Súlyfigyelés és a táj hatása a méhcsalád termelékenységére: A méhészeti ipar telepének tömegellenőrzésének értékének vizsgálata

Antoine Lecocq

1 Koppenhágai Egyetem, Növény- és Környezettudományi Tanszék - PLEN, 1871 Frederiksberg C, Dánia,

Per Kryger

2 Aarhusi Egyetem, Agroökológiai Tanszék - Entomológia és Növénypatológia, 4200 Slagelse, Dánia,

Flemming Vejsnæs

3 Dán Méhész Egyesület, Fulbyvej 15, 4180 Sorø, Dánia,

Annette Bruun Jensen

1 Koppenhágai Egyetem, Növény- és Környezettudományi Tanszék - PLEN, 1871 Frederiksberg C, Dánia,

A kísérletek megtervezése és megtervezése: AL ABJ PK FV. Végezte el a kísérleteket: AL. Elemezte az adatokat: AL. Írta az írást: AL ABJ PK FV.

Társított adatok

Nyers adatok a dán méhszövetségtől a http://www.biavl.dk/ címen érhetők el a „Honningmeter” címke alatt. Vagy a www.mybees.buzz és a www.stadev% c3% a6gt.dk /

Absztrakt

Az elmúlt évtizedekben a hagyományos mezőgazdasági gyakorlattól való fokozatos eltérés megváltoztatta a vidék és a tájak összetételét Európa-szerte. Az ilyen változásokkal szemben a különböző helyszínekről származó mézelő méhcsaládok fejlődésének és termelékenységének figyelemmel kísérése értékes betekintést engedhet a táj termelékenységükre gyakorolt hatására, és a modernizált méhészeti gyakorlatok jövőbeli irányai felé mutathat. A Dániában elterjedt elektronikus mérleg által szolgáltatott méhcsalád-tömegekre vonatkozó adatok felhasználásával megvizsgáltuk a közvetlen táj hatását a telepek termelékenységére. Az értelmes információk kinyerése érdekében az elemzés előtt adatkezelésre volt szükség, különféle kezelési rendszerek vagy skála hibás működése következtében. Miután ezt elvégeztük, be tudtuk mutatni, hogy a települések, amelyek a több mint 50% -os városi területekből álló tájakon helyezkednek el, lényegesen produktívabbak voltak, mint azok a telepek, amelyek 50% -ot meghaladó mezőgazdasági területtel rendelkező vagy vegyes területeken találhatók. A megfigyelt különbségek néhány lehetséges okának feltárása mellett megvizsgáljuk a telepek tömegellenőrzésének értékét nagy léptékben.

Bevezetés

Az emberek évezredek óta élnek a mézelő méhek mellett. A méhészet, a mézelő méhcsaládok ember általi fenntartása az elmúlt években számos kihívással szembesült. Míg a mézelő méhektől való függőségünk nagymértékben megnőtt, a globális mezőgazdasági beporzási szolgáltatások 80% -a az európai mézelő méhnek, az Apis mellifera [1] -nek tulajdonítható, a 115 vezető globális élelmiszer-árucikk közül 52 pedig a mézelő méhek beporzásától függ, akár gyümölcs, akár magvak miatt készlet [2], a kezelt telepek Európában és Észak-Amerikában különösen csökkentek [2]. Az Egyesült Államokban a mézelő méhcsaládok száma 61% -kal csökkent 1947 és 2008 között [2]. Európában a telepek száma az 1970-es több mint 21 millióról 2007-ben mintegy 15,5 millióra csökkent [3]. A beporzási szolgáltatások nemzeti vagy globális szintű becslésének pontossága még mindig vita tárgyát képezi [4]. Kétségtelen azonban, hogy jelenleg a beporzási szolgáltatások iránti kereslet beárnyékolja a méhek globális állományának esetleges növekedését [5, 6].

