Аннотация
Ландшафты могут влиять на эпидемиологию паразитов у диких и сельскохозяйственных животных. Медоносным пчелам угрожает потеря цветочных ресурсов и паразиты, главным образом клещ Varroa destructor и вирусы, которые он переносит. Существующие методы борьбы с клещами в значительной степени зависят от химических препаратов, которые могут негативно влиять на пчел. Для уменьшения заражения этими эктопаразитами необходимы альтернативные методы борьбы, не содержащие пестицидов. Многие цветущие растения поставляют нектар и пыльцу, которые обеспечивают устойчивость к паразитам. Поэтому обогащение ландшафтов антипаразитарными цветочными ресурсами может стать устойчивым средством борьбы с паразитами у опылителей. Цветочные вознаграждения растений семейства Asteraceae могут уменьшить паразитарную инфекцию у различных видов пчел, включая медоносных и шмелей. Здесь мы проверили влияние подсолнечника (Helianthus annuus) и добавок пыльцы на устойчивость медоносных пчел к макро- и микропаразитам. Хотя подсолнечник не оказал значительного влияния на микропаразитов, мы обнаружили, что увеличение доступности пыльцы подсолнечника коррелирует со снижением зараженности клещами Варроа в ландшафтах и колониях, получающих пыльцу. На уровне ландшафта каждое удвоение площади посевов подсолнечника ассоциировалось с 28% снижением зараженности клещами. В полевых испытаниях добавление в колонии пыльцы подсолнечника в конце лета снизило зараженность клещами в 2,75 раза по сравнению с искусственной пыльцой. Однако площади посевов подсолнечника в США сокращались на 2% в год с 1980 года, что говорит о снижении доступности этого цветочного ресурса. Хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, представляют ли наблюдаемые эффекты прямое ингибирование плодовитости клещей или ограниченное клещами сокращение выращивания расплода медоносных пчел, наши результаты свидетельствуют о потенциальной возможности посадок подсолнечника или добавок пыльцы для борьбы с одной из основных причин потерь медоносных пчел во всем мире.
————-
Пищевые ресурсы оказывают глубокое влияние на взаимодействие хозяина и паразита (Scrimshaw et al. 1959). Питание свободно гуляющих животных определяется кормовыми возможностями местных ландшафтов, которые различаются по качеству, количеству и лекарственному потенциалу ресурсов. В ландшафтах с интенсивным сельским хозяйством на кормовые возможности животных, включая насекомых, сильно влияют антропогенные изменения в землепользовании (Kennedy et al. 2013). Сообщества растений-опылителей представляются особенно уязвимыми как для паразитов, которые легко распространяются, учитывая широкий кормовой ареал, высокий уровень активности и миграции общественных пчел под влиянием человека (Graystock et al. 2016), так и для изменений в землепользовании, которые регулируют цветочные пищевые ресурсы и среду обитания, от которых зависит выживание и воспроизводство (Goulson et al. 2015).
Благодаря своему распространению по всему миру, использованию в сельскохозяйственных системах и документированным связям с многочисленными паразитами и патогенами, медоносные пчелы представляют собой образцовую систему для изучения того, как цветочные ресурсы влияют на динамику хозяин-паразит. Свободно живущая, полуодомашненная европейская медоносная пчела (Apis mellifera L., Hymenoptera: Apidae) зависит от цветочных ресурсов — в том числе от нектара и пыльцы на пахотных землях. В свою очередь, управляемые пчелы обеспечивают примерно половину всех посещений цветов на пахотных землях, дополняя опыление дикими насекомыми (Garibaldi et al. 2013, Rader et al. 2016). В совокупности эти услуги повышают урожайность большинства сельскохозяйственных культур (Klein et al. 2007) и оцениваются примерно в 10% мирового сельскохозяйственного производства (Gallai et al. 2009). Однако опылителям угрожает вызванное землепользованием сокращение доступности цветочных ресурсов (Goulson et al. 2015, IPBES 2016, Otto et al. 2018, Durant and Otto 2019), что может поставить под угрозу питание и физиологию отдельных особей и колоний (Smart et al. 2018, 2019; Ricigliano et al. 2019). Медоносные пчелы также заражены целым набором паразитов и патогенов, которые способствуют потере колоний и создают угрозу распространения в сообщества диких пчел (Evans and Schwarz 2011, Fürst et al. 2014, Manley et al. 2019). Паразиты, связанные с гибелью колоний, включают микроспоридию Nosema ceranae, вирусы и переносящего вирусы эктопаразитического клеща Varroa destructor (Anderson and Trueman) (Mesostigmata: Varroidae) (van Engelsdorp and Meixner 2010, Evans and Schwarz 2011).
Устойчивость и толерантность пчел к паразитам определяется питанием, получаемым из цветочного нектара и пыльцы. В то время как нектар и получаемый из него мед обеспечивают богатый сахаром источник энергии, пищевая пыльца поставляет аминокислоты и липиды, которые поддерживают общее развитие, устойчивость к паразитам и активность иммунной системы (Alaux et al. 2010, Huang 2012, Annoscia et al. 2017). Помимо обеспечения макроэлементами, специфические цветочные и другие растительные ресурсы могут повышать устойчивость к инфекциям (Erler and Moritz 2015). Прополис, получаемый из растительной смолы, обладает различными иммуномодулирующими и антимикробными эффектами, защищая колонии от абиотической среды, хищничества и паразитарной инфекции (Simone-Finstrom and Spivak 2010). Нектар и пыльца также поставляют разнообразный ассортимент растительных вторичных метаболитов, включая множество соединений, оказывающих воздействие на паразитов насекомых (Palmer-Young et al. 2016), иммунитет (Palmer-Young et al. 2019) и инфекции (Richardson et al. 2015, Koch et al. 2019). В более широком масштабе структура флористических ландшафтов и присутствие конкретных видов, влияющих на передачу паразитов, могут влиять на распространенность инфекции в сообществах пчел (Adler et al. 2018, 2020; Figueroa et al. 2019; Graystock et al. 2020). Потеря антипаразитарных растительных ресурсов может усугубить восприимчивость к инфекции, тогда как увеличение посадок опылителей может повысить устойчивость к болезни у диких и управляемых пчел (Koch et al. 2019).
Одним из видов растений, представляющих особый интерес для здоровья пчел, является подсолнечник (Helianthus annuus, Asteraceae). Его обильное производство нектара и пыльцы имеет решающее значение для размножения многочисленных видов диких пчел в родном североамериканском ареале этого растения (Hurd Jr et al. 1980, Minckley et al. 1994). Подсолнечник также является культурным растением, составляющим основные масличные культуры в Европе и Азии, на которые приходится 68% мирового производства (Debaeke et al. 2017), а также в Америке, внося важный вклад в позднесезонное хранение пыльцы и меда в колониях медоносных пчел, расположенных в сельскохозяйственных ландшафтах (Kretzschmar and Frontero 2017, Evans et al. 2018). Однако, несмотря на частое посещение в некоторых сельскохозяйственных системах (Perrot et al. 2019), подсолнечник не обязательно является оптимальным или предпочтительным ресурсом для медоносных пчел (Hurd Jr et al. 1980, Nicolson and Human 2013, Mallinger et al. 2019). Как и пыльца многих других растений семейства Asteraceae, пыльца подсолнечника содержит мало белка по сравнению с другими растениями, посещаемыми пчелами, а рацион, основанный исключительно на подсолнечнике, не способствует развитию медоносных и шмелевых пчел, если не поступает дополнительная пыльца (Praz et al. 2008, Nicolson and Human 2013, Pamminger et al. 2019). Это привело к выводу, что пыльца Asteraceae не подходит, по крайней мере, в качестве единственного источника пищи, для пчел, у которых отсутствуют специальные физиологические адаптации к ее вторичным метаболитам и дефицит питательных веществ (Praz et al. 2008).
