Summary
Wir stellen einen nicht-tödlichen und automatisierten Mechanismus vor, um Pollen von Hummelarbeitern (Bombus) zu sammeln, die zu einem Bienenstock zurückkehren. Anleitungen zur Herstellung, Vorbereitung, Installation und Verwendung der Geräte sind enthalten. Durch die Verwendung von 3D-gedruckten Objekten war die Änderung des Designs zeitnah, effizient und ermöglichte eine schnelle Bearbeitungszeit für das Testen.
Abstract
Um die Pflanzenquellen zu überprüfen, aus denen Hummeln nach Pollen suchen, müssen Individuen gesammelt werden, um ihre korvikulären Pollenlasten für die Analyse zu entfernen. Dies geschieht traditionell, indem Futtersucher an Nesteingängen oder an Blumen genetzt, die Bienen auf Eis gekühlt und dann die Pollenlasten mit einer Pinzette oder einer Bürste von den Corbiculae entfernt wurden. Diese Methode ist zeit- und arbeitsintensiv, kann das normale Futtersuchverhalten verändern und zu Stichvorfällen für den Arbeiter führen, der die Aufgabe ausführt. Pollenfallen, wie sie bei Honigbienenstöcken verwendet werden, sammeln Pollen, indem sie korvikuläre Pollenlasten von den Beinen der Arbeiter entfernen, während sie durch Bildschirme am Nesteingang gehen. Fallen können eine große Menge Pollen von zurückkehrenden Futterbienen mit minimalem Arbeitsaufwand entfernen, aber bis heute ist keine solche Falle für die Verwendung mit Hummelvölkern verfügbar. Arbeiter innerhalb einer Hummelkolonie können in der Größe variieren, was die Größenauswahl der Eingänge schwierig macht, diesen Mechanismus an kommerziell aufgezogene Hummelstöcke anzupassen. Mit Hilfe von 3D-Druck-Designprogrammen haben wir eine Pollenfalle erstellt, die erfolgreich die korvikulären Pollenlasten von den Beinen der zurückkehrenden Hummelsucher entfernt. Diese Methode reduziert signifikant die Zeit, die Forscher benötigen, um Pollen von Hummelsuchern zu sammeln, die in die Kolonie zurückkehren. Wir präsentieren das Design, die Ergebnisse der Pollenentfernungseffizienztests und schlagen Den Forschern Bereiche für Modifikationen vor, um Fallen an eine Vielzahl von Hummelarten oder Nistkastendesigns anzupassen.
Introduction
Hummeln (Bombus spp.) sind große robuste Insekten, die in den gemäßigten, alpinen und arktischen Regionen der Welt vorkommen1. Sie sind wichtig für Pflanzengemeinschaften und bieten einen wichtigen Bestäubungsdienst für die landwirtschaftlichen Kulturen, die sie besuchen2. Der jüngste Rückgang der Häufigkeit und Verbreitung mehrerer Arten hat ihre Bedeutung als Bestäuber in den Vordergrund des öffentlichen Bewusstseins gerückt3. Forscher haben mehrere Stressfaktoren identifiziert, die wahrscheinlich zum Bevölkerungsrückgang beitragen, einschließlich eines Mangels an vielfältigen und reichlich vorhandenen Blütenressourcen, auf denen Hummeln nachFutter suchen 4. Die Identifizierung, aus welchen Pflanzenarten Hummeln suchen, ermöglicht es Forschern und Landmanagern zu verstehen, wie Hummeln auf Veränderungen der Ressourcenverfügbarkeit, des Wettbewerbs und anthropogener Störungen reagieren können5,6.
Studien, die die Pollenfutterpräferenzen von Hummeln untersuchen, werden oft von Forschern durchgeführt, die einzelne Bienen fangen, die nach Blumen suchen, und dann die korvikulären Pollenlasten von Exemplaren zur weiteren Verarbeitung und Identifizierung entfernen7,8,9,10. Während diese Methode einen Einblick gibt, wie eine Art oder eine Ansammlung von Hummelarten die Ressourcen in einem Gebietnutzt 7, ist es zeitintensiv und potenzielle Unterschiede in den Präferenzen zwischen Bienenstöcken können ohne zusätzliche molekulare Analysen nicht erkannt werden, um die Ursprungskolonie der Futterbiene11zu identifizieren.
