Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

A 3D فخ حبوب اللقاح المطبوعة للنحلة تلعثم (بومبوس) مداخل خلية

Published: July 9, 2020 doi: 10.3791/61500

Summary

نقدم آلية غير قاتلة وآلية لجمع حبوب اللقاح من النحلة التلعثم(بومبوس)العمال العائدين إلى خلية. يتم تضمين تعليمات لإنتاج وإعداد وتركيب واستخدام الأجهزة. باستخدام كائنات مطبوعة ثلاثية الأبعاد، كان تعديل التصميم في الوقت المناسب وفعالا ويسمح بتحول سريع للاختبار.

Abstract

للتحقق من مصادر النبات التي من النحل العلف تلعثم لحبوب اللقاح، يجب جمع الأفراد لإزالة حمولات حبوب اللقاح القشرية للتحليل. وقد تم ذلك تقليديا عن طريق المعاوضة الأعلاف عند مداخل العش أو على الزهور، تقشعر لها الأبدان النحل على الجليد، ومن ثم إزالة الأحمال حبوب اللقاح من corbiculae مع ملقط أو فرشاة. هذه الطريقة هي الوقت والعمالة الكثيفة، قد يغير سلوك الأعلاف العادي، ويمكن أن يؤدي إلى حوادث لاذعة للعامل أداء المهمة. تجمع فخاخ حبوب اللقاح، مثل تلك المستخدمة على خلايا نحل العسل، حبوب اللقاح عن طريق إزاحة أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل العمال أثناء مرورهم عبر الشاشات عند مدخل العش. يمكن إزالة الفخاخ كمية كبيرة من حبوب اللقاح من النحل مزورة العودة مع الحد الأدنى من العمل، ولكن حتى الآن لا يوجد مثل هذا الفخ متاح للاستخدام مع مستعمرات النحل تلعثم. يمكن أن يختلف العمال داخل مستعمرة النحل التلعثم في الحجم مما يجعل اختيار حجم المداخل من الصعب تكييف هذه الآلية لخلايا النحل التلعثم التي تربى تجاريا. باستخدام برامج تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أنشأنا فخ حبوب اللقاح الذي يزيل بنجاح أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل الأعلاف النحلة التلعثم العائدين. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من مقدار الوقت الذي يتطلبه الباحثون لجمع حبوب اللقاح من الأعلاف النحلية التي تعود إلى المستعمرة. نقدم التصميم ونتائج اختبارات كفاءة إزالة حبوب اللقاح ، ونقترح مجالات التعديلات للمحققين لتكييف الفخاخ مع مجموعة متنوعة من أنواع النحل التلعثم أو تصاميم صناديق العش.

Introduction

النحل التلعثم(بومبوس spp.) هي الحشرات القوية الكبيرة التي توجد في جميع أنحاء المناطق المعتدلة وجبال الألب والقطب الشمالي من العالم1. وهي مهمة لزراعة المجتمعات المحلية وتقديم خدمة تلقيح هامة للمحاصيل الزراعية التي يزورونها2. وقد جلبت الانخفاضات الأخيرة في وفرة وتوزيع العديد من الأنواع أهميتها كملقحات إلى صدارة الوعي العام3. وقد حدد الباحثون العديد من الضغوطات التي من المرجح أن تسهم في انخفاض عدد السكان بما في ذلك عدم وجود موارد نباتية متنوعة وفيرة على النحل التي تلعثم العلف4. تحديد الأنواع النباتية التي تلعثم النحل العلف من يسمح للباحثين ومديري الأراضي لفهم كيف النحل تلعثم قد يكون الاستجابة للتغيرات في توافر الموارد، والمنافسة، والاضطرابات البشريةالمنشأ 5،6.

وغالبا ما تجرى الدراسات التي تحقق في تفضيلات الأعلاف حبوب اللقاح من النحل تلعثم من قبل الباحثين اصطياد النحل الفردية العلف في الزهور، ومن ثم إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من العينات لمزيد من المعالجة وتحديد7،8،9،10. في حين أن هذه الطريقة توفر نظرة ثاقبة في كيفية استخدام الأنواع أو تجميع أنواع النحل التلعثم الموارد في منطقة7، فقد حان الوقت المكثف والاختلافات المحتملة في التفضيلات بين خلايا النحل لا يمكن تمييزها دون تحليلات جزيئية إضافية لتحديد مستعمرة المنشأ للنحل الأعلاف11.

