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Wimps or warriors? Honey bee larvae absorb the social culture of the hive, study finds (Science Daily)

Date:
October 29, 2015
Source:
University of Illinois at Urbana-Champaign
Summary:
Even as larvae, honey bees are tuned in to the social culture of the hive, becoming more or less aggressive depending on who raises them, researchers report.

Even as larvae, honey bees are tuned in to the social culture of the hive, becoming more or less aggressive depending on who raises them. The researchers don’t yet know how the social information is being transmitted to the larvae. Credit: © gertrudda / Fotolia

Even as larvae, honey bees are tuned in to the social culture of the hive, becoming more or less aggressive depending on who raises them, researchers report in the journal Scientific Reports.

“We are interested in the general issue of how social information gets under the skin, and we decided to take a chance and ask about very young bees that are weeks away from adulthood,” said University of Illinois entomology professor and Carl R. Woese Institute for Genomic Biology director Gene Robinson, who led the research with postdoctoral researcher Clare Rittschof and Pennsylvania State University professor Christina Grozinger.

“In a previous study, we cross-fostered adult bees from gentle colonies into more aggressive colonies and vice versa, and then we measured their brain gene expression,” Robinson said. “We found that the bees had a complex pattern of gene expression, partly influenced by their own personal genetic identity and partly influenced by the environment of the colony they were living in. This led us to wonder when they become so sensitive to their social environment.”

In the new study, the researchers again cross-fostered bees, but this time as larvae in order to manipulate the bees’ early life experiences. The larvae were from a variety of queens, with sister larvae divided between high- and low-aggression colonies.

The larvae were removed from their foster hives and put into a neutral laboratory environment one day before they emerged as adults. The researchers tested their aggressiveness by exposing them to an intruder bee.

They were surprised to see that the bees retained the social information they had acquired as larvae. Those raised in aggressive colonies were 10 to 15 percent more aggressive than those raised in the gentler colonies.

“Even sisters born of the same queen but reared in different colonies differed in aggression, demonstrating the potency of this environmental effect,” Robinson said.

The finding was surprising in part because bee larvae undergo metamorphosis, which radically changes the structure of their bodies and brains.

“It’s hard to imagine what elements of the brain are influenced during the larval period that then survive the massive reorganization of the brain to bias behavior in this way,” Robinson said.

The aggressive honey bees also had more robust immune responses than their gentler counterparts, the team found.

“We challenged them with pesticides and found that the aggressive bees were more resistant to pesticide,” Grozinger said. “That’s surprising considering what we know from vertebrates, where stress in early life leads to a diminishment of resilience. With the bees, we saw an increase in resilience.”

This finding also suggests that the effects of the social environment on young bees could extend beyond brain function and behavior, Robinson said.

The researchers don’t yet know how the social information is being transmitted to the larvae. They tested whether the bees differed in size, which would suggest that they had been fed differently, but found no size differences between aggressive and gentle bees.

“Adult honey bees are well known for their sociality, their communication skills and their ability to adjust their behavior in response to the needs of the hive,” Rittschof said.

“In mammals, including humans, the effects of early life social interactions often persist throughout adulthood despite additional social experiences,” she said. “A similar pattern in honey bees has broad implications for our understanding of social behavior within the hive and in comparison with other species.”

Video: https://www.youtube.com/watch?v=4amHuHnk5XM


Journal Reference:

  1. Clare C. Rittschof, Chelsey B. Coombs, Maryann Frazier, Christina M. Grozinger, Gene E. Robinson. Early-life experience affects honey bee aggression and resilience to immune challengeScientific Reports, 2015; 5: 15572 DOI: 10.1038/srep15572
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Força-tarefa internacional fará diagnóstico sobre polinização no mundo (Fapesp)

23 de setembro de 2014

Por Elton Alisson

Primeira avaliação da Plataforma Intergovernamental de Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos será sobre polinizadores, polinização e produção de alimentos. Trabalho é coordenado por pesquisador inglês e por brasileira (foto: Wikimedia)

Agência FAPESP – Um grupo de 75 pesquisadores de diversos países-membros da Plataforma Intergovernamental de Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos (IPBES, na sigla em inglês), que reúne 119 nações de todas as regiões do mundo, fará uma avaliação global sobre polinizadores, polinização e produção de alimentos.