С другой стороны, несколько исследований продемонстрировали преимущества нектара и пыльцы подсолнечника и других Asteraceae для устойчивости к паразитам (т.е. снижение заражения или инвазии). Пыльца Asteraceae ассоциировалась с меньшим количеством паразитов в выводке у Osmia (Spear et al. 2016). Пыльца подсолнечника и Solidago spp. (оба семейства Asteraceae) снижала заражение кишечника трипаносоматидным паразитом Crithidia bombi у шмеля Bombus impatiens (LoCascio et al. 2019), причем пахотные земли подсолнечника ассоциировались со снижением интенсивности заражения в масштабах ландшафта (Giacomini et al. 2018). У медоносных пчел потребление пыльцы подсолнечника и меда снижает заражение кишечной микроспоридии Nosema ceranae (Giacomini et al. 2018) — паразита, связанного с потерей колоний (Higes et al. 2008) — при этом пчелы-кормилицы проявляют вызванное инфекцией предпочтение к подсолнечному меду (Gherman et al. 2014).
Эти данные, полученные от отдельных пчел разных видов, заставили нас предположить, что доступность ресурсов подсолнечника может также снизить уровень паразитов или патогенов у медоносных пчел в масштабах колонии и ландшафта. Чтобы проверить эту гипотезу, мы объединили многолетнее общенациональное ландшафтное исследование с полевыми и лабораторными экспериментами для оценки влияния подсолнечника и пыльцевого рациона на заражение медоносных пчел микро- и макропаразитами, связанными с потерей колоний (van Engelsdorp and Meixner 2010, Evans and Schwarz 2011), включая вирусы, кишечные микроспоридии рода Nosema и эктопаразитического клеща Varroa destructor (далее «Varroa»). Мы проявили особый интерес к Varroa по трем причинам: во-первых, из-за его центральной роли в потере колоний и переносе других патогенов (van Engelsdorp and Meixner 2010, Nazzi et al. 2012, Ryabov et al. 2014); во-вторых, из-за совпадения сезонных позднелетних увеличений инвазии (Traynor et al. 2020) со временем цветения подсолнечника (Gallant et al. 2014); и в-третьих, из-за его биологии как макропаразита, зависящего от расплода, от которого пыльцевые рационы Asteraceae обеспечивают защиту у других пчел-хозяев (Spear et al. 2016).
Сначала мы использовали данные Службы инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США (USDA-APHIS) Honey Bee Disease Survey (Traynor et al. 2016) для проверки связи между площадью посевов подсолнечника и Nosema и Varroa в совместно расположенных колониях. Затем мы провели полевые эксперименты весной и в конце лета, чтобы оценить влияние добавок на основе пыльцы подсолнечника на Nosema, Varroa и вирусы в колониях. Кроме того, мы провели лабораторный эксперимент с рабочими пчелами в клетках, чтобы оценить влияние диеты на основе пыльцы подсолнечника на естественную вирусную инфекцию в контролируемых условиях. Наконец, чтобы проиллюстрировать временные тенденции в доступе медоносных пчел к этому предположительно антипаразитарному цветочному ресурсу, мы оценили количественные изменения в пахотных землях США, засеянных подсолнечником, за последние 40 лет. Наше исследование дает всестороннюю оценку потенциального влияния ресурсов, связанных с подсолнечником, на несколько паразитов и патогенов медоносных пчел в различных пространственных масштабах, а также подчеркивает недавнее сокращение посевов подсолнечника по всей стране.
Материалы и методы
Краткое описание каждого эксперимента приведено ниже и в таблице 1. Для получения полной информации, пожалуйста, обратитесь к Дополнительной информации: Расширенные методы.
| Испытание | Описание | Лечение | Ответы |
| Ландшафтные ассоциации | Ассоциация между площадью посевов подсолнечника и паразитами в национальном исследовании | Отсутствует (корреляция) | варроа, нозематоз |
| Позднелетняя подкормка | пыльцевые паштеты, скармливаемые позднесезонным полевым колониям в Мэриленде | пыльца подсолнечника, полевых цветов и искусственная пыльца | варроа, нозематоз, вирусы |
| Весенняя подкормка | пыльцевые паштеты, скармливаемые колониям в начале сезона в Массачусетсе | подсолнечник, полевой подсолнечник, смесь подсолнечника и полевого подсолнечника, искусственная пыльца | варроа, нозематоз, вирусы |
| Пчелы в клетках | пыльцевые диеты, которыми кормили зрелых, собранных в поле рабочих пчел в лаборатории | 0, 33, 67 и 100% пыльца подсолнечника | нозематоз, вирусы |
Ландшафтные ассоциации между подсолнечником, варроа и нозематозом
Мы использовали данные Национального исследования болезней медоносных пчел Министерства сельского хозяйства США (USDA-APHIS), которое ежегодно оценивает уровни варроа и нозематоза в колониях >400 пасек в >30 штатах США (Traynor et al. 2016), чтобы оценить ассоциации между площадью посевов подсолнечника и инфекциями пчел в различных местах и полевых условиях. Площадь посевов подсолнечника в радиусе 2 миль (3,2 км) от пасеки была определена с помощью слоя данных Национальной службы сельскохозяйственной статистики (NASS) о пахотных землях (получены с сайта nass.usda.gov) с разрешением пикселей 30 м2. Земельный покров в этом радиусе (8 000 акров, 3 220 га) охватывает типичный кормовой ареал медоносных пчел (Greenleaf et al. 2007) и, как было показано, коррелирует с показателями здоровья колонии (Smart et al. 2016). Поскольку температура и влажность связаны с заражением (Harris et al. 2003), мы также получили данные по двум метеорологическим ковариатам (средняя минимальная температура (°C) и количество осадков (мм) в течение месяца сбора в радиусе 3,2 км от пасеки) из базы данных Prism Университета штата Орегон (https://prism.oregonstate.edu/).