بالنسبة لبعض الدراسات لديناميات الأعلاف ، من المرغوب فيه إجراء الدراسات في المستعمرات الفردية ؛ ومع ذلك ، تقع أعشاش النحل البرية بشكل عام تحت الأرض أو على مستوى الأرض مما يجعل من الصعب تحديد موقع12. خلايا النحل المنتجة تجاريا توفر للباحثين زيادة الوصول والتحكم التجريبي أفضل وإزالة حبوب اللقاح قبالة العمال لا يزال يجري في المقام الأول عن طريق التقاط الأعلاف لأنها تعود إلى الخلية وإزالة يدويا على الأحمال حبوب اللقاح القشرية13,14. إزالة حبوب اللقاح باليد من القشرية من النحل هو الوقت المكثف مع انخفاض العائد في الساعة من حبوب اللقاح وخاصة عند مداخل الخلية حيث قد يكون معدل العائدين الأعلاف حبوب اللقاح منخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤدي إزالة حبوب اللقاح يدويا من النحل إلى لسعات من العمال المضطربين.

وقد استخدمت الفخاخ حبوب اللقاح لإزالة تجريبية من حبوب اللقاح من نحل العسل لعقود15; ومع ذلك ، لم يتم تطوير طريقة سلبية لإزالة حبوب اللقاح من النحل التلعثم. العقبة الرئيسية في تطوير آلية لإزالة حبوب اللقاح من النحل الأعلاف العائدة هو الاختلاف الكبير في أحجام العمال الموجودة في مستعمرة النحلتلعثم 16. فخاخ حبوب اللقاح نحل العسل فعالة إلى حد كبير لأن حجم عامل نحل العسل لا يختلف كثيرا. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب هذه الفخاخ التلاعب طفيفة فقط بعد التثبيت ولا تتطلب النحل أن يضحي17. ويتحقق ذلك باستخدام الشاشات أو الأسطح البلاستيكية التي تطرد حبوب اللقاح من الساقين الخلفيتين للعمال عند عودتهم إلى الخلية. هذه الفخاخ إزالة سوى جزء من الأحمال حبوب اللقاح من الأعلاف العائدين والتصاميم المختلفة لتلك النتائج في كفاءة متنوعة في جمع حبوب اللقاح. كما يتم إزالة حبوب اللقاح من الساقين النحل، فإنه يقع من خلال شاشة وإلى حوض جمع النحل التي لا يمكن الوصول إليها، بحيث يمكن للباحث إزالته مع اضطراب طفيف فقط إلى الخلية.

الغرض من هذه الدراسة هو تكييف التقنيات المستخدمة لجمع حبوب اللقاح من خلايا نحل العسل وتطبيقها على أعشاش النحل التلعثم باستخدام الهياكل المطبوعة 3D واختبار تصاميم فخ على مستعمرات Huntii بومبوس. واتبعت عملية التصميم الافتراضات القائلة بأن الفخاخ ينبغي أن تكون غير مكلفة لإنتاجها، وقابلة للتكيف مع مجموعة متنوعة من أنواع النحل التلعثم، وتسبب الحد الأدنى من الضرر أو الاضطراب للنحل، وأن معدل إزالة حبوب اللقاح ينبغي أن يتجاوز جمع اليد من حبوب اللقاح. تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة الاستخدامات، ويمكن الوصول إليها بسهولة، وأداة فعالة من حيث التكلفة تسمح للباحثين بتكرار وتعديل الكائنات لأغراض محددة18. التقنية المعروضة هنا ترشد المستخدم إلى بناء مصائد حبوب اللقاح وإرفاقها بمستعمرات النحل المتاحة تجاريا. لم يتم تصميم الفخاخ لاستخدامها مع المستعمرات البرية. هذه الفخاخ إزالة سلبية الأحمال حبوب اللقاح القشرية من الساقين الخلفيتين من حبوب اللقاح تحمل النحل تلعثم لأنها تعود إلى صناديق عشها.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. طباعة هياكل فخ حبوب اللقاح

  1. تحميل ملف STL المناسب لمربع العش الذي يعشش فيه النحل التلعثم (على سبيل المثال، خلايا نمط Biobest أو Koppert، https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). الملفات متاحة للجمهور، مجانا للتحميل والتعديل من قبل المستخدم النهائي.
  2. افتح الملف STL في برنامج الطابعة. اتبع توجيهات الشركة المصنعة للطابعة لإنشاء المكونات اعتراض أربعة.
    ملاحظة: السماح تقريبا 3 ساعة للجسم فخ لطباعة، 2 ساعة لحوض الصيد لطباعة و 30 دقيقة لكل من المرشح والإغلاق فخ إدراج للطباعة. حجم الجسم فخ هو 6 سم × 3.8 سم × 7 سم.