O escopo do projeto foi apresentado na última quarta-feira (17/09) em São Paulo, no auditório da FAPESP, em um encontro de integrantes do organismo intergovernamental independente, voltado a organizar o conhecimento sobre a biodiversidade no mundo e os serviços ecossistêmicos.

“A ideia do trabalho é avaliar todo o conhecimento existente sobre polinização no mundo e identificar estudos necessários na área para auxiliar os tomadores de decisão dos países a formular políticas públicas para a preservação desse e de outros serviços ecossistêmicos prestados pelos animais polinizadores”, disse Vera Imperatriz Fonseca, do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto Tecnológico Vale Desenvolvimento Sustentável (ITVDS), à Agência FAPESP.

“Já estamos conhecendo melhor o problema [da crise da polinização no mundo]. Agora, precisamos identificar soluções”, disse a pesquisadora, que coordena a avaliação ao lado de Simon Potts, professor da University of Reading, do Reino Unido.

De acordo com Fonseca, há mais de 100 mil espécies de animais invertebrados polinizadores no mundo, dos quais 20 mil são abelhas. Além de insetos polinizadores – que serão o foco do relatório –, há também cerca de 1,2 mil espécies de animais vertebrados, tais como pássaros, morcegos e outros mamíferos, além de répteis, que atuam como polinizadores.

Estima-se que 75% dos cultivos mundiais e entre 78% e 94% das flores silvestres do planeta dependam da polinização por animais, apontou a pesquisadora.

“Há cerca de 300 mil espécies de flores silvestres que dependem da polinização por insetos”, disse Fonseca. “O valor anual estimado desse serviço ecossistêmico prestado por insetos na agricultura é de US$ 361 bilhões. Mas, para a manutenção da biodiversidade, é incalculável”, afirmou.

Nos últimos anos registrou-se uma perda de espécies nativas de insetos polinizadores no mundo, causada por, entre outros fatores, desmatamento de áreas naturais próximas às lavouras, uso de pesticidas e surgimento de patógenos.

Se o declínio de espécies de insetos polinizadores se tornar tendência, pode colocar em risco a produtividade agrícola e, consequentemente, a segurança alimentar nas próximas décadas, disse a pesquisadora.

“A população mundial aumentará muito até 2050 e será preciso produzir uma grande quantidade de alimentos com maior rendimento agrícola, em um cenário agravado pelas mudanças climáticas. A polinização por insetos pode contribuir para solucionar esse problema”, afirmou Fonseca.

Segundo um estudo internacional, publicado na revista Current Biology, estima-se que o manejo de colmeias de abelhas utilizadas pelos agricultores para polinização – como as abelhas domésticas Apis mellifera L, amplamente criadas no mundo todo – tenha aumentado em cerca de 45% entre 1950 e 2000.

As áreas agrícolas dependentes de polinização, no entanto, também cresceram em mais de 300% no mesmo período, apontam os autores da pesquisa.

“Apesar de ter aumentado o manejo de espécies de abelhas polinizadoras, precisamos muito mais do que o que temos no momento para atender às necessidades da agricultura”, avaliou Fonseca.

O declínio das espécies de polinizadores no mundo estimula a polinização manual em muitos países. Na China, por exemplo, é comum o comércio de pólen para essa finalidade, afirmou a pesquisadora.

“Na ausência de animais para fazer a polinização, tem sido feita a polinização manual de lavouras de culturas importantes, como o dendê e a maçã. No Brasil se faz a polinização manual de maracujá , tomate e de outras culturas”, disse.

Falta de dados

Segundo Fonseca, já há dados sobre o declínio de espécies de abelhas, moscas-das-flores (sirfídeos) e de borboletas na Europa, nos Estados Unidos, no Oriente Médio e no Japão.

Um estudo internacional, publicado no Journal of Apicultural Research, apontou perdas de aproximadamente 30% de colônias de Apis mellifera L em decorrência da infestação pelo ácaro Varroa destructor, que diminui a vida das abelhas e, consequentemente, sua atividade de polinização nas flores, em especial nos países do hemisfério Norte.

Na Europa, as perdas de colônias de abelhas em decorrência do ácaro podem chegar a 53% e, no Oriente Médio, a 85%, indicam os autores do estudo. No entanto, ainda não há estimativas sobre a perda de colônias e de espécies em continentes como a América do Sul, África e Oceania.

“Não temos dados sobre esses continentes. Precisamos de informações objetivas para preenchermos uma base de dados sobre polinização em nível mundial a fim de definir estratégias de conservação em cada país”, avaliou Fonseca. “Também é preciso avaliar os efeitos de pesticidas no desaparecimento das abelhas em áreas agrícolas, que têm sido objeto de estudos e atuação dos órgãos regulatórios no Brasil.”

Outra grande lacuna a ser preenchida é a de estudos sobre interações entre espécies de abelhas polinizadoras nativas com as espécies criadas para polinização, como as Apis mellifera L.

Um estudo internacional publicado em 2013 indicou que, quando as Apis mellifera L e as abelhas solitárias atuam em uma mesma cultura, a taxa de polinização aumenta significativamente, pois elas se evitam nas flores e mudam mais frequentemente de local de coleta de alimento, explicou Fonseca.

De acordo com a pesquisadora, uma solução para a polinização em áreas agrícolas extensas tem sido o uso de colônias de polinizadores provenientes da produção de colônias em massa, como de abelhas Bombus terrestris, criadas em larga escala e inclusive exportadas.

Em 2004, foi produzido 1 milhão de colônias dessa abelha para uso na agricultura.

Na América do Sul, o Chile foi o primeiro país a introduzir essas abelhas para polinização de frutas e verduras. Em algumas áreas onde foi introduzida, entretanto, essa espécie exótica de abelha mostrou ser invasora e ter grande capacidade de ocupar novos territórios.

“É preciso estudar mais a interação entre as espécies para identificar onde elas convivem, qual a contribuição de cada uma delas na polinização e se essa interação é positiva ou negativa”, indicou Fonseca.

“Além disso, a propagação de doenças para as espécies nativas de abelhas causa preocupação e deve ser um foco da pesquisa nos próximos anos”, indicou.

Problema global

De acordo com Fonseca, a avaliação intitulada Polinizadores, polinização e produção de alimentos, do IPBES, está em fase de redação e deverá ser concluída no fim de 2015.

Além de um relatório técnico, com seis capítulos de 30 páginas cada, a avaliação também deverá apresentar um texto destinado aos formuladores de políticas públicas sobre o tema, contou.

“A avaliação sobre polinização deverá contribuir para aumentar os esforços de combate ao problema do desaparecimento de espécies de polinizadores no mundo, que é urgente e tem uma relevância política e econômica muito grande, porque afeta a produção de alimentos”, afirmou.

A avaliação será o primeiro diagnóstico temático realizado pelo IPBES e deverá ser disponibilizada para o público em geral em dezembro de 2015. O painel planeja produzir nos próximos anos outros levantamentos semelhantes sobre outros temas como espécies invasoras, restauração de habitats e cenários de biodiversidade no futuro.

Uma estratégia adotada para tornar os diagnósticos temáticos mais integrados foi a criação de forças-tarefa – voltadas à promoção da capacitação profissional e institucional, ao aprimoramento do processo de gerenciamento de dados e informações científicas e à integração do conhecimento tradicional indígena e das pesquisas locais aos processos científicos –, que deverão auxiliar na produção do texto final.

“O IPBES trabalha em parceria com a FAO [Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura], Unep [Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente], CBD [Convention on Biological Diversity], Unesco [Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura] e todos os esforços anteriores que trataram do tema de polinização”, afirmou Fonseca.

A polinização foi o primeiro tópico a ser escolhido pelos países-membros da plataforma intergovernamental, entre outras razões, por ser um problema global e já existir um grande número de estudos sobre o assunto, contou Carlos Joly, coordenador do Programa FAPESP de Pesquisas em Caracterização, Conservação, Restauração e Uso Sustentável da Biodiversidade (BIOTA-FAPESP) e membro do Painel Multidisciplinar de Especialistas do IPBES.

“Como já há um arcabouço muito grande de dados sobre esse tema, achamos que seria possível elaborar rapidamente uma síntese. Além disso, o tema tem um impacto global muito grande, principalmente por estar associado à produção de alimentos”, avaliou Joly.

Os 75 pesquisadores participantes do projeto foram indicados pelo Painel Multidisciplinar de Especialistas do IPBES, que se baseou nas indicações recebidas dos países-membros e observadores da plataforma intergovernamental.

Dois do grupo são escolhidos para coordenar o trabalho, sendo um de um país desenvolvido e outro de uma nação em desenvolvimento.

“O convite e a seleção da professora Vera Imperatriz Fonseca como coordenadora da avaliação é reflexo da qualidade da ciência desenvolvida nessa área no Brasil e da experiência dela em trabalhar com diagnósticos nacionais”, avaliou Joly. “Gostaríamos de ter mais pesquisadores brasileiros envolvidos na elaboração dos diagnósticos do IPBES.”

Leia mais sobre a reunião do IPBES na sede da FAPESP em  http://agencia.fapesp.br/painel_intergovernamental_discute_capacitacao_para_pesquisas_em_biodiversidade/19840/

Ciência Hoje On-line: Pelas abelhas

JC e-mail 4991, de 17 de julho de 2014

Campanha internacional criada por brasileiros chama atenção para o desaparecimento de colmeias e seu impacto sobre o ambiente e a segurança alimentar dos humanos

A notícia de que a população mundial de abelhas tem se reduzido pode até ser novidade para alguns, mas não aqui na CH On-line. Esses insetos vêm desaparecendo nos últimos 60 anos e 13 espécies foram extintas do planeta – das cerca de 20 mil existentes. O que parece uma boa notícia para os alérgicos é, no entanto, preocupante para o futuro da humanidade. Por isso, pesquisadores brasileiros lançaram uma campanha global para divulgar o sumiço de abelhas batizada de Bee or not to be? – um trocadilho em inglês com o verbo ‘ser’ (to be) e a palavra ‘abelha’ (bee) baseado na famosa frase de William Shakespeare: “Ser ou não ser, eis a questão.”

Os pesquisadores chamam a atenção para um fenômeno mundial denominado ‘síndrome do desaparecimento das abelhas’, decorrente de um problema no sistema nervoso desses insetos que faz com que eles ‘esqueçam’ o caminho de volta para sua colmeia e morram ao relento. Essa alteração está relacionada principalmente ao uso na agricultura de uma classe de pesticidas à base de nicotina, os neonicotinoides. Ao tentar polinizar os vegetais tratados com esses pesticidas, as abelhas se contaminam e desenvolvem o problema.

Leia o post completo na CH On-line, que tem conteúdo exclusivo atualizado diariamente: http://cienciahoje.uol.com.br/blogues/bussola/2014/07/pelas-abelhas

Abelhas “biônicas” vão ajudar a monitorar mudanças climáticas na Amazônia (O Globo)

JC e-mail 4966, de 04 de junho de 2014

Microssensores instalados em insetos vão colher dados sobre seu comportamento e do ambiente

Nas suas idas e vindas das colmeias, as abelhas interagem com boa parte do ambiente em sua volta, além de realizarem um importante trabalho de polinização de plantas que muito contribui para a manutenção da biodiversidade e a produção de alimentos em todo mundo. Agora, enxames delas vão assumir um outro papel, o de estações meteorológicas “biônicas”, para ajudar a monitorar os efeitos das mudanças climáticas na Amazônia e em seu próprio comportamento.

Desde a semana passada, pesquisadores do Instituto Tecnológico Vale (ITV) e da CSIRO, agência federal de pesquisas científicas da Austrália, estão instalando microssensores em 400 abelhas de um apiário no município de Santa Bárbara do Pará, a uma hora de distância de Belém, na primeira fase da experiência, que também visa descobrir as causas do chamado Distúrbio de Colapso de Colônias (CCD, na sigla em inglês), que só nos Estados Unidos já provocou a morte de 35% desses insetos criados em cativeiro.

– Não sabemos como as abelhas vão se comportar diante das projeções de aumento da temperatura e mudanças no clima devido ao aquecimento global – conta o físico Paulo de Souza, pesquisador-visitante do ITV e da CSIRO e responsável pela experiência. – Assim, entender como elas vão se adaptar a estas mudanças é importante para podermos estimar o que pode acontecer no futuro.

Souza explica que os microssensores usados no experimento são capazes de gerar a própria energia e captar e armazenar dados não só do comportamento das abelhas como da temperatura, umidade e nível de insolação do ambiente. Tudo isso espremido em um pequeno quadrado com 2,5 milímetros de lado com peso de 5,4 miligramas, o que faz com que as abelhas, da espécie Apis mellifera africanizadas, com em média 70 miligramas de peso, sintam como se estivessem “carregando uma mochila nas costas”.

– Mas isso não afeta o comportamento delas, que se adaptam muito rapidamente à instalação dos microssensores – garante.

Já a partir no próximo semestre, os pesquisadores deverão começar a instalar os microssensores, que custam US$ 0,30 (cerca de R$ 0,70) cada, em espécies nativas da Amazônia não dotadas de ferrão. Segundo Souza, estas abelhas são ainda mais importantes para a polinização das plantas da região, e são também mais sensíveis a mudanças no ambiente. Assim, a escala da experiência deve aumentar, com a utilização de 10 mil dos pequenos aparelhos ao longo de várias gerações de abelhas, que vivem em média dois meses.

O tamanho dos atuais sensores, porém, não permite que o dispositivo seja instalado em insetos menores, como mosquitos. Por isso, o grupo de Paulo de Souza já trabalha numa nova geração de microssensores com um décimo de milímetro, ou o equivalente a um grão de areia. Segundo o pesquisador, os novos sensores, que devem ficar prontos em quatro anos, terão as mesmas capacidades dos atuais, com a vantagem de serem “ativos”, isto é, vão poder transmitir em tempo real os dados coletados.

– Quando tivermos os sensores deste tamanho, poderemos aplicá-los na forma de spray nas colmeias, além de usá-los para monitorar outras espécies de insetos, como mosquitos transmissores de doenças – diz. – Mas a vantagem principal é que com eles vamos poder fazer das abelhas e outros insetos verdadeiras estações meteorológicas ambulantes, permitindo um monitoramento ambiental numa escala sem precedentes, já que cada abelha ou mosquito vai atuar como um agente de campo.

(Cesar Baima / O Globo)
http://oglobo.globo.com/sociedade/ciencia/abelhas-bionicas-vao-ajudar-monitorar-mudancas-climaticas-na-amazonia-12712798#ixzz33gDI4XQy

Citizen Scientists Gather Data on Urban Bees (Quest)

Post by  , Guest Contributor for  on Sep 13, 2013

Bumblebee Feature Photo

Image courtesy of Benson Kua.

Around the world, bees are dying in unprecedented numbers. While scientists hypothesize pesticides and habitat loss are to blame, the exact causes are still unclear. Gardeners and farmers are concerned about the fate of their bee-pollinated food and looking to the scientific community for information about how and why the bee populations are declining.

Unfortunately, money is tight as scientists struggle to gain the funding and resources for extensive bee studies.

Marie Clifford and Susan Waters, graduate researchers at the University of Washington in Seattle, have found a way to get around scarce research funding: citizen scientists. The Urban Pollination Project (UPP), co-founded in 2011, takes Seattle community gardeners and trains them to collect data on local bees. Tapping into citizen scientist efforts, Clifford and Waters can gather data from 35 Seattle community gardens – a scale of research otherwise outside of their resources and funding capabilities.

“Citizen science,” Clifford says, “allows scientists to address much broader scale questions than they might be able to address themselves.”

The citizen scientist gardeners at the Urban Pollination Project measure, count, and weigh tomatoes to understand how varying degrees of pollination affect tomato growth. They also pollinate the tomato flowers using a tuning fork, and are trained in bee identification. Their observations provide insight into what species of bees visit various Seattle community gardens.

Observations like these led to a sighting of the Western Bumblebee — a native bumblebee thought to be extinct– by bee enthusiast, Will Peterman. With citizen scientists performing observations around the city, Clifford and Waters hope to better understand which bees are pollinating our cities.

In about five years, Clifford and Waters hope to have enough data to make conclusions about what bumblebees need to survive in urban environments, like how much and what kind of habitat availability is required. As the project continues, Clifford and Waters want to get more gardeners involved.

Tuning Fork SV

Both bumblebees and a 128 Hertz tuning fork vibrate at the perfect frequency to pollinate tomato plants. The vibration can literally “shake” the pollen out of tomato plant flowers. Photo credit: Sarah Vaira.

While UPP works with Seattle gardeners to track where bumblebees nest and forage, other citizen projects such asiNaturalist andeBird, allow anyone with a smartphone or digital camera to help identify plants and animals. These kinds of identification projects can help scientists predict animal and plant behavior.

“[With citizen science] you can achieve things that you would never be able to achieve with a more standard set of funds and time and energy,” says Waters, “[This is] a kind of knowledge that is ultimately really useful … and it connects people to their local environment.”