Für einige Studien zur Dynamik der Nahrungssuche ist es wünschenswert, die Studien an einzelnen Kolonien durchzuführen; Wilde Hummelnester befinden sich jedoch im Allgemeinen unterirdisch oder am Boden, was es schwierig macht, sie zu finden12. Kommerziell hergestellte Hummelstöcke bieten Forschern einen besseren Zugang und eine bessere experimentelle Kontrolle, und die Entfernung von Pollen von Arbeitern wird immer noch in erster Linie durchgeführt, indem Sammler gefangen werden, wenn sie zum Bienenstock zurückkehren, und ihre korvikulären Pollenlasten manuell entfernen13,14. Die Entfernung von Pollen von Hand aus der Corbicula einer Biene ist zeitintensiv mit einem geringen stündlichen Pollenertrag, insbesondere an Bienenstockeingängen, wo die Rate der zurückkehrenden Pollensucher niedrig sein kann. Darüber hinaus kann das manuelle Entfernen von Pollen von Bienen zu Stichen von gestörten Arbeitern führen.
Pollenfallen werden seit Jahrzehnten zur experimentellen Entfernung von Pollen von Honigbienen verwendet15; Eine passive Methode zur Entfernung von Pollen von Hummeln wurde jedoch nicht entwickelt. Das Haupthindernis bei der Entwicklung eines Mechanismus zur Entfernung von Pollen von zurückkehrenden Sammlerhummeln ist die große Variation der Arbeitergrößen, die in einer Hummelkolonie existieren16. Honigbienenpollenfallen sind vor allem deshalb wirksam, weil die Größe der Honigbienenarbeiter nicht sehr unterschiedlich ist. Darüber hinaus erfordern diese Fallen nach der Installation nur geringfügige Manipulationen und erfordern nicht, dass Bienen geopfert werden17. Dies wird durch Siebe oder Kunststoffoberflächen erreicht, die den Pollen von den Hinterbeinen der Arbeiter entfernen, wenn sie in den Bienenstock zurückkehren. Diese Fallen entfernen nur einen Teil der Pollenlasten von zurückkehrenden Sammlern, und die verschiedenen Designs dieser fallen zu unterschiedlichen Wirkungsgraden bei der Pollensammlung. Wenn der Pollen von den Bienenbeinen entfernt wird, fällt er durch ein Sieb und in ein Auffangbecken, zu dem die Bienen keinen Zugang haben, so dass der Forscher ihn mit nur geringfügigen Störungen des Bienenstocks entfernen kann.
Der Zweck der vorliegenden Studie ist es, die Techniken, die zum Sammeln von Pollen aus Honigbienenstöcken verwendet werden, anzupassen und sie unter Verwendung von 3D-gedruckten Strukturen auf Hummelnester anzuwenden und die Fallendesigns an Kolonien von Bombus huntiizu testen. Der Designprozess folgte den Annahmen, dass die Fallen kostengünstig herzustellen und an eine Vielzahl von Hummelarten angepasst werden sollten, den Bienen nur minimalen Schaden oder Störungen zufügen sollten und dass die Rate der Pollenentfernung die Pollenentnahme an der Hand übersteigen sollte. Die dreidimensionale Drucktechnologie ist vielseitig, leicht zugänglich und ein kostengünstiges Werkzeug, mit dem Forscher Objekte für bestimmte Zwecke replizieren und modifizieren können18. Die hier vorgestellte Technik weist den Anwender an, Pollenfallen zu bauen und an handelsüblichen Hummelvölkern zu befestigen. Die Fallen sind nicht für den Einsatz bei wilden Kolonien ausgelegt. Diese Fallen entfernen passiv die korvikulären Pollenlasten von den Hinterbeinen pollentragender Hummeln, wenn sie zu ihren Nistkästen zurückkehren.
