Figura 1. Registro automático en el alimentador.
(A) El transpondedor RFID conectado a la pantalla del tórax de las abejas permite el seguimiento de la actividad de forrajeo de los lectores RFID situados a la entrada de la colmena y en el comedero. (B) Las abejas forrajeando desde un alimentador artificial colocado en un compartimiento de alimentación. Los escáneres en forma de barra a la entrada del compartimiento del alimentador de detectar cada paso de una etiqueta de abejas, cuando pasa a través de los túneles de la abeja especialmente diseñados (véase también la figura S4).
doi: info: doi/10.1371/journal.pone.0030023.g001
1 Institut für Bienenkunde, Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad Goethe, Frankfurt am Main, Alemania, 2 BEEgroup, Biocentro de la Universidad de Würzburg, Würzburg, Alemania
Resumen
El desarrollo de insecticidas requiere válidos los procedimientos de evaluación de riesgo para evitar causar daño a los insectos beneficiosos y, especialmente, a los polinizadores como la abejaApis mellifera. Además de las pruebas de acuerdo con las directrices actuales diseñados para detectar mortalidad de las abejas, es necesario realizar pruebas para determinar los posibles efectos subletales que interfieren con la vitalidad de los animales y el rendimiento conductual. Varios métodos han sido utilizados para detectar los efectos subletales de insecticidas diferentes bajo condiciones de laboratorio utilizando acondicionado olfativo.
Por otra parte, se han realizado estudios sobre la influencia de los insecticidas tienen sobre la actividad de forrajeo y la habilidad de orientación que requieren mucho tiempo de observación visual. Hemos probado un diseño experimental con la identificación por radiofrecuencia (RFID) para controlar la influencia de la dosis subletales de insecticidas en las abejas individuales de forraje en forma automatizada. Con los lectores electrónicos colocados en la entrada de la colmena y en una fuente de alimento artificial, se obtuvieron datos cuantificables sobre el comportamiento de forrajeo de abejas. Esto nos ha permitido recuperar de manera eficiente información detallada sobre los parámetros de vuelo. Se han comparado varios grupos de abejas, alimentados simultáneamente con diferentes dosis de una sustancia de ensayo. Con este enfoque experimental que supervisó los efectos agudos de dosis subletales de la neonicotinoides imidacloprid (0,15-6 ng / abeja) y clotianidina (0,05 a 2 ng / abeja) como en el terreno las circunstancias.
En el terreno pertinentes dosis de néctar y el polen no se observaron efectos adversos de cualquiera de estas sustancias. Ambas sustancias condujo a una reducción significativa de la actividad de forrajeo y para vuelos de más de forrajeo a dosis de ≥ 0,5 ng / abeja (clotianidina) y ≥ 1,5 ng / abeja (imidacloprid) durante las tres primeras horas después del tratamiento. Este estudio demuestra que la tecnología RFID método es una manera efectiva de registrar alteraciones a corto plazo en la actividad de forrajeo después de insecticidas se han administrado una sola vez, por vía oral, para las abejas individuales. Nos aportan información adicional sobre la comprensión de cómo las abejas se ven afectadas por dosis subletales de insecticidas.