2. تجمع فخ حبوب اللقاح

  1. إزالة هياكل الدعم المطبوعة مع الجسم فخ وحوض الصيد بما في ذلك تلك التي من بنية الغربال من الجسم فخ (الشكل 1).
  2. استخدام 3/16 في. (0.476 سم) حفر بت شنت في حفر اليد لمسح أي خيوط بلاستيكية عبور الحواف المرفوعة من مرشح حبوب اللقاح التي قد تعوق النحل من التحرك من خلال ثقوب التصفية. استخدام مربع قطع شفرة الحلاقة ورق الصنفرة حتى خارج أي المطبات أو حواف مرتفعة على الجانب المسطح من مرشح حبوب اللقاح.
  3. ضع فلتر حبوب اللقاح في جسم الفخ عن طريق دفع فلتر البلاستيك برفق من خلال جانب واحد من جسم الفخ. سوف تناسب مرشح فقط في اتجاه واحد، كما الجانب الأيسر من فخ لديه فتحة أكبر لاستيعاب مرور المخاريط مرشح أثار.
    1. إذا كانت الشقوق الجانبية صغيرة جدا بحيث لا يمكن لمرشح حبوب اللقاح الانزلاق بسلاسة ، فتخلص من البلاستيك الكافي بعيدا عن الشق في جسم الفخ باستخدام شفرة حلاقة أو أداة أخرى يمكنها إزالة أجزاء صغيرة من البلاستيك في كل مرة. تأكد من أن مرشح حبوب اللقاح يناسب بشكل آمن في مكانه مع ما لا يزيد عن 2 مم الفجوة بين مرشح حبوب اللقاح والجسم فخ.
  4. إرفاق حوض الصيد إلى الجسم فخ عن طريق انزلاق حواف مرتفعة على الجزء السفلي من الجسم فخ في الأخدود على الجزء العلوي من حوض الصيد. يجب وضع حوض الصيد مباشرة تحت منطقة الغربال من جسم الفخ (الشكل 1A \u2012E).
  5. إجراء التعديلات المناسبة عن طريق قطع أو الرملي البلاستيك للسماح وضع سلس وإزالة حوض الصيد من الجسم فخ. إن وضع حوض الصيد سيؤمن فلتر حبوب اللقاح في مكانه ولا يمكن إزالته حتى تتم إزالة حوض الصيد، ولا يمكن إدخال فلتر حبوب اللقاح أثناء وجود حوض الصيد.
    ملاحظة: إذا تم وضع خلايا متعددة بالقرب من بعضها البعض، وتوفير كل خلية مع مزيج لون فريد من الجسم فخ، وحوض الصيد وهياكل تصفية حبوب اللقاح بالإضافة إلى نشر خلايا النحل مع التوجه المتنوعة سوف تساعد العمال العائدين العثور على أعشاشها.

3. إعداد مستعمرة النحل بامبل

  1. توقف عن تغذية حبوب اللقاح 24 ساعة قبل نشر المستعمرات. وهذا سوف يسبب العمال لاستخدام ما يصل أي حبوب اللقاح المخزنة وتحفيزهم على مغادرة العش بحثا عن حبوب اللقاح.
  2. إعداد الجسم فخ خلية للتثبيت عن طريق إدراج إدراج إغلاق فخ في فتحة التصفية لمنع النحل من الهروب أثناء تثبيت فخ.
  3. العمل تحت الضوء الأحمر لمنع النحل من الطيران، ورفع مربع عش البلاستيك من الصندوق الخارجي من الورق المقوى.
  4. حدد موقع مدخل العش البلاستيكي في الجزء الأمامي من العش. هناك نوعان من أنماط الدخول اعتمادا على المورد عش: صناديق على غرار كوبرت (الخطوة 3.5) وصناديق على غرار Biobest (الخطوة 3.6).
  5. بالنسبة لمداخل خلية النحل على غرار كوبرت ، قم بتركيب فخ حبوب اللقاح على مدخل العش عن طريق سحب علامة التبويب المدخل حتى تفتح فتحتا المدخل.
    1. أدخل أنبوبي فخ حبوب اللقاح في ثقوب المدخل ، مما يضمن أن منخل فخ حبوب اللقاح في الأسفل. ادفع برفق لأسفل على علامة التبويب المدخل البلاستيكي لتأمين فخ حبوب اللقاح في مكانه.
  6. لتثبيت فخ حبوب اللقاح في مداخل الخلية على غرار Biobest ، استخدم مفك رأس مسطح لابعاد جهاز المدخل البلاستيكي بلطف من مربع العش. إدراج فخ حبوب اللقاح في الثقوب مدخل العش حتى فخ حبوب اللقاح هو بحزم ضد العش (الشكل 1E).
    1. تأمين فخ إلى العش باستخدام الشريط أو الغراء الجاف السريع حيث اعتراض الاتصالات مربع عش إذا لزم الأمر.
  7. أعد صندوق العش البلاستيكي إلى صندوق الورق المقوى. قد تحتاج إلى قطع الورق المقوى بعيدا لاستيعاب فخ حبوب اللقاح.

4. نشر الأعشاش

  1. ضع صناديق العش في منطقة الدراسة. توفير غطاء للحماية من هطول الأمطار ومرسى للرياح لأنها يمكن أن تؤثر سلبا على نوعية وكمية حبوب اللقاح التي يتم جمعها. توفير خلايا النحل الموضوعة في الدفيئات بغطاء شمسي كاف للحد من ارتفاع درجة الحرارة.
  2. إزالة إدراج إغلاق فخ من الجسم فخ للسماح للنفس العلف بحرية بحيث يمكن للأعلاف توجيه أنفسهم مع المنطقة المحيطة بها وموقع عشهم. يجب أن يكتمل وقت الرحلة التوجيهية في 24 ساعة في ظل الظروف العادية.