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Protocol
1. Pollenfallenstrukturen drucken
- Laden Sie die entsprechende STL-Datei für den Nistkasten herunter, in dem Hummeln nisten (z. B. Bienenstöcke im Biobest- oder Koppert-Stil, https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). Die Dateien sind für die Öffentlichkeit verfügbar, kostenlos zum Herunterladen und Ändern durch den Endbenutzer.
- Öffnen Sie die STL-Datei im Druckerprogramm. Befolgen Sie die Anweisungen des Druckerherstellers, um die vier Trap-Komponenten zu erstellen.
HINWEIS: Warten Sie ca. 3 h für den Druck des Fallkörpers, 2 h für den Druck des Auffangbeckens und jeweils 30 Stunden für den Druck des Filters und des Trap-Verschlusseinsatzes. Die Gehäusegröße der Falle beträgt 6 cm x 3,8 cm x 7 cm.
2. Pollenfallenmontage
- Entfernen Sie die mit dem Fangkörper und dem Auffangbecken bedruckten Stützstrukturen, einschließlich derjenigen der Siebstruktur des Fangkörpers (Abbildung 1).
- Verwenden Sie einen 3/16 Zoll (0,476 cm) Bohrer, der in einem Handbohrer montiert ist, um alle Kunststoffstränge zu entfernen, die die erhöhten Kanten des Pollenfilters überqueren und eine Biene daran hindern könnten, sich durch die Filterlöcher zu bewegen. Verwenden Sie eine Schneideklinge und Schleifpapier, um Unebenheiten oder erhöhte Kanten auf der flachen Seite des Pollenfilters auszugleichen.
- Legen Sie den Pollenfilter in den Fangkörper, indem Sie den Kunststofffilter vorsichtig durch eine Seite des Fallenkörpers drücken. Der Filter passt nur auf eine Weise, da die linke Seite der Falle eine größere Öffnung hat, um den Durchgang der erhöhten Filterkegel aufzunehmen.
- Wenn die seitlichen Schlitze zu klein sind, als dass der Pollenfilter reibungslos durchrutschen könnte, kratzen Sie mit einem Rasierer oder einem anderen Werkzeug, das kleine Teile des Kunststoffs auf einmal entfernen kann, genügend Plastik vom Schlitz im Fallenkörper weg. Stellen Sie sicher, dass der Pollenfilter sicher sitzt und nicht mehr als 2 mm Abstand zwischen Pollenfilter und Fangkörper hat.
- Befestigen Sie das Auffangbecken am Fangkörper, indem Sie die erhöhten Kanten an der Unterseite des Fangkörpers in die Nut auf der Oberseite des Auffangbeckens schieben. Das Auffangbecken sollte direkt unter dem Siebbereich des Fangkörpers positioniert werden (Abbildung 1A\u2012E).
- Nehmen Sie geeignete Änderungen vor, indem Sie den Kunststoff schneiden oder schleifen, um eine reibungslose Platzierung und Entfernung des Auffangbeckens vom Fangkörper zu ermöglichen. Durch die Platzierung des Auffangbeckens wird der Pollenfilter an Ort und Stelle gesichert, und er kann nicht entfernt werden, bis das Auffangbecken entfernt ist, noch kann der Pollenfilter eingeführt werden, während das Auffangbecken vorhanden ist.
HINWEIS: Wenn mehrere Bienenstöcke nahe beieinander platziert sind, hilft es den zurückkehrenden Arbeitern, ihre Nester mit einer einzigartigen Farbkombination aus Fallenkörper, Auffangbecken und Pollenfilterstrukturen auszustatten und zusätzlich Bienenstöcke mit unterschiedlicher Ausrichtung einzusetzen.
3. Hummelvolk Vorbereitung
- Stoppen Sie die Pollenfütterung 24 \ u201248 h, bevor Sie Kolonien einsetzen. Dies führt dazu, dass die Arbeiter alle gespeicherten Pollen verbrauchen und sie dazu anregen, das Nest auf der Suche nach Pollen zu verlassen.
- Bereiten Sie den Beutenfallekörper für die Installation vor, indem Sie einen Fallenverschlusseinsatz in den Filterschlitz einführen, um zu verhindern, dass Bienen während der Installation der Falle entweichen.
- Arbeiten Sie unter rotem Licht, um zu verhindern, dass die Bienen fliegen, heben Sie den Plastiknistkasten aus dem Pappaußenkasten.
- Suchen Sie den Eingang des Plastiknestes an der Vorderseite des Nestes. Je nach Nestanbieter gibt es zwei Arten von Eingängen: Koppert-Boxen (Schritt 3.5) und Biobest-Boxen (Schritt 3.6).
- Für Bienenstockeingänge im Koppert-Stil montieren Sie die Pollenfalle am Nesteingang, indem Sie an der Eingangslasche hochziehen, bis beide Eingangslöcher geöffnet sind.
- Führen Sie die beiden Röhren der Pollenfalle in die Eingangslöcher ein und stellen Sie sicher, dass sich das Sieb der Pollenfalle auf der Unterseite befindet. Drücken Sie vorsichtig auf die Kunststoffeingangslasche, um die Pollenfalle an Ort und Stelle zu befestigen.
- Um die Pollenfalle in Bienenstockeingänge im Biobest-Stil zu installieren, verwenden Sie einen Flachkopfschraubendreher, um die Kunststoffeingangsvorrichtung vorsichtig aus dem Nistkasten zu hebeln. Setzen Sie die Pollenfalle in die Nesteingangslöcher ein, bis sich die Pollenfalle fest gegen das Nest befindet (Abbildung 1E).
- Befestigen Sie die Falle mit Klebeband oder schnell trocknendem Klebstoff am Nest, wo die Falle bei Bedarf den Nistkasten berührt.
- Bringen Sie den Plastiknistkasten in den Karton zurück. Pappe muss möglicherweise weggeschnitten werden, um die Pollenfalle unterzubringen.
4. Einsatz von Nestern
- Legen Sie Nistkästen in den Untersuchungsbereich. Bieten Sie Deckung zum Schutz vor Niederschlag und Verankerung für Wind, da diese die Qualität und Quantität der gesammelten Pollen beeinträchtigen können. Stellen Sie Bienenstöcke, die in Gewächshäusern platziert sind, eine ausreichende Sonnendecke zur Verfügung, um eine Überhitzung zu reduzieren.
- Entfernen Sie den Fallenverschlusseinsatz vom Fallenkörper, damit bienen frei nach Futter suchen können, damit sich die Sammler an der Umgebung und dem Standort ihres Nestes orientieren können. Die Orientierungsflugzeit sollte unter normalen Bedingungen in 24 Stunden abgeschlossen sein.
5. Pollensammlung
- Um die Falle zu aktivieren, schieben Sie den Pollenfilter in den Filterschlitz und stellen Sie sicher, dass er sicher an Seinem Platz ist.
- Installieren Sie das Auffangbecken, indem Sie es von vorne auf den Fangkörper schieben, bis es vollständig geschlossen ist. Wenn das Auffangbecken übermäßig locker ist oder vom Fangkörper fällt, verwenden Sie ein Gummiband, um es am Fangkörper zu befestigen.
- Beobachten Sie Bienen, die beim ersten Einsatz in die Pollenfalle ein- und aussteigen, um sicherzustellen, dass die Pollenfilterlöcher groß genug sind, um die Bienen aufzunehmen.
- Wenn arbeiter nicht in der lagen, den Pollenfilter zu passieren, entfernen Sie den Filter und verwenden Sie dann Bohrer größer als 3/16 Zoll (0,476 cm), um die Lochgrößen zu erhöhen. Tun Sie dies sequentiell und erhöhen Sie den Lochdurchmesser jedes Mal um 1/32 Zoll (0,079 cm), da zu große Löcher keine Pollen sammeln.
- Sobald bienen in der Lage sind, den Filter zu passieren, beobachten Sie weiterhin den Eingang, um sicherzustellen, dass Pollen beim Wiedereintritt entfernt werden.
HINWEIS: Bienen sollten Schwierigkeiten haben, sich durch die Pollenfilterlöcher zu bewegen, besonders wenn sie die ersten Male passieren. Wenn sie zu leicht passieren, können die Pollen nicht von den Corbiculae entfernt werden.
- Nach der festgelegten Zeit der Pollensammlung gleiten sie und entfernen Sie das Auffangbecken aus dem Fangkörper.
- Verarbeiten Sie die Pollenlasten nach Ihrem Versuchsentwurf.
- Entfernen Sie den Pollenfilter, damit die Arbeiter bis zur nächsten Phase der Pollensammlung frei nach Futter suchen können. Der Fallenkörper kann für die Dauer des Experiments am Bienenstock befestigt bleiben.
HINWEIS: Pollenfallen können so lange eingeschaltet werden, wie der Forscher Pollen aus einer Kolonie sammeln möchte. Der Einsatz von Pollenfallen für mehr als 24 Stunden in einer Woche kann jedoch zum Verhungern der Brut in einem Bienenstock führen und die Entwicklung der Kolonie verzögern.
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Representative Results
Acht verschiedene Pollenfilterdesigns wurden getestet, um ihre Wirksamkeit und Effizienz bei der Entfernung von korvikulären Pollenbelastungen von zurückkehrenden Hummelarbeitern zu bestimmen. Alle Konstruktionen waren erfolgreich darin, mindestens eine korvikuläre Pollenlast von einem zurückkehrenden Futterhäuschen zu entfernen. Es wurde jedoch festgestellt, dass einige Arbeiter daran hinderten, den Bienenstock zu verlassen oder zu betreten, oder es versäumten, Pollenlasten zu entfernen(Tabelle 1). Pollenfallen mit verschiedenen Filtern wurden nacheinander an 4 im Labor aufgezogenen Kolonien von B. huntii Greene getestet, die auf Phacelia tanacetifolia, die in Gewächshäusern angebaut wurden, für eine kumulative Gesamtmenge von 138,5 h und 229 korvikuläre Pollenlasten (Tabelle 1), die über den Zeitraum von 7 Tagen (3/2/16 \u20123/8/16) gesammelt wurden. Videokameras wurden vor den Nesteingängen platziert, während Pollenfallen eingesetzt wurden, um die Aktivitäten der Sammler aufzuzeichnen. Das Design des Trap-Eingangs wurde in diesem Zeitraum durch Versuch und Irrtum durchgeführt. Zweiundfünfzig Stunden Videobeobachtung und 142 korvikuläre Pollenbelastungen wurden während des Testzeitraums gesammelt (Tabelle 1). Die Wirkungsgrade wurden berechnet, indem die Anzahl der gesammelten korvikulären Pollenbelastungen durch die Anzahl der beobachteten pollenbeladenen Sammler geteilt wurde, die einen Filter passierten. Die Wirkungsgrade des Pollenfilterdesigns reichten von 2 bis 201258,9% der vollständigen entfernten korvikulären Pollenlasten. Korvikuläre Pollenlasten wurden von den Beinen entfernt und fielen als kohäsive Pollenpellets in das Auffangbecken. Aufgrund dieser Tendenz, dass korbikuläre Lasten als Pellet entfernt werden, war eine teilweise entfernung der korvikulären Pollenlast ungewöhnlich, aber einige Teilladungen wurden möglicherweise als vollständige Entfernung gezählt, da wir nicht überprüfen konnten, ob einige Pollen in einer Corbicula verblieben waren, nachdem die Biene das Nest betreten hatte. Insgesamt verbesserten kreisförmige Filteröffnungen die Pollensammlung und die Bewegung der Arbeiter in die Nestumgebung. Darüber hinaus verbesserten Filterkonstruktionen mit erhöhten Strukturen, die sich vom Nistkasten entfernten, auch die Pollenentfernung von den Hinterbeinen der Sammler. In einer früheren Feldstudie mit einem früheren Filterdesign betrug das durchschnittliche Gewicht des Pollens, der nach 24 h Sammlung gesammelt wurde, 1,017 g über 11 Bienenstocktage. Es gab eine hohe Variation (0,22 \ u20122,94 g pro Tag) zwischen der Gesamtmasse der Pollen, die von jedem Nest gesammelt wurden. Diese Werte stellen einen erwarteten Massenbereich dar, in dem Pollen mit dieser Methode gesammelt werden können. Das endgültige Design in der Download-Pollenfallen-Druckdatei ist Design Nummer 8, ein kreisförmiger Trap-Eingang mit erhöhten Kanten.
Abbildung 1: Pollenfalle am Hummelstock montiert. (A) Vorderansicht der Pollenfalle, in der Arbeiter landen und über das Sieb in Richtung Pollenfilter fahren. (B) Hintere Ansicht der zusammengesetzten Pollenfalle, die die gerillten Kanten des Fangkörpers zeigt, die es dem Auffangbecken ermöglichen, weiterzurutschen und zu befestigen. (C) Seitenansicht der zusammengesetzten Pollenfalle, die den Pollenfilterschlitz zeigt, der es ermöglicht, den Pollenfilter in den Fangkörper zu platzieren und durch das Auffangbecken zu sichern. (D) Bodenansicht des Fallenkörpers mit eingesetztem Pollenfilter, das Sieb ermöglicht es, dass korvikuläre Pollenlasten in das Auffangbecken fallen und die Arbeiter am Zugang zu gesammeltem Pollen hindern. (E) Seitenansicht der zusammengebauten Pollenfalle, die an einem Nistkasten befestigt ist. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: Mechanismus, mit dem korvikuläre Pollenlasten von den Beinen der Arbeiter entfernt werden. (A) Seitenansicht eines Arbeiters und seine relative Größe zu einer zusammengesetzten Pollenfalle. (B) Seitenansicht des Arbeiters, der sich einem Pollenfilterloch nähert. (C) Seitenansicht des Arbeiters, der durch ein Pollenfilterloch geht und die korvikulären Pollenlasten zwingt, den Filter und die ventrale Oberfläche des Abdomens zu berühren. (D) Posteriore Ansicht des Arbeiters, der durch ein Pollenfilterloch geht und korvikuläre Pollenlasten zwingt, den Filter und die ventrale Oberfläche des Abdomens zu berühren. (E) Nachträgliche Ansicht des Arbeiters, der durch das Pollenfilterloch geht, sobald die Corbikularpollenlasten von seinen Corbiculae entfernt wurden und durch das Sieb in das Auffangbecken fallen, und (F) Seitenansicht des Arbeiters, der durch das Pollenfilterloch geht, sobald die Corbikularpollenlasten von seinen Corbiculae entfernt wurden und durch das Sieb in das Auffangbecken fallen.
| Kumulierte Summen | Videobeobachtung | ||||||||
| Design-ID | Eingangsform | Bereitstellung (Stunden) | Gesammelte korvikuläre Pollenlasten | Sammelrate (Pollenbelastungen/Stunde) | Beobachtung (Stunden) | Gesammelte korvikuläre Pollenlasten | Pollensammler | Individuelle Effizienz* | Gesamteffizienz** |
| 1 | Diamant | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 9 | 0.11 | 5.56% |
| 2 | Diamant | 3.5 | 2 | 0.57 | 3.5 | 2 | 50 | 0.04 | 2.00% |
| 3 | Quadrat | 4.5 | 2 | 0.44 | 4.5 | 2 | 2 | 1 | 50.00% |
| 4 | Kreis | 9.5 | 7 | 0.74 | - | - | - | - | - |
| 5 | Kreis | 17.5 | 10 | 0.57 | 5.75 | 5 | 23 | 0.22 | 10.87% |
| 6 | Kreis | 18 | 36 | 2 | 13 | 35 | 54 | 0.65 | 32.41% |
| 7 | Kreis | 49.5 | 48 | 0.97 | 6.25 | 11 | 17 | 0.65 | 32.35% |
| 8 | Kreis | 35 | 123 | 3.51 | 18 | 86 | 73 | 1.18 | 58.90% |
| Gesamt | 138.5 | 229 | - | 52 | 142 | 228 | - | - | |
| * Durchschnittliche Anzahl der korvikulären Pollenbelastungen, die von zurückkehrenden Pollensammlern gesammelt wurden. | |||||||||
| **Prozentsatz der gesamten corbikulären Pollenbelastung, die von zurückkehrenden Sammlern gesammelt wurde (Einzelperson/2). | |||||||||
Tabelle 1: Übersichtstabelle der Gesamteninsetzstunden, der gesammelten korvikulären Pollenbelastungen, der Sammelrate zusammen mit den Stunden, der Anzahl der Pollensucher, der individuellen und der Gesamteffizienz, die durch Videomaterial verifiziert wurde.
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Discussion
Das Sammeln von Pollen von Hummelkolonieneingängen kann eine Vielzahl von ökologischen und landwirtschaftlichen Studien ermöglichen. Die Identifizierung der Blütenquellen, aus denen Hummeln Pollen sammeln, liefert wertvolle Informationen und Einblicke in die Vielfalt der Pflanzen, die zur Gesamternährung einer Kolonie beitragen19. Die Identifizierung der Pollenquelle hat Auswirkungen sowohl auf die landwirtschaftliche Produktion als auch auf Die Untersuchung von Ökosystemleistungen in wilden Gebieten12,20. Durch das Sammeln relativ großer Stichprobengrößen von korvikulären Pollenbelastungen können die Forscher feststellen, ob Hummeln auf der Zielpflanze, für die sie eingesetzt wurden, nach Nahrungsuchen 21, andere wichtige Bestandteile der Hummeldiät8und bevorzugtes Futter bestimmter Arten innerhalb eines Gebiets7. Die Automatisierung der Pollensammlung aus Hummelvölkern mithilfe einer Pollenfalle ermöglicht erweiterte Studien zur Hummelsuche, Ernährung und Pestizidexposition.
Die manuelle Entfernung von Pollen von Bienen, die für die Mehrheit der Studien zur Untersuchung der Pollenpräferenzen von Hummeln verwendet wurde, ist zeit- und arbeitsintensiv10. Im Gegensatz dazu sammelte die passive Sammlung von Pollen mit dem Pollenfallendesign über einen Zeitraum von einer Woche über 200 korvikuläre Pollenlasten aus vier Kolonien. Somit ermöglicht diese Methode den Forschern, Pollen von mehreren Bienenstöcken an verschiedenen Standorten zu sammeln, was sowohl den Stichprobenaufwand als auch die statistische Robustheit für zukünftige Studien erhöht.
Um die Pollenfilterdesigns zu entwickeln und zu verbessern, war eine Videoaufzeichnung der Hummelarbeiter, die den Fallenmechanismus durchlaufen, unerlässlich. Wir beobachteten, dass, wenn eine Hummel durch einen engen Raum geht, die Hinterbeine hinter und unter ihrem Bauch verlaufen (Abbildung 2C\u2012E). Die Beobachtung dieses Verhaltens führte zu Änderungen am 3D-Druckdesign und zu Versuchs- und Fehlertests von Pollenfiltern (Tabelle 1). Die Verwendung der Videoaufzeichnungen zur Beobachtung beim Einsetzen von Fallen wird vor Beginn des formalen Experiments empfohlen, um sicherzustellen, dass die Fallen ordnungsgemäß und effizient funktionieren, so dass bei Bedarf Änderungen vorgenommen werden können. Um Unterschiede in der Körpergröße sowohl innerhalb eines Bienenstocks als auch zwischen Bienenstöcken und den Zielen der Studie zu berücksichtigen, kann die Eintrittsgröße der Falle variiert werden. Wir beobachteten, dass die Anpassung des Falleneingangs, damit die größeren Sammler den Bienenstock verlassen und betreten konnten, eine minimale Unterbrechung der Nahrungssuche und eine angemessene Effizienz (>50%) zur Entfernung von korvikulären Pollenbelastungen führte. Der 3D-gedruckte Kunststoff lässt sich leicht mit Handwerkzeugen modifizieren und Druckdesigns können für bestimmte Projekte oder als Boxeingangsdesigns manipuliert werden18.
Die Einschränkungen dieser Methode bestehen darin, dass Pollenfilterdesigns für die Hummelart, die beprobt wird, einzigartig sind. Diese Methode verwendet eine einheitliche Größe von Eingangslöchern, die theoretisch die größeren Individuen im Nest von der Nahrungssuche und kleinere Arbeiter, deren Futter nicht beprobt werden darf, einschränken kann. Unser Design erlaubte es jedoch großen Arbeitern, durchzugehen, und wir quantifizierten die Effizienz nicht anhand der Körpergröße. Das zum Download verfügbare Design ist auf die durchschnittliche Größe von B. huntii-Arbeitern (3,22 mm Thoraxbreite22) ausgelegt und müsste daher wie für Arbeiter von B. impatiens (3,38 mm23)oder B. terrestris (4,77 mm24) beschrieben erweitert werden. In einer Studie mit B. terrestriswurde festgestellt, dass größere Individuen häufiger Pollen sammelten als kleinere Arbeiter25; Eine nachfolgende Arbeit fand jedoch keine Korrelation in der Arbeitergröße und der Häufigkeit von Pollensuchereisen der nordamerikanischen Hummel B. impatiens26,27,28. Darüber hinaus kann die Größe der Arbeiter während der Saison12variieren, daher sollten Pollenfilter regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Pollensammlung effizient erfolgt. Das Verständnis der interessierenden Arten und der spezifischen Forschungsfragen, die behandelt werden, wird entscheidend sein, um den Nutzen dieses Fallendesigns von Fall zu Fall zu bewerten.
Verhaltensreaktionen, die durch die Rückkehr von Sammlern auf das Vorhandensein von engagierten Pollenfallen gezeigt wurden, waren variabel. Dazu gehörten: (i) Arbeiter, die sich an den zusätzlichen Aufwand gewöhnen, der erforderlich ist, um die Nestumgebung wieder zu betreten, (ii) Arbeiter, die mehrere Versuche unternehmen, den Filter zu passieren, (iii) Arbeiter, die versuchen, die Filteröffnung zu umgehen und stattdessen durch das Fallenkörpersieb zu gelangen, und (iv) Arbeiter, die dem Filter ausweichen und durch Lüftungslöcher entlang des Bodens des Nistkastens zur Nektarsammlung wechseln und zu Nestbienen übergehen. Hummelsucher, die versuchten, alternative Eingänge zum Bienenstock zu finden, waren in einer früheren Studie dieser Art29 auch dann beobachtet worden, wenn die Nesteingänge nicht blockiert sind. Während diese Reaktionen beobachtet wurden, waren sie ungewöhnlich genug, dass wir den Anteil der Sammler, die das Verhalten aufgrund der Fallenpräsenz änderten, nicht quantifizierten, außer dass sich die meisten Bienen kurz nach dem Einsetzen der Falle an die Fallen gewöhnten.
Zukünftige Anwendungen dieser Methode umfassen die Anpassung bestehender Designs für andere kommerziell hergestellte Hummelarten, insbesondere B. terrestris und B. impatiens, die weltweit hauptsächlich zur Bestäubung von Gewächshauspflanzen eingesetzt werden19. Die Verwendung dieser Pollenfallen an kommerziellen Bienenstöcken an Orten außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebiets wird es den Forschern ermöglichen zu bestimmen, welche Nischenüberschneidungen und konkurrierenden Interaktionen mit einheimischen Bombus-Arten auftreten können30,31.
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Disclosures
Die Autoren haben nichts preiszugeben.
Acknowledgments
Wir danken Colby Carpenter und Spencer Mathias für ihre Unterstützung beim 3D-Druckdesign. Wir danken Ellen Klinger für die Unterstützung bei der Herstellung der fotografischen Figuren und Jonathan B. Koch für die Unterstützung bei Revisionen. Die Finanzierung erfolgte durch die USDA-ARS-Pollinating Insect Biology, Management, and Systematics Research Unit.
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 |
References
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