Introducción
Los efectos subletales se han descrito como efectos sobre la fisiología y el comportamiento de un individuo que ha estado expuesta a un pesticida, sin causar directamente la muerte [1] . Para las abejas, la exposición a dosis subletales de insecticidas puede tener una influencia en su capacidad de aprendizaje, orientación, búsqueda de alimento, o cuidado de las crías [2] . En su papel de abejas polinizadoras interactuar con las plantas que sean objeto de aplicación de insecticidas. Por lo tanto, las directrices estándar se han desarrollado para evaluar el riesgo de estas sustancias [3] - [6] .Estas pruebas incluyen evaluaciones de toxicidad en las abejas adultas de la jaula, de túnel, experimentos de campo y, sobre todo la observación de la mortalidad. Toxicidad residual se considera que es menos importante, debido al hecho de que estas directrices considere la forma en la exposición principal a ser mediante pulverización aplicación. Teniendo en cuenta las propiedades sistémicas de los insecticidas neonicotinoides como, preparación de la semilla se ha convertido en una práctica importante para la protección de las plantas. Se reduce efectivamente la cantidad de insecticidas utilizados en las tierras de cultivo agrícola hasta en un 99% (Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, BVL, Alemania) y se supone que para reducir los riesgos de salud, reduciendo al mínimo la interacción de los ingredientes activos con el medio ambiente circundante. Sin embargo, las abejas pueden estar expuestos a estas sustancias por dos principales vías de exposición: El contacto y la exposición oral. Al considerar la ingestión oral, las abejas pueden ser expuestos de diferentes maneras, incluyendo néctar, polen y agua gutación.Gutación agua, la excreción de agua del xilema en los márgenes de la hoja, fue descubierto recientemente para contener residuos de sustancias de alta neonicotinoides (imidacloprid, clotianidina, tiametoxam), cuando se recoge a partir de plántulas de maíz tratadas con (Zea mays L.)[7] . Todavía no está claro, sin embargo, si recolectores de agua recoger las gotas de las plantas de semillas gutación vestidos y, si lo hacen, cómo estos afectan a las abejas gotas. Los residuos de imidacloprid y clotianidina encuentran en el polen y el néctar de semillas de girasoles vestidos(Helianthus annuus L.) con claridad amplia a nivel subletal [8] , [9] . Dosis de campo pertinentes de imidacloprid en los girasoles y colza se estima en alrededor de 0,13 ng y 0.023-0.03 ng, respectivamente [10] . En el laboratorio, las deficiencias de los insecticidas en las abejas de aprendizaje suelen investigarse con trompa de extensión refleja (PER) acondicionado [11] - [15] .Este paradigma simula el proceso de acondicionamiento de memorizar una señal de flores, el olor, por ejemplo, y su asociación con el néctar y el polen de recompensa [16] . Fuera del laboratorio de la influencia de las dosis subletales de insecticidas se investiga mediante el análisis del comportamiento de alimentación a una alimentación artificial que contiene agua con azúcar como un sustituto de néctar y / o por el análisis de la habilidad de orientación de las abejas tratados [17] - [20] , pero el observaciones son mucho tiempo y la información proporcionada es limitada. Por lo tanto, hemos querido aplicar una tarea de alimentación en combinación con el etiquetado RFID ( Fig. 1a ). RFID-etiquetado se introdujo en la investigación de las abejas Streit y cols. en 2003 [21] y también se utilizó para las investigaciones de otros himenópteros [22] , [23] para obtener información detallada sobre el comportamiento de alimentación con poco esfuerzo ya un coste razonable.Independientemente de este estudio, Decourtye y col. [24] desarrolló una tarea de alimentación similar que, al igual que el enfoque en este estudio, se basó en dos conjuntos de diferentes dispositivos de lectura sensibles a la dirección situados en frente de la entrada de la colmena y en frente de un compartimiento que contiene un alimentador artificial. Ellos demostraron que el insecticida fipronil fenilpirazol reducido el número de vuelos de forrajeo y prolongó la duración de los vuelos mensajeras para un máximo de tres días.