5. جمع حبوب اللقاح

  1. لإشراك الفخ، قم بتمرير فلتر حبوب اللقاح إلى فتحة الفلتر، مع ضمان وضعه في مكانه بشكل آمن.
  2. تثبيت حوض الصيد عن طريق الانزلاق على الجسم فخ من الجبهة حتى يتم إغلاقه بالكامل. إذا كان حوض الصيد فضفاضة بشكل مفرط أو يقع قبالة الجسم فخ، استخدم الشريط المطاطي لتأمينه إلى الجسم فخ.
  3. مراقبة النحل دخول والخروج من فخ حبوب اللقاح في أول نشر لضمان ثقوب مرشح حبوب اللقاح كبيرة بما يكفي لاستيعاب النحل.
    1. إذا كان العمال غير قادرين على المرور من خلال فلتر حبوب اللقاح، قم بإزالة الفلتر ثم استخدم وحدات الحفر الأكبر من 3/16 بوصة (0.476 سم) لزيادة أحجام الثقوب. القيام بذلك بطريقة متتابعة، وزيادة قطر ثقب 1/32 في. (0.079 سم) في كل مرة، والثقوب التي هي كبيرة جدا لن جمع أي حبوب اللقاح.
    2. بمجرد أن يتمكن النحل من المرور عبر الفلتر ، استمر في مراقبة المدخل لضمان إزالة حبوب اللقاح عند العودة.
      ملاحظة: النحل يجب أن يكون بعض صعوبة في التحرك على الرغم من ثقوب تصفية حبوب اللقاح، وخاصة في المرات القليلة الأولى التي تمر من خلال. إذا كانت تمر بسهولة جدا، قد لا يتم طرد حبوب اللقاح من corbiculae.
  4. بعد الفترة المحددة لجمع حبوب اللقاح، الشريحة وإزالة حوض الصيد من الجسم فخ.
  5. معالجة الأحمال حبوب اللقاح وفقا للتصميم التجريبي الخاص بك.
  6. إزالة مرشح حبوب اللقاح للسماح للعمال بالعلف بحرية حتى الفترة التالية من جمع حبوب اللقاح. قد يبقى جسم الفخ ملتصقا بالخلية طوال مدة التجربة.
    ملاحظة: قد تشارك الفخاخ حبوب اللقاح لطالما يرغب الباحث لجمع حبوب اللقاح من مستعمرة. ومع ذلك ، فإن نشر فخاخ حبوب اللقاح لأكثر من 24 ساعة في أسبوع قد يؤدي إلى مجاعة الحضنة في خلية وتؤخر تطور المستعمرة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تم اختبار ثمانية تصاميم مختلفة لمرشح حبوب اللقاح لتحديد فعاليتها وكفاءتها في إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من العاملين في النحل العائدين. وكانت جميع التصاميم ناجحة في إزالة ما لا يقل عن حمولة واحدة حبوب اللقاح القشرية من مزور العائدين. ومع ذلك، تبين أن بعض العمال يبطئون من مغادرة الخلية أو دخولها أو فشلوا في إزالة أحمال حبوب اللقاح(الجدول 1). تم اختبار فخاخ حبوب اللقاح مع مرشحات مختلفة بشكل متسلسل على 4 مستعمرات تربى في المختبر من B. huntii Greene العلف على التاناسيتيفوليا Phacelia نمت في الدفيئات الزراعية لما مجموعه تراكمي من 138.5 ح و 229 حمولة حبوب اللقاح القشرية (الجدول 1) التي تم جمعها على مدى فترة 7 أيام (3/2/16\u20123/8/16). ووضعت كاميرات الفيديو أمام مداخل العش بينما كانت فخاخ حبوب اللقاح تعمل على تسجيل نشاط الأعلاف. تم تصميم مدخل الفخ عن طريق التجربة والخطأ خلال تلك الفترة. تم جمع 52 ساعة من المراقبة بالفيديو و 142 حمولة حبوب اللقاح القشرية خلال فترة الاختبار (الجدول 1). تم حساب الكفاءة عن طريق قسمة عدد أحمال حبوب اللقاح القشرية التي تم جمعها من خلال عدد الأعلاف المحملة بحبوب اللقاح التي مرت عبر فلتر. وتراوحت كفاءة تصميم مرشح حبوب اللقاح من 2\u201258.9٪ من حمولات حبوب اللقاح القشرية الكاملة التي تمت إزالتها. تمت إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من الساقين وسقطت ككريات متماسكة من حبوب اللقاح في حوض الصيد. وبسبب هذا الميل لإزالة الأحمال القشرية كبيليه ، كانت إزالة حمولة حبوب اللقاح القشرية الجزئية غير شائعة ، ولكن قد تم احتساب بعض الأحمال الجزئية كإزالة كاملة لأننا لم نتمكن من التحقق من أن بعض حبوب اللقاح بقيت في القشرية بعد دخول النحلة العش. فتحات التصفية العامة التي كانت دائرية تحسين جمع حبوب اللقاح وحركة العمال في بيئة العش. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تصاميم التصفية التي أثارت الهياكل التي امتدت بعيدا عن مربع العش حسنت أيضا إزالة حبوب اللقاح من الساقين الخلفيتين للأعلاف. في دراسة ميدانية سابقة باستخدام تصميم فلتر سابق ، كان متوسط وزن حبوب اللقاح التي تم جمعها بعد 24 ساعة من الجمع 1.017 غرام على مدى 11 فترة جمع خلية في اليوم. كان هناك تباين كبير (0.22\u20122.94 غرام في اليوم) بين الكتلة الإجمالية لحبوب اللقاح التي تم جمعها من كل عش. تمثل هذه القيم نطاق كتلة متوقع يمكن جمع حبوب اللقاح باستخدام هذه الطريقة. التصميم النهائي في ملف الطباعة فخ حبوب اللقاح التحميل هو تصميم رقم 8، مدخل فخ دائري مع حواف مرتفعة.