A különféle kártevők, betegségek, paraziták, ragadozók és kölcsönhatásaik mind hátrányosan befolyásolhatják a mézelő méhek termelékenységét és túlélését [2, 7–9]. Egyéb, valószínűleg emberi eredetű tényezők, amelyek befolyásolják a mézelő méhpopulációkat, a peszticidek, az időjárás és az éghajlat, valamint a nemzetközi kereskedelem [7, 8, 10]. A mézelő méhek tápanyagigényének [11, 12], takarmányozási szokásainak, valamint a táji térhasználatnak [13–15] végzett laboratóriumi és helyszíni kutatásai rávilágítottak a változó mezőgazdasági gyakorlataink által a a mézelő méhek egészsége és bősége. Például a legújabb tanulmányok azt mutatták, hogy a parazitákkal szembeni rezisztencia a pollen megnövekedett fehérje szintjével nőtt. Míg a poliflór keverékek nem feltétlenül jobbak, mint a fehérjében leggazdagabb monoflor virágporok, a különféle virágforrások biztosítása ellensúlyozhatja az alacsony fehérjetartalmú pollen fertőzött munkavállalói túlélésre gyakorolt hatását [11]. Ezenkívül a Nosema ceranae-val fertőzött mézelő méheknek táplált pollen minősége befolyásolhatja a parazita spóratermelését [16].

Az urbanizáció növekedésével több tanulmány összpontosította erőfeszítéseit a városi környezetnek a beporzók érzékenységére, bőségére és sokféleségére gyakorolt hatásaira [15, 17–20], változó eredménnyel. Banaszak-Cibicka és Zmihorski [21] arra a következtetésre jutottak, hogy a város fontos élőhely lehet a méhfajok számára, és hogy a fajok sokfélesége és gazdagsága vizsgálati helyük városi gradiensében stabil maradt. Hasonlóképpen Lowenstein és mtsai. [22] megállapította, hogy mind a méhek száma, mind a gazdagság megnövekedett a nagyobb emberi népsűrűségű városrészekben. Másrészről úgy tűnik, hogy van néhány bizonyíték arra is, hogy az urbanizáció negatívan befolyásolhatja a méhfajok gazdagságát és/vagy bőségét [18, 19, 23, 24]. Míg ezek a tanulmányok általában a vadon élő, őshonos és/vagy magányos beporzókra összpontosítanak, a városi méhészet fejlődése újabb kérdéseket vet fel a mézelő méhek városokban tartásának értékével és előnyeivel, valamint a mezőgazdaság intenzívebbé válásának a beporzók egészségére gyakorolt veszélyeivel kapcsolatban.

A méhcsaládok hosszú időn keresztül történő figyelemmel kísérése potenciális hosszú távú trendképző adatokat eredményezhet, amelyeket rendszeresen elemezhetünk és felhasználhatunk új hipotézisek vagy előrejelzések megfogalmazására [14, 25, 26]. A precíziós és automatizált technológiák legújabb fejleményei azt jelentik, hogy a tudósoknak most lehetőségük van finomítani a régi modelleket, és újabb és értelmesebb adatokat nyerhetnek ki a kolóniákból [27, 28]. A telepek mérlegelését az egészség és a termelékenység jelzésére az 1950-es évek óta javasolják [29]. Korábbi kutatások kimutatták, hogy a méz és a pollenmennyiségek, nevezetesen a méztermelés a leginkább befolyásolják a telepek tömegét [30]. A Dánia körüli méhészetek számára kiosztott automatizált mérlegek évek óta gyűjtenek adatokat a telepek tömegéről normál gazdálkodási rend szerint és azok helyi környezeti körülményeiről. A tanulmány célja annak meghatározása volt, hogy országos szinten milyen értékes információkat lehet levonni a skálaadatokból. A környezeti változókkal és a földtípus adataival együtt megvizsgáltuk a közvetlen táj hatását a telepek termelékenységére.