Mientras Decourtye et al. Investigaron los efectos del fipronil en la longevidad, así como el número y la duración del vuelo de objetivos, de nuestro estudio se centró en los efectos de los insecticidas neonicotinoides imidacloprid y clotianidina. Este último ha sido identificado como la principal causa de un incidente de intoxicación masiva de abejas en Alemania en la primavera de 2008, como resultado de la mala calidad preparación de la semilla. Con dos dispositivos de lectura en la colmena y de alimentación ( Fig. 1b ), respectivamente, se observó el número de viajes de alimentación de la colmena a la alimentación, la duración de estos viajes de alimentación, y el intervalo de tiempo dedicado a una abeja dentro de la colmena entre los viajes de alimentación . Además, se obtuvo información detallada sobre las fases de ida y alimentación dividiendo la duración del viaje en tres secciones: el tiempo de vuelo a la alimentación, la duración de la estancia en el marcador, y el tiempo de vuelo de regreso a la colmena. Los efectos subletales de imidacloprid en el comportamiento de forrajeo de abejas han sido investigados antes por otros métodos [18] - [20] . Por lo tanto, el número de pruebas con el imidacloprid se han limitado a dos ensayos en los veranos de 2009 y 2010, así como un adicional antes de la prueba en 2008 (los datos de pre-test se muestra en la Figura S1 ) con el fin de calibrar y validar el diseño experimental. Clotianidina relacionados con efectos sobre la alimentación todavía no se han reportado a nuestro conocimiento. Por lo tanto, nos hemos centrado principalmente en este estudio esta sustancia en particular. Después de que las abejas habían sido liberados en el sitio de alimentación después de la administración de insecticidas de una sola vez, se analizó el comportamiento de forrajeo durante períodos de tres horas inmediatamente después y entre las 24 hy 48 h después del tratamiento. Un máximo de cinco grupos de tratamiento diferentes, incluyendo un grupo de control, se pusieron a prueba al mismo tiempo. Por lo tanto, proporcionar más información sobre las influencias subletales de insecticidas tras la administración oral de cazadores-recolectores individuales de abejas y corroborar la idoneidad del método de RFID para este propósito.
Resultados
Este estudio incluyó 10 ensayos independientes, dos de los cuales fueron realizados con imidacloprid y ocho de los cuales se realizaron con clotianidina. El número limitado de ensayos imidacloprid es debido al hecho de que el imidacloprid es bien conocido por causar efectos subletales sobre el comportamiento de alimentación. Por lo tanto, estos ensayos tienen principalmente un objetivo de calibración y validación de nuestro diseño experimental. La distancia entre la colmena y el alimentador en cada ensayo fue de 7 metros. Etiquetado con RFID abejas (Apis mellifera carnica) llevó a cabo vuelos de forrajeo 29610 al alimentador. La duración total promedio una abeja sin tratamiento necesario para un viaje de búsqueda de alimento en las diferentes pruebas, de salir de la colmena hasta que vuelva a entrar, duró entre 107 y 130 segundos. El tiempo de vuelo promedio para el alimentador de una duración de entre 7 y 11 segundos, el tiempo de vuelo promedio de vuelta a la colmena tomó entre 9 y 12 segundos, y el promedio de tiempo dedicado a una abeja en el marcador fue de entre 76 y 110 segundos. Entre dos vuelos de forrajeo de las abejas pasaron un tiempo medio de 95-111 segundos en el interior de la colmena. La variación de las duraciones se explica por las diversas condiciones atmosféricas durante la conducción de los ensayos.
1. Proporción de las abejas que regresan a la colmena después del tratamiento
Durante los ensayos realizados con imidacloprid, todas o casi todas las abejas de los grupos de control y los grupos tratados con dosis hasta 3 ng regresó a la colmena después de la liberación de post-tratamiento en el alimentador, pero sólo una cuarta parte de las abejas regresaron después de la administración de la 6 ng (controles, 0,15 y 1,5 ng: 100%; 3 ng: 95%, 6 ng 25%). Entre las abejas tratadas con 3 y 6 ng ng imidacloprid que no fueron directamente a volar a la colmena, se observó reducción de la movilidad, seguida de una fase de inmovilidad con movimientos ocasionales temblores y la limpieza ( Películas S1 y S2 ).
