en iyi strateji tahmin yardımcı olabilir.
Sosyal Hymenoptera (eşek arıları, arılar ve karıncalar gibi) işçi (steril dişiler), kraliçeler (gynes) ve erkekler1olan üç farklı kastlar, bir sistem var. Sadece yeni kraliçeler (gynes) ve erkekler sosyal Hymenoptera fitness doğru saymak. İşçi kısır olduğu için işçi üretimi kondisyonuna doğrudan katkıda bulunmaz. Öte yandan, daha yüksek bir koloni üretkenliği üretebilen bir kraliçe (daha yüksek sayıda toplam hücre veya daha ağır bir yuva gibi) sosyal Hymenoptera’da daha yüksek bir zindeliğe sahip olarak kabul edilir, gerçekte üretilen yeni kraliçe ve erkek sayısına bakılmaksızın (bkz. , örneğin,Tibbetts ve Reeve2 ve Mattila ve Seeley3). Genel olarak, tam olarak sosyal Hymenoptera bir koloni tarafından üretilen yavru sayısını saymak zordur. Aslında, birçok sosyal böceklerin kraliçeleri fazla 1 yıl yaşamak(örneğin,yaprak kesici karınca kraliçeleri yaşayabilir >20 yıl4 ve bal arısı kraliçeleri 8 yıl5yaşayabilir). Buna ek olarak, bir kraliçe birkaç hafta veya ay boyunca üreme yavruları binlerce üretebilir, cins Vespa ve Vespula6yıllık türlerbile,7,8. Ayrıca, işçilerin ömrü anne kraliçelerinden daha kısadır ve işçiler genellikle yuvalarından uzak laşırlar. Bu nedenle, bir doğru zaman herhangi bir noktada bir yuvada tüm yetişkinler saymak bile, böyle bir sayı doğru üretilen yavru sayısını tasvir olmaz. Bu nedenle, üretilen yavru sayısı kabaca yuva nın büyüklüğü, yuvada işçi sayısı, ya dazaman3,9,10belirli bir noktada yuvanın ağırlığı tahmin edilmiştir. Larva hücrelerinin sayısı, bazı hücreler boşaldığında yavru üretiminin aşırı tahmine yol açabilir. Aynı yöntem aynı zamanda işçi kuluçka içeren küçük hücrelerin taraklar larva6,7,11iki veya üç kohort üretebilir, çünkü yavru üretiminin potansiyel bir küçümsme neden olabilir.
Bu çalışmanın ilk amacı, üretilen yetişkin sayısı açısından vespine wasp kolonisi verimliliğini tahmin etmek için geliştirilmiş bir yöntem sağlamaktır. Yamane ve Yamane, bir koloni tarafından üretilen yavru sayısını tahmin etmenin en iyi yolununyuvadaki meconia’yı saymak olduğunu ileri sürmüşlerdir. Meconia larva milet oluşan dışkı pelet, bağırsak, ve bağırsak içeriği bir larva yavrusu sırasında hücresinde bırakır (Şekil 1A). Tarak başına üretilen toplam mekonya sayısı, hücre başına bulunan toplam hücre sayısıile çarpımı sonucu hesaplanır. Bir hücrede genellikle birden fazla meconia tabakası vardır ve her meconia bireyin başarılı bir şekilde o hücrede pupated gösterir6,11 (Şekil 1B). Hücre başına ortalama meköbe sayısı tahmin edilirken, incelenen hücre sayısı küçükse (küçük bir örneklem boyutu), standart hata (SE) artar ve sonuç olarak, tarak başına toplam meka sayısının hatası, örnekboyutudaha büyükse daha yüksek olur. Ortalamanın SE ‘si (SEM) örneklem ortalamalarının popülasyon ortalaması etrafında dağılımının bir ölçüsüdür. Bu nedenle, bu çalışmada, ben hücre başına meconia sayısının SEM üzerinde örnek ortalama (hücre başına meconia ortalama sayısı) nüfus (üretilen yetişkin sayısı) tahmin etmek için odaklanmak. Bu çalışma, hücre başına 0,05’ten az bir SE oranı elde etmek için kaç örnek gerektiğini belirlemeye çalışır. Bunu yapmak için, 0,05 tanımlanan SE içinde bu değeri doğru bir şekilde tahmin etmek için gereken minimum örneklem boyutunu (hem işçi hem de kraliçe taraklar için) belirlemek için, tarak başına mekoni sayısı gerçek verilerle sayısal bir simülasyon gerçekleştirilir.