Anyagok és metódusok

A mérleg és az adatgyűjtés

A Capaz kaptármérleg egy 420 x 480 x 86 mm-es platform alumíniumból és rozsdamentes acélból (1. ábra). A mérleg súlya akár 100 kg is lehet 100 gramm pontossággal. A súlyt (tömeg), a környezeti hőmérsékletet és a páratartalmat alapértelmezés szerint mérik. Minden nap végén a Capaz-mérleg adatait egy mobiltelefon küldte el SMS-ként, amelyet aztán e-mailekké konvertáltak, és az adatokat tároló és kezelő szoftverek elolvasták [27]. A súlyrekordokat kétórás időközönként gyűjtötték, az első rekordot minden nap 6: 00-kor, az utolsót 22: 00-kor. A tanulmányban felhasznált összes adat és további rekordok közvetlenül elérhetők a www.stadevægt.dk és a www.mybees.buzz oldalról, és exportálhatók Excelbe.

A Capaz hivescale egy H alakú platform alumíniumból és rozsdamentes acélból, 420 x 480 x 86 mm (hosszú x széles x magas) méretekkel. Az adatokat mobiltelefonon továbbítják. Az újratölthető akkumulátor (12 V) 200 napig tart. A környezeti hőmérsékletet és páratartalmat alapértelmezés szerint mérik. Kiegészítő felszerelés az esőgyűjtő és a fiókák hőmérséklet-érzékelője. A skála szokásos beállításainak módosítása a számítógépes szoftver segítségével történik. Fotó: Capaz.

A telepek

Harmincegy, Dánia körzetében elosztott kolóniát kaptármérleggel láttak el, feltüntették az adatbázisban, és feltérképezték helyüket. A kolóniákra szerelt harmincegy mérleg közül 13 volt a Dán Méhészek Egyesülete [DBA] által felállított megfigyelési program része. A mérleg többi része magántulajdonban volt. Végül csak a telepek közül 26-ot választottak ki (2. ábra) az alábbiakban ismertetett adatkezelés után.

A sötétebb foltok jelzik a nagyobb városi területeket. A 2002–2003 közötti MODIS műholdas adatokból származik, 1 km-es felbontással [43].

Adatmanipuláció

Ez összesen 71 feljegyzést eredményezett a telepekről; 2010-ben 14, 2011-ben 16, 2012-ben 17 és 2013-ban 24.

Környezeti változók

Mindegyik mérleget hőmérőkkel és csapadékmérőkkel látták el, de az adatok túl változóak voltak ahhoz, hogy felhasználhatók legyenek, elsősorban a berendezés következetlen elhelyezése és a gyakori meghibásodások miatt. Ezért a dán meteorológiai intézettől (DMI at dmi.dk) beszerzett csapadék- és hőmérsékleti átlagokat használtuk. Az egész vizsgált évre vonatkozóan az egész Dánia havi átlagát közölték a levéltárban. A nemzeti átlagokat választották, mivel az ebben a vizsgálatban használt szezonális változók (csapadék és hőmérséklet) nem változtak szignifikánsan a vizsgálati területen.

Hely feltérképezése

Minden helyet a CORINE 2006 földadatbázis tetejére rétegeztünk a GRASS GIS 7.0.0 alkalmazásával. Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EEA) biztosítja a CORINE (COoRdinate INformation on the Environment) földadatbázist, egy páneurópai földborítási/földhasználati térképet nem kereskedelmi célokra. Az adatok felbontása 100 x 100 méter Dánia-szerte. Az egyes telepeket 1km és 3km sugarú körzetben értékeltük. Az élőhely-tipológia szempontjából a CORINE-adatok különböző felbontási szinteket tartalmaznak. Az 1. szintű állásfoglalás a mezőgazdasági területek, a mesterséges területek, az erdő- és félig természetes területek, a víztestek és a vizes élőhelyek tág meghatározását használja a táj kategorizálására. A természeti területeken vagy vizes élőhelyeken található telepek általános hiánya miatt csak a mezőgazdasági területek és a mesterséges területek arányának hatását elemeztük a telepek súlyára, és ezt követően az 1. szintű osztályokat a következő kategóriákba soroltuk:

Mezőgazdasági = A környező kijelölt táj több mint 50% -a mezőgazdasági területekből áll

Városi = A környező kijelölt táj több mint 50% -a városi területekből áll

Vegyes = A méhészetet körülvevő tájtípusok kombinációja egyetlen élőhelytípus nélkül, amely a teljes táj 50% -át meghaladja.