Figure 1
الشكل 1: فخ حبوب اللقاح التي شنت على خلية النحل تلعثم. (أ) منظر أمامي لفخ حبوب اللقاح حيث يهبط العمال ويسافرون عبر المنخل نحو فلتر حبوب اللقاح. (ب) عرض الخلفي من فخ حبوب اللقاح تجميعها تظهر حواف مخدد من الجسم فخ التي تسمح للحوض الصيد على الانزلاق وإرفاق. (ج) منظر جانبي لفخ حبوب اللقاح المجمعة التي تظهر شق مرشح حبوب اللقاح الذي يسمح بوضع فلتر حبوب اللقاح في جسم الفخ وتأمينه بواسطة حوض الصيد. (D) عرض أسفل الجسم فخ مع مرشح حبوب اللقاح إدراجها، منخل تمكن الأحمال حبوب اللقاح القشرية لتقع في حوض الصيد ويقيد العمال من الوصول إلى حبوب اللقاح التي تم جمعها. (E) عرض جانبي لفخ حبوب اللقاح المجمعة المرفقة إلى مربع عش. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: الآلية التي تتم من خلالها إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية من أرجل العمال. (أ) عرض جانبي لعامل وحجمه النسبي إلى فخ حبوب اللقاح المجمعة. (ب) منظر جانبي للعامل يقترب من ثقب فلتر حبوب اللقاح. (ج) منظر جانبي للعامل الذي يمر عبر ثقب فلتر حبوب اللقاح مما يجبر أحمال حبوب اللقاح القشرية على الاتصال بالتصفية والسطح البطني للبطن. (D) عرض الخلفية للعامل يمر عبر ثقب مرشح حبوب اللقاح مما اضطر الأحمال حبوب اللقاح القشرية للاتصال مرشح وسطح البطن من البطن. (ه)عرض الخلفي للعامل يمر عبر ثقب مرشح حبوب اللقاح مرة واحدة وقد جردت الأحمال حبوب اللقاح القشرية من corbiculae وإسقاط من خلال منخل وإلى حوض الصيد، و (F) عرض الجانب من عامل يمر عبر ثقب مرشح حبوب اللقاح مرة واحدة وقد جردت الأحمال حبوب اللقاح القشرية من corbiculae وإسقاط من خلال منخل وإلى حوض الصيد.

الإجماليات التراكمية مراقبة الفيديو
معرف التصميم شكل المدخل النشر (ساعات) الأحمال حبوب اللقاح القشرية التي تم جمعها معدل التحصيل (حمولات حبوب اللقاح/ الساعة) الملاحظة (ساعات) الأحمال حبوب اللقاح القشرية التي تم جمعها حبوب اللقاح الأعلاف الكفاءة الفردية* الكفاءة الكلية**
1 ماس 1 1 1 1 1 9 0.11 5.56%
2 ماس 3.5 2 0.57 3.5 2 50 0.04 2.00%
3 مربع 4.5 2 0.44 4.5 2 2 1 50.00%
4 دائرة 9.5 7 0.74 - - - - -
5 دائرة 17.5 10 0.57 5.75 5 23 0.22 10.87%
6 دائرة 18 36 2 13 35 54 0.65 32.41%
7 دائرة 49.5 48 0.97 6.25 11 17 0.65 32.35%
8 دائرة 35 123 3.51 18 86 73 1.18 58.90%
مجموع 138.5 229 - 52 142 228 - -
* متوسط عدد أحمال حبوب اللقاح القشرية التي تم جمعها من الأعلاف حبوب اللقاح العائدة.
**النسبة المئوية لإجمالي حمولات حبوب اللقاح القشرية التي تم جمعها من الأعلاف العائدة (فردي/2).