Vespine arı kolonileri gizli yuvalarda yaşayan (yeraltı veya hava) birden fazla yatay tarak oluşan, yukarıdanaşağıyadoğru 6,7,11serisi inşa . Hücrelerin ortalama boyutu ilk (üst) son (alt) tarak artar. Alt taraklarda ortalama hücre boyutunda ani bir kayma görülebilir. Bu geniş hücreler yeni kraliçelerin gelişimi için inşa edilmiştir. Bu nedenle, işçi hücrelerinde (küçük hücreler) ve vezir hücrelerinde (büyük hücreler) toplam meconia sayısı düşünüldüğünde koloni üretkenliğinin(yaniüretilen bireylerin sayısının) daha doğru bir tahmini elde edilebilir. Koloni düzeyinde fitness tahmin etmek için, araştırmacılar üretilen kraliçelerin sayısını tahmin edebilir ve sadece kraliçe hücrelerinde meconia odaklanmak. Üreme erkekler gelince, bu türe bağlı olarak, işçi veya kraliçe hücrelerde ya yetiştirilir. Bu nedenle, erkeklerin üçüncü, benzersiz hücre boyutu13 (örneğin, Dolichovespula arenaria)sahip türler dışında, bir koloninin erkek üretimini tahmin etmek zor olabilir.
Bu çalışmanın ikinci amacı, tarladaki yabani vesinat arı kolonilerinin yerini tespit etmek ve laboratuvar yuva kutularına nakletmek için yararlı bir teknik sunmaktır. Bazı araştırmacılar haşere kontrol çağrılarından eşek arması yuvaları elde etseler de(yani,onları haşere olarak bildiren insanlar14,15),bu yöntem her zaman mümkün değildir veya arzu edilir. Araştırmacılar, haşere kontrolörlerinin çalışmadığı vahşi ve yerleşim bölgelerinde yuva toplamaları veya belirli zamanlarda yuvaları daha esnek bir şekilde elde ederek araştırmalarını yapmaları gerekebilir. İlginçtir, orta Japonya’nın dağlık alanlarda yaşayan insanlar geleneksel toplamak ve arka arılar(Vespula shidai, Vespula flaviceps, ve Vespula vulgaris) gıda için. Bu nedenle, bu arılar için toplama ve yapay yetiştirme teknikleri de bu alanlarda geliştirilmiştir17.
Bu yazıda ayrıca Vespula eşek arılarının arkasında ã§alıŠan metotlar da özetlenebilir. Bu çalışmanın deneysel organizması Batı Asya ve Japonya’da yaşayan sosyal, yer yuvalayan bir wasp olan V. shidaiidi. V. shidai tüm Japon vespine arılar arasında en büyük koloni boyutuna sahip, yuva başına 8.000 ila 12.000 hücreleri toplam, maksimum 33.400 hücreleri14,18. V. shidai çalışanlarının ortalama ıslak ağırlığı 67.62 ± 9.56 mg. Erkekler genellikle işçi hücrelerinde yetiştirilir; buna karşılık, yeni kraliçeler özel olarak inşa edilmiş, daha geniş kraliçe hücreleri14yetiştirilir.
Şekil 1: Larva hücresinde mekonyum. (A) Vespula shidaibir tarak kesiti . Meconia kırmızı oklarla gösterilir. (B) İki meconia katmanlıdır. Her mavi ok bir mekonyum gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Protocol
Representative Results
Discussion
Arılar, karıncalar ve arıların koloni verimliliği daha önce işçi ve yuvalarda hücrelerin sayısı veyayuvalarınağırlığı 3,9,10tarafından tahmin edilmiştir. Bu çalışma, mekoni sayısının tahmininin üretilen bireylerin toplam sayısının daha iyi bir tahminini sağladığını göstermektedir(örn.koloni üretkenliğinin daha iyi bir göstergesi). Aslında, hem işçi hem de kraliçe taraklar için…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazar Katsuyuki Takahashi, Hiroo Kobayashi, Fumihiro Sato, Daikichi Ogiso, Toshihiro Hayakawa ve Hisaki Imai’ye geleneksel eşek arması yöntemini öğrettikleri için teşekkür eder. Yazar, kevin J. Loope ve Davide Santoro’ya el yazmasının dikkatlice okunması için özel teşekkürlerini sunmak ister. Yazar Masato Abe, Yasukazu Okada, Yuichiro Kobayashi, Masakazu Shimada ve Koji Tsuchida’ya tartışmaları için minnettardır. Yazar, Yuya Shimizu ve Haruna Fujioka’ya koloni üretkenliğini değerlendirmedeki teknik yardımları için teşekkür etmek istiyor. Yazar video çekim destek için Tsukechi siyah arı kulübü teşekkür etmek istiyorum. Yazar bu makalenin erken bir sürümü üzerine yorum için üç anonim yorumcular teşekkür etmek istiyor. Bu çalışma kısmen Takeda Science Foundation, Fujiwara Natural History Foundation, Funding of The Promotion of Science, Shimonaka Memories Foundation, Takara Harmonist Fund ve Come on UP, Ltd. tarafından Dream Project tarafından desteklenmiştir.