Оригинальный набор данных APHIS содержал 2 687 наблюдений за колониями в период с 2010 по 2015 год. Мы ограничили наш анализ наблюдениями, сделанными в августе и сентябре — период во время и сразу после цветения подсолнечника в умеренном климате (Gallant et al. 2014). Наблюдения были отфильтрованы, чтобы удалить штаты, в которых было <3 участка с любыми пахотными землями подсолнечника в пределах 3,2 км от пасеки. В результате было оставлено 181 наблюдение из 5 штатов, из которых 48 (26,5%) были связаны с подсолнечником: Южная Дакота (‘SD’, n = 20 из 57), Северная Дакота (‘ND’, n = 12 из 19), Нью-Йорк (‘NY’, n = 7 из 28), Джорджия (‘GA’, n = 6 из 49) и Висконсин (‘WI’, n = 3 из 28), со средним ненулевым покрытием подсолнечником 25,5 акров (т.е., 0,32% от общего земельного покрова, интерквартильный размах: 0,015-3,1%).
Статистический анализ
Связь между площадью посевов подсолнечника и зараженностью клещами Варроа (измеряется как клещи на 100 пчел, используя подвыборки из 8 колоний на пасеку (Traynor et al. 2016)) и интенсивностью заражения Nosema (в 106 спорах на пчелу) проверялась с помощью линейных смешанных моделей с отрицательным биномиальным семейством (Brooks et al. 2017) с лог-трансформированными площадями подсолнечника в качестве непрерывного предиктора и штатом США в качестве случайного эффекта. Среднемесячная минимальная температура и месяц сбора были проверены как ковариаты. Первоначально мы попытались включить год сбора и среднее количество осадков в качестве дополнительных предикторов, однако добавление этих переменных привело к предупреждениям о сходимости (указывающим на перебор модели), поэтому они были исключены из окончательной модели. Поскольку мы сосредоточились на количественной оценке влияния подсолнечника (а не на составлении описательной ландшафтной модели как таковой), мы использовали пошаговый отбор моделей для удаления незначимых предикторов из окончательной модели (см. Результаты). Этот и все последующие анализы были выполнены с использованием R v4.0 для Windows (R Core Team 2014).
Влияние добавки пыльцы подсолнечника в конце лета на полевые колонии в Мэриленде
Экспериментальная схема
Когорта из 30 колоний — все на одной пасеке Мэрилендского университета (Колледж Парк, штат Массачусетс, США) — еженедельно в течение пяти недель (с 4 сентября по 9 октября 2019 г.) получала 900 г пыльцы подсолнечника, полевых цветов или искусственной пыльцы («BeePro», Mann Lake Beekeeping, Wilkes-Barre, PA, США; n = 10 колоний на обработку). Мы оценивали зараженность клещами Варроа и инфекцию ноземой и семью вирусами (вирус острого паралича пчел [ABPV], вирус хронического паралича пчел [CBPV], вирус деформированного крыла [генотип ‘A’, далее упоминается просто как DWV], израильский вирус острого паралича [IAPV], вирус кашмирской пчелы [KBV], вирус озера Синай-2 [LSBV-2] и вирус деструктора варроа-1 [VDV-1, синоним «DWV-B» (Mordecai et al. 2016)]) в первый и последний дни периода введения добавок (т.е, до и после лечения) с использованием методов Национального исследования болезней медоносных пчел (Traynor et al. 2016).
Статистический анализ
Различия в потреблении трех видов пыльцы при разных обработках и в течение пяти еженедельных сборов проверяли с помощью линейной модели смешанных эффектов, используя пропорциональное потребление лепешки (оцениваемое по потере массы) в качестве переменной ответа; обработку пыльцы, время и взаимодействие обработки и времени в качестве предикторных переменных; и колонию в качестве случайного эффекта для учета повторяющихся измерений. Заражение варроа анализировалось с помощью обобщенной линейной модели семейства Пуассона (R Core Team 2014) с обработкой пыльцой в качестве фиксированного эффекта. Мы исключили три колонии (по одной в каждой обработке) с высокой начальной инвазией (>2 клещей на 100 пчел, что более чем в два раза выше, чем в любой из 27 других колоний). Поскольку интенсивность заражения (<1 клеща на 100 пчел) и дисперсия в остальных колониях были незначительными в начале эксперимента, анализировались только конечные уровни заражения, чтобы избежать нарушения модельных предположений о равной дисперсии по временным точкам. Количество рамок с пчелами в каждой колонии было первоначально включено в качестве ковариаты, отражающей способность к выращиванию расплода (см. Результаты). Post hoc анализ мощности для регрессии Пуассона проводился с помощью пакета R «WebPower» (Demidenko 2007, Zhang and Yuan 2018).
Интенсивность заражения двумя вирусами, распространенность которых составляла >10% (DWV и VDV-1, см. Результаты), анализировали с помощью отрицательной биномиальной модели с лечением, временной точкой (т.е. до и после лечения) и их взаимодействием в качестве предикторных переменных и случайной перехваткой для каждой колонии для учета повторных измерений. Мы использовали член взаимодействия между обработкой и временем, чтобы оценить, различаются ли изменения в интенсивности инфекции в течение эксперимента в зависимости от обработки пыльцы. Уровни других протестированных вирусов и Nosema были слишком малы для формального анализа (см. Результаты).
Влияние весенней подкормки пыльцой подсолнечника на полевые колонии в Массачусетсе
В течение пяти недель (23 мая-27 июня 2018 г.) колонии, принадлежащие коммерческому пчеловоду и управляемые им (n = 11 для каждого вида лечения, распределенные между пятью участками), получали 170 г лепешки, содержащей одну из четырех органических пчелиных пыльц: подсолнечника (приблизительно 88% подсолнечника и 12% полевых цветов), полевых цветов (приблизительно 11% подсолнечника и 89% полевых цветов), смеси подсолнечника и полевых цветов (приблизительно 28% подсолнечника и 72% полевых цветов), или искусственную пыльцу (BeePro). Пятая группа не получала никаких добавок. Варроа и нозема измерялись до и после лечения (0 и 5 недель) с помощью спиртовых смывов и микроскопического подсчета спор, соответственно. Вирусы оценивали только после обработки, используя те же методы и цели, что и в позднелетнем эксперименте (Traynor et al. 2016).
Статистический анализ
Мы проанализировали интенсивность инфекции для трех вирусов с распространенностью >50% (VDV-1, DWV и LSV-2, см. результаты). Отрицательные биномиальные модели с участком в качестве случайного эффекта не сходились. Поэтому мы подобрали отдельные модели со смешанными эффектами (Bates et al. 2015) для распространенности (биномиальная модель для данных о наличии-отсутствии) и интенсивности инфекции (логнормальная модель для образцов с измеряемой инфекцией). Уровни клещей Varroa и Nosema были слишком низкими для формального анализа (см. Результаты).