الجدول 1: جدول موجز لمجموع ساعات النشر، وأحمال حبوب اللقاح القشرية التي تم جمعها، ومعدل التجميع إلى جانب الساعات، وعدد الأعلاف حبوب اللقاح، والكفاءة الفردية والإجمالية التي تم التحقق منها من خلال لقطات الفيديو.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يمكن أن تسمح مجموعة حبوب اللقاح من مداخل مستعمرة النحل المتلعثم بمجموعة متنوعة من الدراسات البيئية والزراعية. تحديد مصادر الأزهار التي النحل تلعثم جمع حبوب اللقاح يوفر معلومات قيمة والبصيرة في تنوع النباتات التي تسهم في النظام الغذائي العام للمستعمرة19. تحديد مصدر حبوب اللقاح له آثار على كل من الإنتاج الزراعي ودراسات خدمات النظام الإيكولوجي في الأراضي البرية12،20. من خلال جمع أحجام عينات كبيرة نسبيا من أحمال حبوب اللقاح القشرية ، يمكن للباحثين تحديد ما إذا كان النحل التلعثم يبحثون عن المحصول المستهدف الذي تم نشرهم من أجله21، مكونات مهمة أخرى من النظام الغذائي للنحل8، ويفضل العلف لأنواع محددة داخل منطقة7. أتمتة جمع حبوب اللقاح من مستعمرات النحل تلعثم باستخدام فخ حبوب اللقاح سوف تسمح لدراسات موسعة من الأعلاف النحل تلعثم والتغذية والتعرض للمبيدات الحشرية.

إزالة اليد من حبوب اللقاح من النحل، والتي تم استخدامها لغالبية الدراسات التي تحقق في تفضيلات حبوب اللقاح النحل تلعثم، هو الوقت والعمالة الكثيفة10. في المقابل ، جمعت المجموعة السلبية من حبوب اللقاح باستخدام تصميم فخ حبوب اللقاح أكثر من 200 حمولة حبوب اللقاح القشرية من أربع مستعمرات على مدار فترة أسبوع واحد. وهكذا، تسمح هذه الطريقة للباحثين بجمع حبوب اللقاح من خلايا متعددة عبر مواقع مختلفة مما يزيد من جهود أخذ العينات والمتانة الإحصائية للدراسات المستقبلية.

لتطوير وتحسين تصاميم فلتر حبوب اللقاح ، كان تسجيل الفيديو لعمال النحل الذين يمرون عبر آلية الفخ ضروريا. لاحظنا أنه عندما تمر نحلة تلعثم من خلال مساحة ضيقة ، تمتد الساقين الخلفيتين خلف وتحت بطنها(الشكل 2C\u2012E). وقد أدت مراقبة هذا السلوك إلى تغييرات في تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد واختبار التجربة والخطأ لفلاتر حبوب اللقاح(الجدول 1). ويوصى باستخدام تسجيلات الفيديو للمراقبة عند نشر الفخاخ قبل بدء التجربة الرسمية لضمان أن الفخاخ تعمل بشكل صحيح وفعال بحيث يمكن إجراء تعديلات إذا لزم الأمر. لحساب الاختلافات في حجم الجسم سواء داخل الخلية وبين خلايا النحل وأهداف الدراسة، يمكن أن تختلف حجم مدخل فخ. لاحظنا أن ضبط مدخل الفخ للسماح للأعلاف الأكبر بالخروج ودخول الخلية وفر الحد الأدنى من التعطيل لأنشطة الأعلاف والكفاءة المعقولة (>50٪) إزالة أحمال حبوب اللقاح القشرية. يتم تعديل البلاستيك المطبوع ثلاثي الأبعاد بسهولة باستخدام الأدوات اليدوية ويمكن التلاعب بتصاميم الطباعة لمشاريع محددة أو مع تغيير تصاميم مدخل الصندوق18.

القيود المفروضة على هذه الطريقة هي أن تصاميم فلتر حبوب اللقاح هي فريدة من نوعها لأنواع النحل تلعثم التي يجري أخذ عينات. وتستخدم هذه الطريقة حجما موحدا من ثقوب المدخل التي قد تقيد، من الناحية النظرية، الأفراد الأكبر حجما في العش من الأعلاف والعمال الأصغر حجما الذين قد لا يتم أخذ عينات من العلف؛ ومع ذلك، سمح تصميمنا للعمال الكبار بالمرور ولم نحدد الكفاءة بناء على حجم الجسم. تم تصميم التصميم المتاح للتحميل على متوسط حجم العمال B. huntii (3.22 مم عرض الصدر22)، وبالتالي التي تحتاج إلى توسيع كما هو موضح للعمال من B. نفاد الصبر (3.38 ملم23) أو B. terrestris (4.77 ملم24). في دراسة واحدة باستخدام B. terrestris, لوحظ أكبر الأفراد لجمع حبوب اللقاح في كثير من الأحيان من العمال الأصغر25; ومع ذلك ، لم يجد العمل اللاحق أي ارتباط في حجم العامل وتواتر رحلات أعلاف حبوب اللقاح للنحلة B. bumble في أمريكا الشمالية ينفادصبره 26،27،28. بالإضافة إلى ذلك، قد يختلف حجم العامل طوال الموسم12،وبالتالي ينبغي فحص مرشحات حبوب اللقاح بانتظام للتأكد من أن جمع حبوب اللقاح يحدث بكفاءة. وسيكون فهم الأنواع ذات الاهتمام والمسائل البحثية المحددة التي يجري تناولها أمرا حاسما في تقييم فائدة تصميم الفخ هذا على أساس كل حالة على حدة.