Materials
| cuttlefish | Any | fresh/ as a bait | |
| dace | Any | fresh/ as a bait | |
| chichken heart | Any | fresh/ as a bait | |
| plastic bag (polyethylene) | Any | as a flag | |
| bamboo skewer | Any | ||
| industrial sewing thread | FUJIX Ltd. | King polyester, No.100 | |
| paint marker pen | Mitsubishi pencil | UNI, POSCA, PC5M | |
| fishing rod | ANY | ||
| carrying box | made of wood | ||
| nest box | made of wood |
References
- Davies, N. B., Krebs, J. R., West, S. A. . An introduction to Behavioural Ecology. , (2012).
- Tibbetts, E. A., Reeve, H. K. Benefits of foundress associations in the paper wasp Polistes dominulus: increased productivity and survival, but no assurance of fitness returns. Behavioural Ecology. 14, 510-514 (2003).
- Mattila, H. R., Seeley, T. D. Genetic Diversity in Honey Bee colonies Enhances Productivity and Fitness. Science. 317, 362 (2007).
- Weber, N. A. Gardening Ants, the Attines. American Philosophical Society. , (1972).
- Baer, B., Schmid-Hempel, P. Sperm influences female hibernation success, survival and fitness in the bumble-bee Bombus terrestris. Proceedings: Biological Science. 272 (1560), 319-323 (2005).
- Spradbery, J. P. . Wasps. An Account of the Biology and Natural History of Social and Solitary Wasps, with Particular Reference to Those of the British Isles. , (1973).
- Matsuura, M., Yamane, S. . Comparative Ethology of the Vespine Wasps. , (1984).
- Greene, A. Production schedules of vespine wasps: an empirical test of the bang-bang optimization model. Journal of Kansas Entomological Society. 57 (4), 545-568 (1984).
- Cole, B. J. Multiple mating and the evolution of social behavior in the Hymenoptera. Behavior Ecology Sociobiology. 12, 191-201 (1983).
- Goodisman, M. A. D., Kovacs, J. L., Hoffman, E. A. The significance of multiple mating in the social wasps Vespula maculifrons. Evolution. 61 (9), 2260-2267 (2007).
- Greene, A., Ross, K. G., Matthews, R. W. Dolichovespula and Vespula. The Social Biology of Wasps. , 263-305 (1991).
- Yamane, S., Yamane, S. Investigating methods of dead vespine nests (Hymenoptera, Vespidae) (Methods of taxonomic and bio-sociological studies on social wasps. II). Teaching Materials for Biology. 12, 18-39 (1975).
- Loope, K. J. Matricide and queen sex allocation in a yellowjacket wasp. The Science of Nature. 103 (57), 1-11 (2016).
- Matsuura, M. . Social Wasps of Japan in Color. , (1995).
- Foster, K. R., Ratnieks, F. L. W., Gyllenstrand, N., Thoren, P. A. Colony kin structure and male production in Dolichovespula wasps. Molecular Ecology. 10 (4), 1003-1010 (2001).
- Loope, K. J., Chien, C., Juhl, M. Colony size is linked to paternity frequency and paternity skew in yellowjacket wasps and hornets. BMC Evolutionary Biology. 14 (1), 1-12 (2014).
- Nonaka, K. Cultural and commercial roles of edible wasps in Japan. Forest Insects as Food: Humans Bite Back. Proceedings of a workshop on Asia-Pacific resources and their potential for development. , 123-130 (2010).
- Yamane, S., Funakoshi, K. The unique ecology of Vespula shidai amamiana and the origin of distribution. Ecological Society of Japan. Biodiversity of the Nansei Islands, its formation and conservation. , (2015).
- . R: The R Project for Statistical Computing Available from: https://www.R-project.org/ (2018)
- Saga, T., Kanai, M., Shimada, M., Okada, Y. Mutual intra- and interspecific social parasitism between parapatric sister species of Vespula wasps. Insectes Sociaux. 64 (1), 95-101 (2017).
- Van Huis, A., et al. . Edible insects: future prospects for food and feed security. , (2013).