Влияние пыльцы подсолнечника на уровень заболеваний пчел в клетке
В отдельные пластиковые стаканчики (Evans et al. 2009, Palmer-Young et al. 2017) поместили по 30 зрелых рабочих пчел, собранных из одной колонии на исследовательской пасеке Beltsville, MD Bee Research Laboratory (Apis mellifera ligustica) в апреле 2018 года. В этой колонии были эндемические инфекции DWV и Nosema ceranae. Поскольку мы не проводили контролируемую вирусную инокуляцию, мы использовали только одну колонию, чтобы лучше гомогенизировать исходную интенсивность инфекции в чашках с повторными обработками. Шесть чашек были установлены в каждой из пяти обработок — контрольная группа без пыльцы и 4 обработки пыльцой, содержащей пыльцу подсолнечника и полевых цветов (Koppert Biological Systems, Howell, MI, USA) в соотношении 3:0, 2:1, 1:2 и 0:3 (далее именуемые как 100, 67, 33 и 0% обработки подсолнечником). Чашки выдерживали в течение шести дней в темном инкубаторе при температуре 34°C. Объемные экстракты РНК из 20 пчел на чашку использовались для количественной оценки заражения DWV, VDV-1, Nosema ceranae и трипаносоматидами. Интенсивность инфекции нормировали на уровни мРНК эталонных генов актина и RPS5 медоносной пчелы (Palmer-Young et al. 2017).
Статистический анализ
Нормализованную интенсивность инфекции оценивали по ∆Ct (т.е. по шкале log2) путем вычитания значений времени цикла (Ct) мишени из среднего Ct двух генов-нормализаторов (актина и RpS5) для соответствующего образца (Palmer-Young et al. 2017). Образцам-мишеням, не прошедшим порог флуоресценции, произвольно присваивали Ct, равный 40. Образцы, для которых значения Ct различались на >5 циклов между двумя техническими репликами, были исключены из анализа, как и два образца, для которых значения Ct актина и RpS5 сильно расходились. Таким образом, было исключено по два образца из обработки пыльцой всего подсолнечника (как DWV, так и VDV-1) и из обработки 67% и 100% подсолнечника (только DWV). Различия в интенсивности инфекции (т.е. ∆Ct) между обработками проверялись с помощью дисперсионного анализа в R (R Core Team 2014).
Долгосрочные изменения в посевных площадях подсолнечника в США
Для количественной оценки долгосрочных тенденций в доступе медоносных пчел к пашням подсолнечника использовались данные NASS по урожаю для оценки изменений в посевных площадях подсолнечника по всей стране за последние 40 лет. Общая площадь посевов была смоделирована как функция времени с помощью обобщенной линейной модели семейства Пуассона. Исходя из визуально очевидных тенденций, отдельные модели были подобраны для всего временного ряда (1980-2021) и для самых последних данных (1995-2021). Объясняющая способность модели оценивалась с помощью псевдо r-квадрата МакФаддена (Long 1997), определяемого как 1 — (deviancemodel/deviancenull model).
Результаты
Ландшафтные ассоциации между подсолнечником, варроа и нозематозом
Зараженность клещами варроа была отрицательно связана с площадью посевов подсолнечника (χ2 = 18,86, df = 1, P < 0,001, рис. 1) и средней минимальной температурой (χ2 = 13,38, df = 1, P < 0,001). Модели предсказывали снижение зараженности клещами на 28% (коэффициент для логтрансформированной площади: -0,28 ± 0,065 SE, Z = -4,34, P < 0,001) на каждое удвоение площади посевов подсолнечника и увеличение на 6% на каждый 1°C снижения минимальной температуры (коэффициент: -0,062 ± 0,017 SE, Z = -3,66, P < 0,001). Это соответствует типичному росту зараженности при похолодании в конце лета и начале осени. Месяц сбора не объяснил значительные различия в зараженности (Z = 0,94, P = 0,35) и был исключен из окончательной модели
Интенсивность заражения нозематозом в сентябре была на 63% ниже, чем в августе (коэффициент: -0,63 ± 0,24 SE, Z = -2,61, P = 0,009), но не коррелировала с площадью посевов подсолнечника (Z = -0,63, P = 0,53). Средняя минимальная температура не была значимым предиктором инфекции (Z = -1,61, P = 0,10) и была исключена из окончательной модели.
Влияние добавок пыльцы подсолнечника в конце лета на полевые колонии в Мэриленде
Потребление пыльцы
Экспериментальные колонии потребляли пыльцу в среднем 686 г (76% от 900 г) в неделю. Средние пропорции потребления (подсолнечник: 70%, BeePro: 77%, Wildflower: 82%) незначительно различались между обработками пыльцы (χ2 = 4,41, df = 2, P = 0,11). Доля потребленной пыльцы снижалась в течение 5 недель отбора проб (χ2 = 91,3, df = 1, P < 0,001), в среднем с 87% в первую неделю до 67% в последнюю неделю. Это снижение было разным для разных видов обработки (взаимодействие обработки и времени: χ2 = 7,21, df = 2, P = 0,03), при этом потребление трех видов обработки снизилось на 4,2% (BeePro), 6,2% (Wildflower) и 8,1% (Sunflower) лепешек в неделю.
Заражение варроа
Интенсивность заражения варроа после подкормки отличалась в зависимости от обработки пыльцы (χ2 = 11,83, df = 2, P = 0,003, рис. 2). В подсолнечнике интенсивность заражения снизилась в 2,75 раза по сравнению с обработкой искусственной пыльцой BeePro (Z = 3,23, P = 0,004 с поправкой Тьюки). Зараженность при обработке подсолнечника (3,02 ± 0,58 SE клещей на 100 пчел) была промежуточной между подсолнечником (1,54 ± 0,41 SE) и обработкой BeePro (4,23 ± 4,23 SE), но существенно не отличалась ни от одной из них (подсолнечник: Z = 2,04, P = 0,10 с поправкой Тьюки; BeePro: Z = 1,35, с поправкой Тьюки P = 0,37). Анализ мощности для сравнения подсолнечника и дикого подсолнечника показал уровень мощности 0,30 при n = 9 колоний в анализе; для уровня мощности 0,80 (до поправки на множественные сравнения) потребовалось бы n = 34 колонии на обработку. Число рамок пчел в каждой колонии — показатель способности к выведению расплода, который, как ожидается, будет коррелировать с размножением клещей — было опробовано в качестве ковариаты, но исключено из окончательной модели, поскольку оно не объясняло значительные различия в зараженности (χ2 = 0,48, df = 1, P = 0,49), а число рамок пчел не различалось между обработками пыльцы (χ2 = 3,54, df = 2, P = 0,17).
Вирусы
VDV-1 (т.е. DWV-B) был наиболее распространенным вирусом, обнаруженным во всех 60 образцах, кроме одного. Интенсивность заражения не различалась в зависимости от обработки (χ2 = 1,87, df = 2, P = 0,39), даты сбора (χ2 = 1,17, df = 1, P = 0,28) или их взаимодействия (χ2 = 0,17, df = 2, P = 0,92). DWV-A был вторым по распространенности вирусом, обнаруженным в 88% образцов. Только дата сбора была значимым предиктором инфекции (χ2 = 5,11, df = 1, P = 0,024), причем интенсивность инфекции в конце эксперимента была на 90% выше, чем в начале (Z = 2,22, P = 0,03, рис. 1 [только онлайн]). Интенсивность заражения DWV-A существенно не отличалась в зависимости от обработки пыльцы (χ2 = 0,21, df = 2, P = 0,89), также не было значительного взаимодействия между обработкой и временем (χ2 = 1,15, df = 2, P = 0,56, Supp Fig. 1 [только онлайн]). Другие вирусы обнаруживались редко (IAPV, 8,3% и CBPV, 1,7%) или не обнаруживались вообще (ABPV, KBV, LSV-2), что исключает возможность статистического анализа. Интенсивность инфекции Nosema была также низкой, только 2 из 60 образцов превышали типичный порог для лечения — 106 спор на пчелу. Распространенность (обнаруживаемые споры только в 30% колоний) была слишком низкой для сходимости биномиальных смешанных моделей с учетом размера выборки, поэтому этот паразит также не анализировался.