En los ensayos realizados con clotianidina, todo el control-y 0,05 ng de abejas, y el 94,4% de los 0,5 ng las abejas volvieron a la colmena durante un periodo de observación de tres horas inmediatamente después del tratamiento. De las abejas tratadas con 1 ng, sólo el 73,8% regresó a la colmena, y sólo el 20,6% regresó después de la toma de 2 ng. Hemos observado en reiteradas ocasiones las reacciones anormales después de la publicación en el sitio de alimentación después de la administración de 1 ng y 2 ng clotianidina. Las abejas se movían torpemente con un abdomen arqueado, a veces seguida de una fase de dar vuelta boca abajo y acostado sobre la espalda con movimientos de las piernas para niños ( S3 Película y S4 ). Independientemente de la sustancia administrada, las abejas que no regresan a la colmena en el plazo de tres horas inmediatamente después del tratamiento no se registraron de nuevo en la colmena, ni en el marcador durante los días siguientes.
2. Visitas de alimentación
El número de visitas de alimentación por la abeja que se detectó a los grupos de diversas dosificados imidacloprid durante los diferentes periodos de observación más de 48 horas se muestra en la Figura 2A . La mediana del número de visitas de alimentación para las abejas tratadas con 1,5 ng y de 3 ng imidacloprid en comparación con las abejas de control (n = 18) durante el período de observación de tres horas después de la administración se redujo en un 47% y 98%, respectivamente (n = 19, p 1,5 ng <0,001, n = 10, p 3 ng <0,001, Mann-Whitney U-test). No todas las abejas tratadas con 3 ng reapareció en el marcador inmediatamente después del tratamiento, todos menos dos regresaron con regularidad a las 24 h. Las abejas tratadas con 6 ng, que había vuelto a entrar en la colmena después de la liberación, no visitó el alimentador de hasta 24 h después del tratamiento.
La administración de 0,5 ng y 1 ng clotianidina resultó en una reducción significativa del número de visitas del alimentador por abeja en comparación con el grupo control (n = 83). Durante el período de observación de tres horasdespués del tratamiento la frecuencia de visita se redujo en un 31% y 71%, respectivamente (n = 65, p 0,5 ng <0,001, n = 57, p 1 ng <0,001, Mann-WhitneyU-test , fig. 2B). Para las abejas que regresan a la alimentación después de la administración con 2 ng clotianidina el número de visitas se redujo en un 74% (n = 4, p 2 ng <0,001). Las dosis más bajas utilizadas para ambas sustancias, 0,15ng de imidacloprid y 0,05 ng de clotianidina, no tuvieron efecto sobre el número de visitas de alimentación.
Veinticuatro horas después de la administración, sin efecto verificable sobre el número promedio de visitas de alimentación fue detectada por ninguno de losgrupos de tratamiento, excepto para el imidacloprid 6 ng (p = 6 ng y el grupo de2 ng clotianidina (p 2 ng = 0,013).
3. Duración del tiempo y el intervalo entre los viajes de alimentación
La administración de 1,5 ng y de 3 ng imidacloprid prolonga considerablemente la duración media necesaria para un solo viaje de forrajeo en un 50% y 130% (p ≤ 1,5 ng 0,001, p 3 ng <0,001, test de Kruskal-Wallis seguido por prueba de Mann-Whitney-U -Test), respectivamente, durante el primer periodo de observación de tres horas (fig. 3A). En los grupos experimentales tratados con 1,5 ng o 3 ng imidacloprid, la mediana de tiempo de vuelo a la alimentación se prolongó en el 64,7% y 241,1%, respectivamente (p 1,5 ng <0,01, p 3 ng <0,001, véase también la Fig. 3B.). El tiempo de estancia en el alimentador se prolongó en un 27,5% y 45,6%, respectivamente (p 1,5 ng <0,05;. P 3 ng <0,05, véase también la figura 3C), y la mediana de tiempo de vuelo desde el alimentador de la colmena se prolongó por 20% y 210%, respectivamente (p 1,5 ng <0,01, p 3 ng <0,001, véase también la figura 3D.). Además, la duración media de las abejas pasaron dentro de la colmena entre los vuelos de forrajeo se prolongó significativamente en un 33% y 993% después de la administración de 1,5 ng (p 1,5 ng <0,001) y 3 ng (p 3 ng <0,001), respectivamente, en comparación con las abejas de control. Este efecto fue particularmente pronunciada durante el primer intervalo de tiempo y el segundo dentro de la colmena entre los viajes de alimentación después de la administración de 3 ng (1 ª: 972,2%, p 3 ng <0,001; 2 º: 1077,7%, p 3 ng <0,05) en relación a los controles. La administración de 1,5 ng no afectó a la primera, pero prolongó el segundo lugar en la colmena estancia (33%, p <0,01). Veinticuatro horas después de la administración de 1,5 ng que todavía se encuentran los tiempos prolongados de vuelo a la alimentación, pero el efecto no fue tan pronunciada como el día anterior. Ninguno de los otros efectos descritos se mantuvo durante los siguientes días.
La duración media de un viaje de búsqueda de alimento de las abejas tratadas con 0,5 ng, ng 1 y 2 ng clotianidina se prolongó significativamente en un 20% (p 0,5 ng <0,001), el 32,2% (p 1 ng <0,001) y 109,3% (p 2 ng <0,001) en comparación con las abejas de control durante el período de observación de tres horas inmediatamente después de la administración (Fig. 4A). En contraste con la administración de imidacloprid, el tratamiento con clotianidina, independientemente de la dosis, no tuvo ningún efecto verificable sobre el tiempo de vuelo mediana al alimentador (Fig. 4B). Inmediatamente después de la administración de 0,5 ng, 1 ng, y 2 ng, el tiempo pasado en el alimentador se prolongó en un 14,1% (p 0,5 ng <0,01), el 39,9% (p 1 ng <0,001) y 101,8% (p 2 ng <0,001) (véase también fig. 4C). La mediana de tiempo de vuelo de regreso a la colmena se prolongó en un 30% (p 0,5 ng <0,001), el 40% (p 1 ng <0,001), y el 90% (p 2 ng <0,001), respectivamente (Fig. 4D). El intervalo de tiempo promedio de una estancia en la colmena entre los viajes de alimentación se prolongó en un 15,8% para 0,5 ng (p 0,5 ng <0,05), un 36,7% de 1 ng (p <0,001), y por el 95,9% de 2 ng (p 2 ng <0,001) (Fig. 5C). La primera estancia y el segundo dentro de la colmena inmediatamente después del tratamiento se prolonga considerablemente después de la administración de 1 ng (1 ª: 192,4%, p 1 ng <0,001; 2 ª: 82,2%, p 1 ng <0,001) y 2 ng ( 1 º: 400%, p <0,01 ng 2 y 2 ª: 190,7%, 2 ng p <0,05) en comparación con las abejas de control (Fig. 5D). La administración de 0,5 ng no afectó a la primera, pero prolongó el segundo en la colmena-estancia por 71,9% (p 0,5 ng <0,05). No se observaron efectos perjudiciales en los parámetros anteriores se encontraron 0,05 ng. Sin embargo, las 24 horas h tras la administración oral de 0,05 ng, las abejas necesitan menos tiempo para un viaje de alimentación (-9,1%, p 0,05 ng <0,05) por períodos cortos de tiempo del gasto en la alimentación (-8,9%; 0,05 ng p <0,05 ).Veinticuatro horas después del tratamiento con 2 ng, que aún se observa una mediana de duración prolongada para un viaje de búsqueda de alimento (41.3, p 2 ng <0,05), para un vuelo de regreso a la colmena (38,9%, p 2 ng <0,05) y para el intervalo de tiempo dentro de la colmena entre los viajes de alimentación (118,2%, p 2 ng <0,05) No hubo diferencias significativas se detectaron después de 24 h para las otras dosis utilizadas.
Articulo completo: http://www.plosone.org
Ricardo Carrera
Blog: http://apiculturauruguay.blogspot.com/
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