A fent említett 71 éves felvételt tehát mezőgazdasági tájakon 49, városi tájakon 12 és vegyes tájakon bontották fel 3 m sugarú körben a méhészet körül, és 47 mezőgazdasági tájakon, 14 városi tájakon és 10 vegyes tájain egy 1km sugarú körben a méhészet körül

Statisztikai analízis

A mézelő méhcsaládok termelékenységét egyirányú ANOVA (varianciaanalízis) eljárással hasonlítottuk össze, és az évek páros összehasonlítását Tukey Pairwise Comparison teszttel végeztük a telepek átlagos éves tömegén. A környezeti változók és a telepek súlya közötti kapcsolat megbecsüléséhez Pearson-féle korrelációs együtthatót becsültünk meg, és az adatokat szezonálisan csoportosítottuk az évszak átlagos súlyainak megszerzéséhez. Tavaszi = Április, május, június; Nyári = Július, augusztus, szeptember; Ősz = Október, november, december; Téli = Január, február, március.

A tájnak a telepek tömegére gyakorolt hatását lineáris vegyes modellel teszteltük, páronként összehasonlítva az éveket és a tájtípusokat. Elemeztük a mezőgazdasági területek, a mesterséges területek arányának és a csoportosított kategóriáink hatását. A Tájkép (arányok vagy kategóriák), a Hónap, az Év és a Tájkép x Hónapot fix tényezőként használtuk, a telep azonosítója és a telep azonosítója x év, mint véletlenszerű tényezők. Az összes statisztikai elemzést az SPSS Statistics 22 (SPSS Inc., Chicago, USA) és a Minitab 17 változatban végeztük.

Eredmények

A mérlegadatok áttekintése

A Dánia körüli csalánkiütés súlyát évről évre átlagolták, hogy megbecsüljék a telepek alaptermelékenységét országos léptékben. Jelentős súlykülönbség volt az évek között (egyirányú ANOVA; F = 5,63, P = 0,002) (3. ábra). A kolóniák 2012-ben (n = 17; átlag = 37,46) szignifikánsan kevésbé voltak produktívak 2010-hez (n = 14; átlag = 52,06; P = 0,013) és 2013-hoz (n = 24; átlag = 52,41; P = 0,003) képest.

Azok az eszközök, amelyek nem osztanak levelet, jelentősen eltérnek egymástól.

A havi átlagos súlyok azt mutatták, hogy a 2012-es évet a téli és tavaszi szokásos átlagsúly jellemezte, de júniustól alacsonyabb lett, mint a többi évben (4. ábra). A csalánkiütés súlyának egyik napról a másikra történő változásai információkat szolgáltattak számunkra a méhek élelmiszer-gyűjtési arányáról vagy takarmányozási lehetőségéről (rendelkezésre álló takarmány) az év produktív hónapjaiban, vagy a telepek fogyasztási arányáról a nem az év produktív hónapjai. 2012 folyamán a telepek annyi erőforrást emésztettek fel télen, mint 2010-ben, 2011-ben és 2013-ban, és kora tavasszal annyi súlyt kaptak. Ezt azonban egy átlagos testsúlycsökkenés követte júniusban, és rövidebb a produktív nyári időszak összességében (5. ábra).

Környezeti változók a megfigyelt telep termelékenységének magyarázatára

A kolóniák alacsony éves termelékenysége a 2012-es évben a súlynövekedés hiányának tudható be június hónapban (-0,03 kg/nap, összehasonlítva a 0,77 kg/nap, 0,45 kg/nap és 0,69 kg/nap 2010-ben, 2011, illetve 2013). Általánosságban elmondható, hogy a június hónap különösen fontosnak tűnt a telepek fejlődése szempontjából, tekintve, hogy 2011-ben a telepek júliusban (-0,10 kg/nap) és augusztusban (-0,12 kg/nap) lefogytak, de ez még mindig nagyobb átlagot eredményezett teleptömeg, mint 2012-ben (4. ábra).