كانت الاستجابات السلوكية التي أظهرها الأعلاف العائدة إلى وجود مصائد حبوب اللقاح المشاركة متغيرة. وشملت هذه: '1' العمال الذين يتكيفون مع الجهد الإضافي اللازم لإعادة دخول بيئة العش، '2' العمال الذين يحاولون المرور عبر الفلتر، '3' العمال الذين يحاولون الالتفاف على فتحة الفلتر، وبدلا من ذلك يمرون عبر منخل جسم الفخ، و'4' العمال الذين يتجنبون الفلتر والتحول إلى جمع الرحيق ونقله إلى عش النحل من خلال فتحات التهوية على طول الجزء السفلي من صندوق العش. وقد لوحظت الأعلاف النحل تلعثم في محاولة للعثور على مداخل بديلة للخلية في دراسة سابقة لهذا النوع29 حتى عندما لا يتم حظر مداخل العش. في حين لوحظت هذه الاستجابات كانت غير شائعة بما فيه الكفاية أننا لم نحدد نسبة الأعلاف الذين غيروا السلوك بسبب وجود الفخ ، إلا أن معظم النحل تأقلم مع الفخاخ بعد وقت قصير من نشر الفخ.

وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه الطريقة تكييف التصاميم القائمة لأنواع النحل الأخرى المنتجة تجاريا ، ولا سيما B. terrestris و B. نفاد الصبر التي تستخدم في المقام الأول للتلقيح من محاصيل الدفيئة في جميع أنحاء العالم19. استخدام هذه الفخاخ حبوب اللقاح على خلايا النحل التجارية في مواقع خارج نطاقها الأصلي سوف تسمح للباحثين لتحديد ما التداخلات المتخصصة والتفاعلات التنافسية قد تحدث مع الأنواع بومبوس الأصلي30,31.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

نشكر كولبي كاربنتر وسبنسر ماتياس على مساعدتهما في تصميم الطباعة ثلاثية الأبعاد. نشكر إلين كلينغر على المساعدة في إنتاج الأرقام الفوتوغرافية وجوناثان ب. كوخ على تقديم المساعدة في التنقيحات. تم توفير التمويل من قبل وزارة الزراعة الأمريكية -ARS-تلقيح بيولوجيا الحشرات وإدارتها ووحدة أبحاث المنهجيات.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MakerBot Replicator+ MakerBot Model PABH65
MakerBot Tough Material PLA Filament various colors
Nest Box Biobest Not sold publicly without bee purchase