Влияние весенней подкормки пыльцой подсолнечника на полевые колонии в Массачусетсе
Все виды пыльцы были потреблены экспериментальными колониями (среднее недельное потребление ± SD: 93 ± 16%), хотя искусственная пыльца (BeePro, среднее 73%) оказалась несколько менее вкусной, чем пыльца медоносных пчел (общее среднее 98%). Три вируса были обнаружены с распространенностью >50%: VDV-1 (100% из 43 колоний), DWV (77%) и LSV-22 (53%). Не было обнаружено существенного влияния обработки пыльцы на распространенность вирусов (DWV: χ2 = 2,46, df = 3, P = 0,48; LSV-2: χ2 = 0,46, df = 3, P = 0. 93; VDV-1 не анализировался из-за 100% распространенности) или интенсивности (VDV-1: χ2 = 0,74, df = 3, P = 0,86; DWV: χ2 = 5,17, df = 3, P = 0,16; LSV-2: χ2 = 5,06, df = 3, P = 0,17, рис. 2 [только онлайн]). Четыре вируса, обнаруженные с распространенностью менее 20% (CBPV и KBV: каждый обнаружен в 7 из 43 колоний (16%); IAPV: 2 из 43 колоний (4,7%); ABPV: не обнаружен), далее не анализировались. Клещи Варроа были обнаружены только в одной трети образцов, с незначительной инвазией (медиана 0, среднее 0,19 клещей на 100 пчел), и не подвергались дальнейшему анализу. Нозематоз, хотя и был обнаружен в 60-90% случаев на исходном уровне, был также редок при последующих обработках (среднее количество спор было равно нулю при всех обработках) и не анализировался.
Влияние пыльцы подсолнечника на пчел в клетках
Не было обнаружено существенных эффектов обработки пыльцы на интенсивность заражения DWV (F = 0,49, df (числитель)= 4, df (знаменатель) = 19, P = 0,74) или VDV-1 (F = 0,67, df (числитель)= 4, df (знаменатель) = 23, P = 0,62, рис. 3 [только онлайн]). Nosema ceranae была обнаружена только в одном образце, а трипаносоматиды — только в 4 из 30 образцов (все в следовых количествах с Ct > 34,6); эти реакции далее не анализировались.
Продольные изменения в площади посевов подсолнечника в США
Данные NASS показали, что площадь посевов подсолнечника в США сокращалась в среднем на 2,03% в год с 1980 года (оценка по модели Пуассона: -2,03 ∙ 10-2 ± 8,3 ∙ 10-6 SE, Z = -2,446, P < 0,001; псевдо r-квадрат МакФаддена = 0,53). Еще более резкое снижение (-3,55% в год) было обнаружено с 1995 года (оценка: -3,55 ∙ 10-2 ± 1,71 ∙ 10-5 SE, Z = -2,073, P < 0,001; псевдо r-квадрат МакФаддена = 0,81).
Обсуждение
Хотя мы не обнаружили значительного влияния пыльцы подсолнечника на эндопаразитов или вирусы в лабораторных или полевых условиях, пыльца подсолнечника была связана со снижением уровня клещей Варроа в колониях медоносных пчел. В частности, мы обнаружили отрицательную связь между посевами подсолнечника — даже при незначительной доле в общем земельном покрове (медиана 0,32%) — и зараженностью варроа, а в полевом эксперименте — снижение уровня клещей в колониях, получавших подсолнечную пыльцу. Хорошо известно, что цветочные ресурсы конкретных растений могут определять как питательный статус, так и паразитарную нагрузку опылителей. Наши результаты, хотя и в значительной степени корреляционные, позволяют предположить, что один цветочный вид может смягчить воздействие грозного паразита управляемых медоносных пчел во всем мире, в то время как наш анализ записей о посевах показывает, что доступ медоносных пчел к пахотным землям, занятым подсолнечником, сокращается.
Первоначально паразит Apis cerana, Varroa destructor стал вездесущим в колониях Apis mellifera на всех континентах, кроме Австралии (Rosenkranz et al. 2010, Traynor et al. 2020). Интенсивность заражения постоянно связывают с гибелью колоний (Rosenkranz et al. 2010), истощением питательных резервов куколок и взрослых пчел и усилением передачи и вирулентности бессимптомных вирусных инфекций (Di Prisco et al. 2011, Nazzi et al. 2012), включая те, которые связаны с гибелью диких пчел (Fürst et al. 2014). Заражение медоносных пчел, таким образом, представляет опасность как для служб опыления сельскохозяйственных культур, так и для сохранения пчел.
Современные методы лечения варроа в основном основаны на применении химических акарацидов — обычно их применяют несколько раз в год (Smart et al. 2018), — которые могут подавлять иммунную функцию медоносных пчел (Boncristiani et al. 2012), делать зараженные продукты ульев непригодными для потребления человеком (De Jong et al. 1982) и терять эффективность по мере развития устойчивости клещей (Rosenkranz et al. 2010). Пыльца может повысить устойчивость медоносных пчел к заражению на уровне отдельных особей и колоний (Huang 2012, Annoscia et al. 2017, DeGrandi-Hoffman et al. 2020), но не полностью отменяет многие физиологические последствия питания клещей (Alaux et al. 2011), так что преимущества богатых ресурсами ландшафтов могут быть перекрыты негативными последствиями паразитизма клещей (Dolezal et al. 2016). Хотя достаточные запасы пыльцы могут повысить поведенческую устойчивость колоний, способствуя удалению зараженного расплода (Janmaat and Winston 2000), исследования, показывающие влияние землепользования и доступности цветочных ресурсов на здоровье колоний, пока не выявили конкретных видов растений, влияющих на уровень зараженности клещами (Smart et al. 2018; Durant and Otto 2019). Выявление таких ресурсов может помочь в размещении пасек, политике землепользования и подкормке колоний.
Наши результаты показывают связь между доступностью конкретного цветочного ресурса и интенсивностью заражения: модели предсказывают снижение интенсивности заражения на 28% при каждом удвоении площади посевов подсолнечника (рис. 1). Этот вывод дополняет результаты исследований антипаразитарного действия нектара и пыльцы подсолнечника на других пчелиных хозяев и против других инфекций у медоносных пчел (Gherman et al. 2014, Giacomini et al. 2018, LoCascio et al. 2019) и опирается на предыдущие данные об опосредованной пыльцой Asteraceae устойчивости к паразитам расплода у одиночных пчел (Spear et al. 2016). Наши результаты также соответствуют ассоциации между использованием колоний для опыления подсолнечника и низкой интенсивностью заражения варроа в Индии (Chaudhary 2005). Тем не менее, связь подсолнечника и варроа может отражать другие факторы, помимо подсолнечника как такового, такие как наличие других диких или сельскохозяйственных источников пищи, воздействие пестицидов или методы управления пчеловодами, которые могут быть связаны с посадками подсолнечника или размещением пасек поблизости от них. Хотя мы хотели бы учесть эти факторы, наш набор данных был недостаточно велик, чтобы поддержать такую сложную модель.
Наши эксперименты с полевыми колониями показывают, что пыльца подсолнечника может снизить зараженность варроа, по крайней мере, по сравнению с добавлением искусственной пыльцы; хотя колонии, которым скармливали пыльцу полевого подсолнечника, имели в два раза больше клещей на 1000 пчел, чем колонии, которым скармливали пыльцу подсолнечника, эта разница не была значительной (P = 0,1), учитывая размер нашей выборки (n = 9 колоний на обработку, что соответствует относительно низкой статистической мощности 0,30). 5-недельный период времени, в течение которого был достигнут этот эффект, соответствует как периоду сразу после цветения подсолнечника (Gallant et al. 2014), так и времени, когда зараженность варроа начинает расти, достигая сезонного пика поздней осенью (Traynor et al. 2020). Этот эффект был заметен (рис. 2), несмотря на совместное проживание всех обработанных колоний на одной пасеке, что могло бы затушевать эффект лечения, позволив пчелам и их клещам перемещаться между колониями (Seeley and Smith 2015), а также позволяя пчелам свободно кормиться на других источниках пыльцы. Хотя применение пыльцеуловителей или удаление пыльцехранилищ подчеркнуло бы различия между рационами при разных обработках, наша цель заключалась в моделировании доступности подсолнечника в контексте ландшафта и вегетационного сезона.
Механизмы, лежащие в основе связи между доступностью подсолнечника и заражением варроа, остаются нерешенными, но могут отражать связанные с рационом различия в качестве или токсичности корма для расплода, куколок или взрослых особей, которыми питаются варроа. Ограничение питательных веществ и содержание вторичных метаболитов объясняют плохое развитие многих видов пчел на пыльце Asteraceae (Praz et al. 2008), а также устойчивость специалистов по Asteraceae к паразитоидам (Spear et al. 2016). Во-первых, низкое содержание белка в подсолнечнике — на 40% ниже типичного уровня для растений, посещаемых пчелами (Pamminger et al. 2019) — может привести к меньшему количеству расплода или расплоду с низким питательным качеством для варроа. Например, личинки шмелей, питавшихся пыльцой подсолнечника, были на 80% меньше, чем личинки пчел, питавшихся пыльцой брассики (Tasei and Aupinel 2008). Во-вторых, варроа могут быть чувствительны к вторичным метаболитам в пыльце или нектаре подсолнечника. Клещи могут подвергаться прямому воздействию вторичных метаболитов в корме для расплода (De Jong et al. 1982) или при питании куколками или взрослыми особями, которые связывают метаболиты в жировом теле — основном источнике пищи варроа (Ramsey et al. 2019). Секвестрация вторичных метаболитов происходит и у других насекомых (например, бабочек-монархов) и может повысить устойчивость к паразитам (Gowler et al. 2015), хищникам (Mason et al. 2014) и паразитоидам (Singer et al. 2009). Обнаружение кофеина в экскрементах варроа после питания куколок (Posada-Florez et al. 2019) служит эмпирическим доказательством воздействия на клещей соединений, потребляемых пчелами. В-третьих, пыльца подсолнечника и других семейств Asteraceae отличается необычным содержанием стеролов, включая обилие Δ-7 стеролов, токсичных для некоторых травоядных, и относительное отсутствие 24-метиленхолестерина (Zu et al. 2021), основного стерола, обнаруженного у медоносных пчел и варроа (Feldlaufer and Hartfelder 1997). Медоносные пчелы получают стерины из пыльцы, причем соматический стериновый состав отражает состав рациона (Brodschneider and Crailsheim 2010). Поэтому включение стеролов подсолнечника в ткани куколок или взрослых особей может повлиять на выживание или размножение варроа. Дальнейшее выяснение физиологических и поведенческих объяснений эффектов подсолнечника будет способствовать лучшему пониманию затрат и преимуществ рационов, содержащих подсолнечник, и, возможно, выявлению конкретных компонентов, которые мешают клещам, не причиняя вреда пчелам.
Важным ограничением нашего исследования является то, что мы не смогли определить, было ли связанное с подсолнечником снижение зараженности вызвано прямым негативным воздействием на варроа и/или негативным воздействием на пчел, таким как снижение производства расплода, от которого зависит сезонное размножение клещей (Smoliński et al. 2021). Учитывая известный дефицит питательных веществ в пыльце подсолнечника, последняя возможность заслуживает рассмотрения. Хотя мы не обнаружили значительных корреляций между обработкой пыльцой и количеством рамок с пчелами (грубая оценка размера колонии) в эксперименте с добавками в конце лета, детальные измерения численности взрослых особей и расплода с течением времени в сочетании с анализом плодовитости клещей в колониях, получавших разные рационы, будут важны для количественной оценки потенциального негативного влияния подсолнечника на рост колонии. Однако предыдущие авторы не обнаружили существенного влияния добавки пыльцы подсолнечника в колонии на подушевое заражение фуражиров (метрика, использованная в нашем исследовании), несмотря на увеличение выращивания расплода по сравнению с некормлеными контрольными колониями (DeGrandi-Hoffman et al. 2020). Эти два вида обработки представляют собой больший контраст в доступности ресурсов, чем любой из видов обработки, использованных в нашем исследовании, где все колонии получали ту или иную форму добавок, и позволяют предположить, что даже если пыльца подсолнечника была достаточно низкого качества, чтобы замедлить рост колоний, такой эффект не обязательно объясняет наблюдаемое снижение численности варроа.
Наш анализ посевных площадей подсолнечника в США показывает, что за последние 40 лет пчелы испытывали постепенное снижение доступности культурного подсолнечника (рис. 3). На графике видны две точки спада — с 1985 по 1990 год и начиная с 2000 года. Обе точки можно объяснить рыночными и политическими изменениями в сельскохозяйственном производстве в Северной и Южной Дакоте, на долю которых приходится 79% всех посевных площадей в 2020 году и 75% в 2021 году (данные NASS). Первый период спада, вероятно, отражает реализацию программы резервирования, которая поощряла преобразование сельскохозяйственных угодий низкого качества в пастбища (Auch и др. 2011). Этот сдвиг, вероятно, был благоприятен как для медоносных, так и для диких пчел, которые процветают на землях CRP (Evans et al. 2018, Smart et al. 2018). Поскольку эти территории могут включать значительное количество Asteraceae — включая дикий подсолнечник (Smart et al. 2016) — сокращение посевов подсолнечника не обязательно уменьшило доступность подсолнечника для пчел в этот период.
