Lucrătorii de albine care sunt stresate de polen pe măsură ce larvele devin săraci săraci și dansatori

Departamentul de Științe Biologice de Afiliere, Colegiul Wellesley, Wellesley, Massachusetts, Statele Unite ale Americii

Hailey N. Scofield,
Heather R. Mattila

Cifre

Abstract

Citare: Scofield HN, Mattila HR (2015) Lucrătorii de albine care sunt subliniați de polen pe măsură ce larvele devin săraci săraci și dansatori ca adulți. PLoS ONE 10 (4): e0121731. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121731

Editor academic: Olav Rueppell, Universitatea din Carolina de Nord, Greensboro, STATELE UNITE

Primit: 26 iunie 2014; Admis: 18 februarie 2015; Publicat: 8 aprilie 2015

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se află în hârtie și într-un fișier Excel de informații suport; acest fișier include date pentru toate cele 4 cifre și tabele de contingență (care nu aveau cifre).

Finanțarea: Sprijinul pentru cercetare a fost oferit de Comitetul de subvenții al Asociației Apicultorilor din județul Essex (Massachusetts, SUA) și de un premiu Fiske de la Wellesley College. Sprijinul studențesc a fost oferit de sponsorii Wellesley's Summer Research Awards, inclusiv Fondul Amabel Boyce James '74 pentru cercetarea de vară în științe, Fondul Janina A. Longtine '76 pentru cercetarea de vară în științele naturii, Sherman Fairchild Fund și clasa Susan Todd Horton din 1910 Trust. HRM a fost susținut de o catedră dotată de Knafel în științele naturii (Wellesley College). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de a publica sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Impactul negativ al stresului nutrițional asupra dezvoltării asupra funcției adulților a fost documentat într-o gamă largă de vertebrate (revizuit de [1-7]). Consecințele funcționale ale stresului alimentar timpuriu sunt diverse, inclusiv învățarea afectată și producția de cântece la păsările cântătoare adulte [8], răspunsul slab al broaștelor la uscarea iazului [9] și tulburările metabolice și neurodezvoltare la debut tardiv la om [10-13]. În schimb, înțelegerea noastră despre impactul subnutriției asupra dezvoltării asupra performanței adulților la nevertebrate este relativ slabă. Studiile cu insecte model arată că accesul inadecvat la alimente în timpul dezvoltării larvelor poate încetini „rata de viață” [14] prin scăderea creșterii și a debutului reproducerii ca strategie adaptativă pentru rezistența la lipsa alimentelor (de exemplu, muștele fructelor [15,16]; gândaci [17]; țânțari [18]), care pot duce la o greutate corporală mai mică a adultului și pot impune costuri de reproducere pentru indivizi [19-22]. Puține studii asupra insectelor au examinat efectele stresului alimentar larvar asupra comportamentului adulților care nu se reproduc, deși s-a demonstrat că reduce metabolismul zborului și apărarea teritoriului la fluturi [23,24] și modifică furajarea exploratorie, capacitatea de învățare și memoria la fructele adulte muste [25.26].

Scopul acestui studiu este de a evalua consecințele stresului alimentar larvelar pentru adulții unui alt model important de nevertebrate - albina (Apis mellifera L.). Strategia albinelor de miere pentru a face față stresului alimentar este complicată de eusocialitate, unde ajustările „ratei de trai” sunt provocate de cererile enorme de energie și muncă ale creșterii colective a puietului, hrănirii și întreținerii cuiburilor. Necesitatea de a înțelege efectele potențiale ale stresului nutrițional asupra albinelor miere a devenit urgentă în ultimii ani. Albinele de miere polenizează aproape jumătate din culturile cultivate la nivel mondial pentru a fi utilizate de oameni [27] și contribuie în mod esențial la suma estimată de 153 miliarde EUR (

211 miliarde USD) valoarea totală anuală a polenizării insectelor [28]. Cu toate acestea, rolul albinelor de miere în producția globală de alimente a fost amenințat în ultimii ani de mortalitatea neobișnuit de mare a coloniilor gestionate [29-38] împreună cu scăderea numărului de colonii în deceniile precedente [36,39]. Consensul crește că efectele și interacțiunile unui set multi-factorial de factori de stres, inclusiv paraziți, agenți patogeni, pesticide, diversitate genetică scăzută și o nutriție deficitară, cauzează sau exacerbează aceste pierderi [39-41]. Stresul nutrițional este o preocupare specială, deoarece poate acționa sinergic cu alți factori de stres ai mediului [42,43] și se presupune că se agravează în zonele cu habitat de hrănire în scădere, unde pierderile de colonii sunt cele mai mari [44].

Sursa principală de stres nutrițional din colonii este accesul inadecvat la polen, care furnizează proteinele esențiale, lipidele, vitaminele și mineralele necesare pentru dezvoltarea larvelor și funcția adultului [45,46]. În consecință, disponibilitatea polenului este strâns legată de numărul de albine de miere pe care o colonie le poate crește [47-50]. Coloniile se confruntă în mod curent cu deficiențe sezoniere de polen atunci când coloniile epuizează depozitele înainte de a putea fi colectat mai mult polen [51-53], așa cum se întâmplă adesea în perioade scurte de vreme rea [49,54-56] sau ca un produs secundar nedorit al practicilor de management comercial care pun coloniile într-o competiție intensă pentru sursele de polen care pot lipsi de diversitate, să fie slab hrănitoare sau să înflorească rar [57-63]. Ca răspuns la lipsa polenului, coloniile tind să regleze numărul de larve pe care le pot crește prin utilizarea propriilor rezerve corporale pentru a susține creșterea puilor [64] și canibalizând larvele tinere și investind substanțe nutritive recuperate în larvele mai vechi [49,56,65] . În ciuda acestor măsuri de protecție, adulții subdimensionați și săraci cu nutrienți sunt uneori crescuți atunci când accesul la polen este limitat [66-68].