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Michener, C. D. The bees of the world. , JHU press. (2000).
  2. Corbet, S. A., Williams, I. H., Osborne, J. L. Bees and the pollination of crops and wild flowers in the European Community. Bee world. 72 (2), 47-59 (1991).
  3. Cameron, S. A., et al. Patterns of widespread decline in North American bumble bees. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (2), 662-667 (2011).
  4. Goulson, D., Nicholls, E., Botías, C., Rotheray, E. L. Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 347 (6229), 1255957 (2015).
  5. Jha, S., Stefanovich, L. E. V., Kremen, C. Bumble bee pollen use and preference across spatial scales in human-altered landscapes. Ecological Entomology. 38 (6), 570-579 (2013).
  6. Thomson, D. Competitive interactions between the invasive European honey bee and native bumble bees. Ecology. 85 (2), 458-470 (2004).
  7. Kleijn, D., Raemakers, I. A retrospective analysis of pollen host plant use by stable and declining bumble bee species. Ecology. 89 (7), 1811-1823 (2008).
  8. Harmon-Threatt, N. H., Kremen, C. Bumble bees selectively use native and exotic species to maintain nutritional intake across highly variable and invaded floral resource pools. Ecological Entomology. 40, 471-478 (2015).
  9. Harmon-Threatt, N. H., Valpine, P., Kremen, C. Estimating resource preferences of a native bumblebee: the effects of availability and use-availability models on preference estimates. Oikos. , (2016).
  10. Martin, A. P., Carreck, N. M. L., Swain, J. L., Goulson, D. A modular system for trapping and mass-marking bumblebees: applications for studying food choice and foraging range. Apidologie. 37, (2006).
  11. Saifuddin, M., Jha, S. Colony-level variation in pollen collection and foraging preferences among wild-caught bumble bees. (Hymenoptera: Apidae). Environmental Entomology. 42 (2), 393-401 (2014).
  12. Heinrich, B. Bumblebee Economics. , Harvard University Press. (2004).
  13. Leonhart, S. D., Bluthgen, N. The same, but different: pollen foraging in honeybee and bumblebee colonies. Apidologie. 43, (2012).
  14. Kriesell, L., Hilpert, A., Leonhardt, S. D. Different but the same: bumblebee species collect pollen of different plant sources but similar amino acid profiles. Apidologie. 48, 102-116 (2017).
  15. Al-Tikrity, W. S., Benton, A. W., Hillman, R. C., Clarke, W. W. The relationship between the amount of unsealed brood in honeybee colonies and their pollen collection. Journal of Apicultural Research. 11 (1), 9-12 (1972).
  16. Spaethe, J., Weidenmüller, A. Size variation and foraging rate in bumblebees (Bombus terrestris). Insectes Sociaux. 49 (2), 142-146 (2002).
  17. Goodwin, R. M., Perry, J. H. Use of pollen traps to investigate the foraging behaviour of honey bee colonies in kiwifruit. New Zealand Journal of Crop and Horticulture Science. 20 (1), 23-26 (1992).
  18. Chua, C. K., Leong, K. F. 3D PRINTING AND ADDITIVE MANUFACTURING: Principles and Applications (with Companion Media Pack) of Rapid Prototyping. , World Scientific Publishing Co Inc. (2014).
  19. Kearns, C. A., Inouye, D. W. Techniques for Pollination Biologists. , University Press of Colorado. (1993).
  20. Velthuis, H. H., van Doorn, A. A century of advances in bumblebee domestication and the economic and environmental aspects of its commercialization for pollination. Apidologie. 37 (4), 421-451 (2006).
  21. Moisan-Deserres, J., Girard, M., Chagnon, M., Fournier, V. Pollen loads and specificity of native pollinators of lowbush blueberry. Journal of Economic Entomology. 107 (3), 1156-1162 (2014).
  22. Medler, J. T. A nest of Bombus huntii Greene (Hymenoptera: Apidae). Entomological News. 70, 179-182 (1959).
  23. Husband, R. W. Observation on colony of bumblebee species (Bombus spp). Great Lakes Entomologist. 10, 83-85 (1977).
  24. Buttermore, R. E. Observations of successful Bombus terrestris (L), (Hymenoptera: Apidae) colonies in Southern Tasmania. Australian Journal of Entomology. 36, 251-254 (1997).
  25. Goulson, D., Peat, J., Stout, J. C., Tucker, J., Darvill, B. Can alloethism in workers of the bumblebee, Bombus terrestris, be explained in terms of foraging efficiency. Animal Behaviour. 64 (1), 123-130 (2002).
  26. Couvillon, M. J., Jandt, J. M., Duong, N. H. I., Dornhaus, A. Ontogeny of worker body size distribution in bumble bee (Bombus impatiens) colonies. Ecological Entomology. 35 (4), 424-435 (2010).
  27. Russell, A. L., Morrison, S. J., Moschonas, E. H., Papaj, D. R. Patterns of pollen and nectar foraging specialization by bumblebees over multiple timescales using RFID. Scientific Reports. 7 (1), 1-13 (2017).
  28. Hagbery, J., Nieh, J. C. Individual lifetime pollen and nectar foraging preferences in bumble bees. Naturwissenschaften. 99 (10), 821-832 (2012).
  29. Baur, A., Strange, J. P., Koch, J. B. Foraging economics of the Hunt bumble bee, a viable pollinator for commercial agriculture. Environmental Entomology. 48 (4), 799-806 (2019).
  30. Winter, K., et al. Importation of non-native bumble bees into North America: potential consequences of using Bombus terrestris and other non-native bumble bees for greenhouse crop pollination in Canada, Mexico, and the United States. San Francisco. 33, (2006).
  31. Ruz, L., Herrera, R. Preliminary observations on foraging activities of Bombus dahlbomii and Bombus terrestris (Hym: Apidae) on native and non-native vegetation in Chile. Acta Horticulturae. 561, 165-169 (2001).

Tags

علم الأحياء، العدد 161، بومبوس،فخ حبوب اللقاح، الطباعة ثلاثية الأبعاد، أخذ العينات غير القاتلة، أعلاف حبوب اللقاح
A 3D فخ حبوب اللقاح المطبوعة للنحلة تلعثم (<em>بومبوس</em>) مداخل خلية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Judd, H. J., Huntzinger, C.,More

Judd, H. J., Huntzinger, C., Ramirez, R., Strange, J. P. A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee (Bombus) Hive Entrances. J. Vis. Exp. (161), e61500, doi:10.3791/61500 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter