Honeybee "Wake-Up Call": Varför deras vibrationer kan rädda dem från utrotning

Globala honungsbibefolkningar är i fara - och det är en hemsk situation för människor. Trusler från klimatförändringar, giftiga bekämpningsmedel och sjukdomar har alla bidragit till en brant minskning av honungsbiets befolkning sedan 2006. Och som en tredjedel av maten vi äter är ett direkt resultat av insektbestämning - inklusive honungsbinn - kan det bli allvarliga konsekvenser för oss om arten utrotas.

Vi avslöjade nyligen mer om en välkänd, viktig honungsbensignal som kallas dorso-ventral bukvibration (DVAV) -signal. Känd som honungsbien "väckarklocka", säger den här signalen andra bier för att förbereda sig för en ökning av arbetsbelastningen, i synnerhet i förhållande till foder. Vi utvecklade en fjärrgivare som gjorde det möjligt för oss att övervaka honungsbikolonier utan att öppna bikupan. Genom att förstå frekvensen och styrkan hos DVAV-signalen i bikupan, kan biodlare och forskare bättre övervaka biokoloniernas hälsa över hela världen.

Se även: Se en konstant skiftande honungsbenssvamp Illustrera "Hive Mind"

I många länder (och i synnerhet i Europa), den skogsmark som honeybees kräver inte längre existerar, så överlever huvuddelen av honungsbinn bara tack vare biodlare, som tillhandahåller lådor och nässelfeber för att de ska bo i. Som sådan kan de kontinuerligt övervaka honungsbokolonier är avgörande för deras överlevnad.

Problem kan uppstå snabbt i en koloni, med förödande effekter. Medan kommersiella biodlare gör sitt bästa för att övervaka bietpopulationer i nässelfeber är kontroll av varje enskild bikops befolkning en nästan omöjlig uppgift, eftersom vissa yrkesverksamma har mer än 1.000 kolonier att ta hand om.

Ny forskning har fokuserat på att hitta sätt att övervaka honungsbokpopulationer utan att behöva fysiskt öppna nässelfeber. Detta kommer att hjälpa biodlare att bättre kontrollera säkerheten hos sina kolonier och kan hjälpa till att bibehålla honeybee populationer.

Vi har varit särskilt intresserade av att undersöka vibrationerna från honungsbens aktivitet i nässelfeber för att bättre förstå deras in-hive-beteende. Genom att detektera och mäta vibrationer som skickas genom honungskakan av enskilda bin, kan vi studera och avkoda meddelandena honungsbina skickar varandra.

Bee Communication

DVAV-signalen är en välkänd form av honungsbokommunikation som berättar för andra bin i bikupan för att förbereda sig för ökad arbetsbelastning. Den här signalen varar i en sekund och inträffar när en honungsbis griper en mottagande bin med sina främre ben och rytmiskt skakar hennes buk fram och tillbaka, vanligtvis 20 gånger per sekund.

Genom att använda en accelerometer-sensor (som mäter hastigheten på accelerationen som biens kropp vibrerar) med automatiserad inspelningssoftware, kunde vi kontinuerligt övervaka aktiviteten i honungsbinnet. Vår forskning visade att vi kan hämta DVAV-signalen i bikupan när honungsbina passerar nära vår sensor. Att veta detta gör det möjligt för oss att förfina vår bedömning av koloniens hälsa, eftersom specifika hälsoproblem kommer att återspeglas i förändringar i bikens övergripande DVAV-aktivitetsnivåer.

Detta "väckarklocka" var inte tidigare känt för att ge vibrationer inom honungskakan, men vi har nu spelat in den associerade vågformen i enastående detalj. Ytterligare videoanalys tillät oss att bekräfta att det var DVAV-signalen som vår sensor upptäckte. Därefter kunde vi skapa ytterligare maskinlärande programvara för att automatiskt detektera och logga eventuella förekomster av DVAVs från de data som vår sensor tagit upp.

Vi övervakade denna signal i tre nappdjur i Storbritannien och Frankrike i upp till 16 månader. Vi fann att signalen är mycket vanlig och mycket repeterbar. Det uppträder oväntat oftare på natten, med en tydlig minskning mot mid-afternoon - en trend som är motsatt amplituden (styrka eller ljudstyrka) hos signalerna. Vi fann också att honungsbönor generellt producerar denna signal direkt på kammen.

Detta, tillsammans med annan forskning, föreslår att DVAV-signalen kanske inte fungerar som ett väckarklocka. Till exempel kan denna signal vara ett sätt för bin att sanna innehållet i honungskakan för att kontrollera lagringsnivåerna för honung och pollen eller för närvaron av ägg. Signalens amplitud, som varierar mycket mellan natt och dag, kan indikera det sammanhang där meddelandet produceras. Dess nattliga förbättrade frekvens är både en ny upptäckt och för närvarande ett fantastiskt mysterium.

Denna nya inblick i DVAV-signalen hjälper forskare att återskapa den så att vi kan försöka kommunicera med bin. Genom att driva en exakt replika av DVAV-signalvågor i honungskakan (något som inte är möjligt före vår studie) kommer forskare att kunna överföra meningsfulla meddelanden till kolonin. Detta kommer att låta dem kontrollera att förbättrad koloniaktivitet uppnås, och kommer också att låta dem förstå DVAV-signalens specifika funktioner.

Se också: World Bee Collapse kan koka ner till en ond mite och en förbises idé

Vår nya forskning bygger på det arbete som gjordes av Karl von Frisch, som avkodade betydelsen av honungsbinnet "vaggdans". Von Frisch upptäckte honungsbina använder den för att varna varandra om nektar i området och det ger mycket exakta instruktioner om var man hittar Det. Waggle dansen diskuteras fortfarande idag som ett exempel på förvånande sofistikering i insekts kommunikation. Upptäckten ledde också till en förändring av vårt tänkande om andra livsformer och hur de påverkar våra liv.

Med den nuvarande bevisning som vi har om mänsklighetens skadliga effekt på jorden är det troligt att samhällets påverkan på planeten bara blir värre. Trots vår önskan att skydda utrotningshotade arter, fattar vi ofta beslut för mänsklighetens fördelar som skadar miljön. Genom att lyfta fram ett annat fascinerande element i honungsbokommunikation hoppas vi att vårt arbete kommer att bidra till att förändra mänsklighetens tänkande och göra hållbarheten på planeten högsta prioritet.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Martin Bencsik och Michael Ramsey. Läs den ursprungliga artikeln här.