Diverse centinaia di api nelle zone rurali della Pennsylvania e della New York rurale sfoggiano piccoli codici QR sulla schiena. Più che le ultime novità di Apiarian, i piccoli tag servono a uno scopo scientifico: monitorare quando le api entrano e fuori dai loro alveari per capire meglio per quanto tempo le api da miele trascorrono foragie per il cibo al di fuori dei loro alveari. Il lavoro, una collaborazione tra entomologi e ingegneri elettrici di Penn State, è il primo passo per risolvere un mistero di lunga data di quanto le api viaggiano dai loro alveari per raccogliere polline e nettare.
Finora, i ricercatori hanno imparato che mentre la maggior parte dei viaggi al di fuori dell’alveare dura pochi minuti, una piccola minoranza di api può trascorrere più di due ore di distanza. Il team ha detto che si aspettano di imparare molto di più, grazie al sistema che hanno sviluppato per tracciare il tempo di Honey Bees fuori dall’alveare.
“Questa tecnologia sta aprendo opportunità per i biologi di studiare i sistemi in modi che non erano precedentemente possibili, specialmente in relazione all’apicoltura biologica”, ha affermato Margarita López-Uribe, Lorenzo L. Langstroth Propre professore di carriera, professore associato di entomologia e autore sul documento pubblicato in Hardwarexun diario ad accesso aperto che descrive in dettaglio le apparecchiature e i metodi esatti che i ricercatori utilizzano nel loro lavoro in modo che possa essere replicato o costruito da altri. “In Biologia sul campo, di solito guardiamo solo le cose con i nostri occhi, ma il numero di osservazioni che possiamo fare come esseri umani non si ridimensionano mai a ciò che una macchina può fare.”
Come i lavoratori in un edificio di alta sicurezza, le api si “ronzano” dentro e fuori dall’alveare, lampeggiando il passaggio sulla schiena. Hanno un accesso libero, ma vengono tracciati digitalmente tramite un sistema di imaging automatizzato che il team ha sviluppato per monitorare quando le api lasciano l’alveare e quando tornano tramite un ingresso personalizzato con un sensore della fotocamera. I codici QR incollati alle spalle delle api sono noti come tag fiduciari, che portano la più piccola quantità di informazioni di identificazione e possono essere rapidamente rilevati e registrati tramite il sistema di imaging, anche in condizioni di bassa risoluzione. Il sistema è una pausa con il lavoro sul campo di entomologia convenzionale in cui i ricercatori osservano visivamente le api per periodi limitati, consentendo osservazioni molto più complete e ampliate, hanno affermato i ricercatori.
Barriere all’apicoltura biologica
In generale, l’apicoltura organica significa che gli alveari sono tenuti liberi da pesticidi chimici, erbicidi e trattamenti chimici sintetici e sono situati lontano dalle aree inquinate. Mentre il National Organic Standards National Standards del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti ha raccomandato standard specifici per la certificazione del miele e di altri prodotti di api come “biologici” nel 2010, non sono mai stati approvati. Le api da miele sono in grado di far volare lunghe distanze quando devono – stimate per essere in grado di volare fino a 10 chilometri dal loro alveare – ma la squadra ha ipotizzato che tale distanza è rara e le api generalmente volano molto più brevi, forse meno di una chilometro, secondo López-Uribe. Pertanto, i requisiti della zona di foraggio e di sorveglianza raccomandati per l’apicoltura organica nel 2010 possono essere inutilmente grandi.
Ciò potrebbe cambiare con una comprensione migliore e più precisa della gamma di foraggiamento delle api, hanno detto i ricercatori. Le api da miele comunicano dove si trovano le fonti alimentari per altre api della colonia con un comportamento fisico chiamato “Waggle Dance”. López-Uribe ha affermato che i ricercatori trascorrono tempo significativi osservando e tentando di decodificare la danza di Waggle per determinare fino a che punto le api viaggiano dalle loro colonie-un processo che potrebbe essere aiutato a monitorare accuratamente per quanto tempo le singole api spendono a foraggiare.
“La danza di Waggle è la migliore fonte di informazioni che abbiamo sul foraggiamento delle api, ma si basa su osservazioni umane, con forse un’ora di osservazioni fatte una volta al giorno in due settimane. Quindi, ci siamo avvicinati al team di ingegneria elettrica per vedere se lì Potrebbe essere una tecnologia che potrebbe fare meglio a fare queste osservazioni “, ha detto López-Uribe. “L’obiettivo è capire se quella stima di 10 chilometri è biologicamente accurata. Possiamo determinare esattamente fino a che punto le api da miele viaggiano dai loro alveari?”
Buddying per le api
Gli entomologi si sono rivolti a Julio Urbina, professore di ingegneria elettrica e autore di coordinamento nello studio, che ha toccato Diego Penaloza-Aponte, uno studente di dottorato in ingegneria elettrica e autore di corronazione nello studio.
“Prima non c’era nulla di disponibile come questo”, ha detto Urbina. “Questo documento è il primo passo che va avanti nella giusta direzione, con l’opportunità di fare di più – in gran parte a causa della crescente sinergia tra i nostri team.”
I ricercatori hanno sottolineato che questa non è stata una collaborazione di silos, in cui biologi e ingegneri hanno messo insieme contributi separati. Piuttosto, gli esperti hanno trascorso del tempo come novizi nelle reciproche discipline per comprendere meglio le esigenze e le limitazioni specifiche. Gli ingegneri elettrici hanno lavorato sul campo, imparando in prima persona come gestire e monitorare le api, mentre gli entomologi hanno visitato il laboratorio per apprendere quali considerazioni vanno nella progettazione e nella costruzione di tecnologie automatizzate.
“I sistemi costruiti in passato per monitorare le api sono stati sviluppati per funzionare in ambienti di laboratorio o quasi controllati”, ha affermato Penaloza-Aponte. “Il nostro obiettivo era quello di sviluppare qualcosa che potesse funzionare in un ambiente rurale, lontano dal laboratorio, sull’energia solare e per rendere tutto open. Chiunque può usare questo sistema e modificarlo.”
Secondo Penaloza-Aponte, anche l’accesso era preoccupante. Tutte le attrezzature utilizzate sono disponibili in commercio e costano meno di $ 1.500 in totale per apiario, che comprende sei colonie.
Ronzando con nuove conoscenze
I ricercatori hanno usato Apriltags, un codice QR più piccolo del chiodo mignolo di una persona che potrebbe essere incollato all’ape del lavoratore senza ostacolare il suo movimento o causare danni. Ogni due settimane durante la stagione primaverile e estiva attiva, la squadra ha taggato 600 giovani api appena emerse dalle loro celle in sei colonie. In totale, hanno taggato oltre 32.000 api in sei apiari.
“Abbiamo preso di mira giovani api in modo da poter tracciare la loro età in modo più accurato, soprattutto quando iniziano a volare e quando si fermano”, ha dichiarato Robyn Underwood, educatore di estensione Penn State in apicoltura e coautore sul giornale. Ha spiegato che anche le giovani api sono più morbide e non pungono ancora, quindi sono più facili da gestire. “Una volta che l’ape era abbastanza grande da volare, avrebbe lasciato la colonia ed essere visto sotto la telecamera. In tempo reale, il nostro sensore avrebbe letto il codice QR e catturare l’ID ape, la data, l’ora, la direzione del movimento – lasciando o lasciando Entrando nell’aluncio – e la temperatura.
I ricercatori hanno scoperto che la maggior parte dei viaggi in genere durava da uno a quattro minuti, che potrebbe essere quello di controllare il tempo prima del foraggiamento o di defecare al di fuori dell’alveare. I viaggi più lunghi in genere sono durati meno di 20 minuti, ma il 34% delle api taggate ha trascorso più di due ore dall’alveare. Ciò potrebbe riflettere un viaggio insolitamente lungo foraggiamento, un’ape che non è mai tornata all’alveare o un rilevamento mancato se l’ape è entrato nell’alveare a testa in giù, hanno detto i ricercatori. Durante alcune settimane, con meno fiori disponibili, più api hanno trascorso più tempo a forare, probabilmente perché hanno dovuto viaggiare più lontano per trovare cibo adeguato.
“Abbiamo anche scoperto che le api stanno foraggiando molto più a lungo nel corso della loro vita di quanto inizialmente si pensava”, ha detto Underwood, spiegando che si ritiene che le api da miele vivano per circa 28 giorni. “Stiamo vedendo le api che foraggiano per sei settimane e non iniziano a forare fino a quando non hanno già circa due settimane, quindi vivono molto più a lungo di quanto pensassimo.”
Le telecamere ad ogni alveare, correndo 24 ore al giorno e sette giorni alla settimana, erano ciascuna collegate a un microcomputer e i ricercatori hanno caricato i dati sui loro laptop durante le visite settimanali.
I ricercatori hanno riscontrato una questione prevista all’inizio del monitoraggio: le api che si aggirano nell’ingresso dell’alveare. La fotocamera avrebbe rilevato i loro singoli codici QR verso l’alto di centinaia di volte in un giorno.
“Si scopre, alcune api proprio come uscire all’ingresso e la telecamera le leggerà ogni volta che camminano”, ha detto Diego. “Ecco perché la programmazione è così utile. Può tagliare quei dati anomali e aiutarti a monitorare ciò che è effettivamente significativo.”
Che vacilla nel futuro
I ricercatori stanno ora collaborando con una squadra della Virginia Tech per valutare come i tempi di durata del foraggiamento abbinano i balli decodificati. Successivamente, i ricercatori hanno affermato di sperare di taggare e tracciare altre specie di api, così come altri tipi di api da miele, come api drone o api regine per saperne di più su quegli aspetti della colonia. Hanno anche in programma di ospitare seminari per scienziati e apicoltori per imparare a costruire e utilizzare i propri sistemi di monitoraggio.
Altri coautori su questo documento includono Sarabeth Brandt, studentessa di dottorato in ingegneria elettrica, e Selina Bruckner, studiosa post-dottorato in entomologia, Penn State; Erin Dent, uno studente universitario presso la Texas A&M University che ha partecipato al progetto come studioso del progetto nell’estate del 2023; e Benedict Demoras, con il Dipartimento di Entomologia della Cornell University. Questa squadra sta anche collaborando con Margaret Couvillon e Lindsay Johnson, con il Dipartimento di Entomologia della Virginia Tech; e Scott McArt, con il Dipartimento di Entomologia della Cornell University.
Il National Institute of Food and Agriculture del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti ha finanziato questo lavoro.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