A vizsgálati évek környezeti változóinak összehasonlításakor szignifikáns hőmérsékleti különbségeket találtunk az évek között (6. ábra) ősszel (One-Way ANOVA; F = 19.55, P 7. ábra), szignifikáns különbségeket találtunk ősszel (One-Way ANOVA; F = 15,64, P 8. ábra). 1 km-es körzetben a városi környezetben lévő csalánkiütés nagyobb volt, mint a mezőgazdasági tájakon (T = 2,655; P = 0,008). Ennél a sugárnál azonban elvesztettük a szignifikáns különbséget a vegyes tájakkal (T = 1,629; P = 0,104). Ezek a különbségek akkor is jelen voltak, amikor összehasonlítottuk az év produktív hónapjait, vagy a telepek fogyasztási arányát az év nem termelő hónapjaiban a kaptár közvetlen földtípusával (9. ábra (9. és 10. ábra). ). Jelentős különbségek ezen a szinten azonban csak július hónaptól kezdve egészen decemberig jelentek meg.

Mezőgazdasági (n = 49; átlag = 45,94): A környező 1 km-es táj több mint 50% -a mezőgazdasági területekből áll; Városi (n = 12; átlag = 57,50): A környező 1 km-es táj több mint 50% -a városi területekből áll; Vegyes (n = 10; átlag = 39,90): A méhészetet körülvevő tájtípusok kombinációja egyetlen élőhelytípus nélkül, amely a teljes táj 50% -át meghaladja. Azok az eszközök, amelyek nem osztanak levelet, statisztikailag szignifikánsak.

Vita

Noha megmutattuk a kolónia skála monitorozásának értékét a tudományos kutatásban, az adatok nagyobb megbízhatóságának elérése érdekében még mindig lehetne javítani néhányat. Maguk a mérlegek, bár nagyrészt megbízhatóak, időnként meghibásodnak, elveszítik a kapcsolatot a hálózatukkal vagy egyszerűen lemerülnek az akkumulátorukból. Ez hézagokat hoz létre az adatokban. A mérleg által rögzített környezeti változók (környezeti hőmérséklet, páratartalom, csapadék) nem működtek olyan megbízhatóan, mint maguk a mérlegek, és felhasználásuk az elemzésben továbbra is korlátozott. A méhészek gazdálkodási gyakorlatának bejelentése egyszerűsítheti az automatizált csalánkiütés-adatok elemzését azáltal, hogy olyan információkat nyújt, mint a mézes betakarítás időzítése és mennyisége, a vacsorák hozzáadása, a takarmány időzítése, típusa és mennyisége, az újrakirályosítás, a kártevők és a kórokozók részletei kezelések és telepvesztés. Meg tudtuk mutatni, hogy a méhek a városi területeken nehezebbek és produktívabbak, mint a mezőgazdasági vagy vegyes tájakon élők; a súly parazita terhelésre, a téli túlélésre vagy a mézelő méhcsaládok általános egészségi állapotára gyakorolt hatásával kapcsolatban azonban nem tudunk többet spekulálni.

Az automatizált mérlegek potenciáljának nagy részét még fel kell használni. Számos európai és észak-amerikai helyszínt már felszereltek velük, és a fokozott nemzetközi együttműködéssel a mérleg felbecsülhetetlen eszközzé válhat a mézelő méhek biológiájának és az előttük álló problémák megértésének elmélyítésében. Például Wray és munkatársai [42] azt találták, hogy a nyár elején aktívabb takarmányozók és a nagyobb védekező válaszokkal rendelkező telepek nagyobb súlyt kaptak. Ez azt jelenti, hogy egy nyári szezon skála adatai alapján a telepek súlyuk alapján kiválaszthatók az egyes viselkedési tulajdonságokhoz. Végül számos országban már léteznek a méhfigyelő programok betegségei. Szintén gyakrabban végeznek nemzeti pollenfelméréseket és a növények peszticidszintjeit [25]. Ezeknek az adatoknak a telepek tömegével való összekapcsolása segíthet abban, hogy meghatározzuk a küszöböket és a közeli kolónia összeomlásának jeleit, vagy a különböző kezelési technikák nemzeti szintű hatásait.