Однако с 2000 года на севере Великих равнин произошло резкое сокращение как посевных площадей подсолнечника, так и площадей, занятых под программу резервного сохранения (Otto et al. 2018). Это изменение было вызвано сокращением квот на посевные площади CRP и экономическими стимулами для производства биотоплива и кормовых культур (Gallant et al. 2014, Durant and Otto 2019), что привело к вытеснению кукурузой и соей благоприятных для пчел культур и природоохранных земель. В Северной Дакоте площадь подсолнечника сократилась на 35%, а площадь земель, занесенных в CRP, — на 27% в период с 2002 по 2010 год, одновременно с увеличением посевов кукурузы и сои на >50% (Gallant et al. 2014). В период с 2006 по 2016 год 53% земель CRP вокруг существующих пасек Северной и Южной Дакоты были переведены под растениеводство, но только 8% были использованы под дружественные пчелам культуры — по сравнению с 67% под кукурузу и сою (Otto et al. 2018). Поскольку в этом регионе сосредоточено не только три четверти подсолнечника США, но и около 40% колоний медоносных пчел США в летний период (Durant and Otto 2019), доступ медоносных пчел к подсолнечнику в этом регионе составляет значительную часть доступа пчел к этой культуре по всей стране.
Наши результаты еще недостаточно убедительны, чтобы рекомендовать конкретные изменения в землепользовании. Однако, если подсолнечник окажется эффективным ресурсом для борьбы с заражением варроа, потеря кормовых возможностей для пчел на диких и культурных подсолнечниках может усугубить восприимчивость к вызванному клещами зимнему коллапсу, от которого в настоящее время страдают пчеловоды в США и во всем мире. Подсолнечник, являясь исконно американским видом, приносит пользу разнообразным сообществам местных пчел (Hurd Jr et al. 1980, Minckley et al. 1994, Portlas et al. 2018), а нектар и пыльца подсолнечника и его родственников способны повышать устойчивость к другим паразитам как социальных, так и одиночных пчел (Gherman et al. 2014, Spear et al. 2016, Giacomini et al. 2018, LoCascio et al. 2019). Поэтому подсолнечник может стать ценным ресурсом как для управляемых, так и для диких пчел, при условии, что его выращивание не будет осуществляться за счет дружественных пчелам, разнообразных по флоре, богатых Asteraceae природоохранных земель (Evans et al. 2018, Smart et al. 2018) или других диких или сельскохозяйственных источников пищи. Поскольку урожайность подсолнечника повышается благодаря опылению пчелами (Mallinger et al. 2019), а производство семян подсолнечника почти полностью зависит от этого (Oz et al. 2009, Pisanty et al. 2014), выращивание подсолнечника может стимулировать благоприятные для опылителей методы ведения сельского хозяйства и землепользования и среди фермеров (Durant and Otto 2019).
Наши результаты показывают, что пахотные земли, занятые подсолнечником, который становится все более дефицитным ресурсом в США, связаны с более низким уровнем клещей Варроа, и предполагают, что пыльца подсолнечника может снизить зараженность пчелиных колоний. Будущая работа должна установить, вызваны ли эти эффекты негативным воздействием подсолнечника непосредственно на клещей, или же это влияние опосредовано снижением производства расплода медоносных пчел. Если пыльца подсолнечника может быть использована для эффективного управления клещами Варроа, то время производства пыльцы подсолнечника, которое достигает пика в конце лета (в регионах с умеренным климатом), как раз тогда, когда уровень клещей начинает расти к своему пику в октябре и ноябре (Traynor et al. 2016), идеально подходит для снижения инвазии в критический позднесезонный период. Будущая работа должна использовать контролируемые исследования для объяснения эффектов подсолнечника и оценки конкретных компонентов пыльцы, которые могут контролировать этого разрушительного пчелиного паразита.
Дополнительные материалы
Цитируемые ссылки
1.Adler, L. S., K. M. Michaud, S. P. Ellner, S. H. McArt, P. C. Stevenson, and R. E. Irwin. 2018.Disease where you dine: plant species and floral traits associated with pathogen transmission in bumble bees.Ecology. 99: 2535–2545. doi: 10.1002/ecy.2503
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
2.Adler, L. S., N. A.Barber, O. M.Biller, and R. E.Irwin. 2020. Flowering plant composition shapes pathogen infection intensity and reproduction in bumble bee colonies. Proc. Natl. Acad. Sci. 117: 11559–11565.
Google Scholar Crossref WorldCat
3.Alaux, C., F.Ducloz, D.Crauser, and Y.Le Conte. 2010. Diet effects on honeybee immunocompetence. Biol. Lett. 6: 562–565. doi: 10.1098/rsbl.2009.0986
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
4.Alaux, C., C.Dantec, H.Parrinello, and Y.Le Conte. 2011. Nutrigenomics in honey bees: digital gene expression analysis of pollen’s nutritive effects on healthy and varroa-parasitized bees. BMC Genomics. 12: 496. doi: 10.1186/1471-2164-12-496
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
5.Annoscia, D., V.Zanni, D.Galbraith, A.Quirici, C.Grozinger, R.Bortolomeazzi, and F.Nazzi. 2017. Elucidating the mechanisms underlying the beneficial health effects of dietary pollen on honey bees (Apis mellifera) infested by Varroa mite ectoparasites. Sci. Rep. 7: 6258. doi: 10.1038/s41598-017-06488-2
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
6.Auch, R. F., K. L.Sayler, D. E.Napton, J. L.Taylor, and M. S.Brooks. 2011. Ecoregional differences in late-20th-century land-use and land-cover change in the U.S. northern great plains. Gt. Plains Res. 21: 231–243.
Google Scholar WorldCat
7.Bates, D., M.Mächler, B.Bolker, and S.Walker. 2015. Fitting linear mixed-effects models using lme4. J. Stat. Softw. 67: 1–48.
Google Scholar Crossref WorldCat
8.Boncristiani, H., R.Underwood, R.Schwarz, J. D.Evans, J.Pettis, and D.vanEngelsdorp. 2012. Direct effect of acaricides on pathogen loads and gene expression levels in honey bees Apis mellifera. J. Insect Physiol. 58: 613–620. doi: 10.1016/j.jinsphys.2011.12.011
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
9.Brodschneider, R., and K.Crailsheim. 2010. Nutrition and health in honey bees. Apidologie. 41: 278–294. doi: 10.1051/apido/2010012
Google Scholar Crossref WorldCat
10.Brooks, M. E., K.Kristensen, K. J.van Benthem, A.Magnusson, C. W.Berg, A.Nielsen, H. J.Skaug, M.Maechler, and B. M.Bolker. 2017. glmmTMB balances speed and flexibility among packages for zero-inflated generalized linear mixed modeling. R J. 9: 378–400.
Google Scholar Crossref WorldCat
11.Chaudhary, O.2005. Incidence and intensity of Varroa destructor on Apis mellifera L. honeybees in Haryana migratory region. Indian Bee J. 67: 121–127.
Google Scholar WorldCat
12.Debaeke, P., P.Casadebaig, F.Flénet, and N.Langlade. 2017. Sunflower crop and climate change: vulnerability, adaptation, and mitigation potential from case-studies in Europe. OCL Oilseeds Fats Crops Lipids. 24: 15.
Google Scholar WorldCat
13.DeGrandi-Hoffman, G., V.Corby-Harris, Y.Chen, H.Graham, M.Chambers, E.Watkins deJong, N.Ziolkowski, Y.Kang, S.Gage, M.Deeter, et al. . 2020. Can supplementary pollen feeding reduce varroa mite and virus levels and improve honey bee colony survival?Exp. Appl. Acarol. 82: 455–473.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
14.De Jong, D., R. A.Morse, and G. C.Eickwort. 1982. Mite pests of honey bees. Annu. Rev. Entomol. 27: 229–252. doi: 10.1146/annurev.en.27.010182.001305
Google Scholar Crossref WorldCat
15.Demidenko, E.2007. Sample size determination for logistic regression revisited. Stat. Med. 26: 3385–3397. doi: 10.1002/sim.2771
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
16.Di Prisco, G., X.Zhang, F.Pennacchio, E.Caprio, J.Li, J. D.Evans, G.DeGrandi-Hoffman, M.Hamilton, and Y. P.Chen. 2011. Dynamics of persistent and acute deformed wing virus infections in honey bees, Apis mellifera. Viruses. 3: 2425–2441.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
17.Dolezal, A. G., J.Carrillo-Tripp, W. A.Miller, B. C.Bonning, and A. L.Toth. 2016. Intensively cultivated landscape and varroa mite infestation are associated with reduced honey bee nutritional state. PLoS One. 11: e0153531. doi: 10.1371/journal.pone.0153531
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
18.Durant, J. L., and C. R. V.Otto. 2019. Feeling the sting? Addressing land-use changes can mitigate bee declines. Land Use Policy. 87: 104005.
Google Scholar Crossref WorldCat
19.van Engelsdorp, D., and M. D.Meixner. 2010. A historical review of managed honey bee populations in Europe and the United States and the factors that may affect them. J. Invertebr. Pathol. 103: S80–S95.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
20.Erler, S., and R. F. A.Moritz. 2015. Pharmacophagy and pharmacophory: mechanisms of self-medication and disease prevention in the honeybee colony (Apis mellifera). Apidologie. 47: 389–411. doi: 10.1007/s13592-015-0400-z
Google Scholar Crossref WorldCat
21.Evans, J. D., and R. S.Schwarz. 2011. Bees brought to their knees: microbes affecting honey bee health. Trends Microbiol. 19: 614–620. doi: 10.1016/j.tim.2011.09.003
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
22.Evans, J. D., Y. P.Chen, G.di Prisco, J.Pettis, and V.Williams. 2009. Bee cups: single-use cages for honey bee experiments. J. Apic. Res. 48: 300–302.
Google Scholar Crossref WorldCat
23.Evans, E., M.Smart, D.Cariveau, and M.Spivak. 2018. Wild, native bees and managed honey bees benefit from similar agricultural land uses. Agric. Ecosyst. Environ. 268: 162–170. doi: 10.1016/j.agee.2018.09.014
Google Scholar Crossref WorldCat
24.Feldlaufer, M. F., and K.Hartfelder. 1997. Relationship of the neutral sterols and ecdysteroids of the parasitic mite, Varroa jacobsoni to those of the honey bee, Apis mellifera. J. Insect Physiol. 43: 541–545.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
25.Figueroa, L. L., M.Blinder, C.Grincavitch, A.Jelinek, E. K.Mann, L. A.Merva, L. E.Metz, A. Y.Zhao, R. E.Irwin, S. H.McArt, et al. . 2019. Bee pathogen transmission dynamics: deposition, persistence and acquisition on flowers. Proc. R. Soc. B Biol. Sci. 286: 20190603.
Google Scholar Crossref WorldCat
26.Fürst, M. A., D. P.McMahon, J. L.Osborne, R. J.Paxton, and M. J. F.Brown. 2014. Disease associations between honeybees and bumblebees as a threat to wild pollinators. Nature. 506: 364–366. doi: 10.1038/nature12977
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
27.Gallai, N., J. M.Salles, J.Settele, and B. E.Vaissière. 2009. Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecol. Econ. 68: 810–821.
Google Scholar Crossref WorldCat
28.Gallant, A. L., H. E.NJr, and Z.Browning. 2014. Mapping large-area landscape suitability for honey bees to assess the influence of land-use change on sustainability of national pollination services. PLoS One. 9: e99268.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
29.Garibaldi, L. A., I.Steffan-Dewenter, R.Winfree, M. A.Aizen, R.Bommarco, S. A.Cunningham, C.Kremen, L. G.Carvalheiro, L. D.Harder, O.Afik. et al. . 2013. Wild pollinators enhance fruit set of crops regardless of honey bee
abundance. Science. 339: 1608–1611. doi: 10.1126/science.1230200
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
30.Gherman, B. I., A.Denner, O.Bobiş, D. S.Dezmirean, L. A.Marghitas, H.Schluns, R. F. A.Moritz, and S.Erler. 2014. Pathogen-associated self-medication behavior in the honeybee Apis mellifera. Behav. Ecol. Sociobiol. 68: 1777–1784.
Google Scholar Crossref WorldCat
31.Giacomini, J. J., J.Leslie, D. R.Tarpy, E. C.Palmer-Young, R. E.Irwin, and L. S.Adler. 2018. Medicinal value of sunflower pollen against bee pathogens. Sci. Rep. 8: 14394. doi: 10.1038/s41598-018-32681-y
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
32.Goulson, D., E.Nicholls, C.Botías, and E. L.Rotheray. 2015. Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 347: 1255957. doi: 10.1126/science.1255957
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
33.Gowler, C. D., K. E.Leon, M. D.Hunter, and J. C.de Roode. 2015. Secondary defense chemicals in milkweed reduce parasite infection in monarch butterflies, Danaus plexippus. J. Chem. Ecol. 41: 520–523. doi: 10.1007/s10886-015-0586-6
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
34.Graystock, P., E. J.Blane, Q. S.McFrederick, D.Goulson, and W. O. H.Hughes. 2016. Do managed bees drive parasite spread and emergence in wild bees?. Int. J. Parasitol. Parasites Wildl. 5: 64–75. Including articles from the 25th WAAVP Conference, Liverpool, August.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
35.Graystock, P., W. H.Ng, K.Parks, A. D.Tripodi, P. A.Muñiz, A. A.Fersch, C. R.Myers, Q. S.McFrederick, and S. H.McArt. 2020. Dominant bee species and floral abundance drive parasite temporal dynamics in plant-pollinator communities. Nat. Ecol. Evol. 4: 1358–1367. doi: 10.1038/s41559-020-1247-x
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
36.Greenleaf, S. S., N. M.Williams, R.Winfree, and C.Kremen. 2007. Bee foraging ranges and their relationship to body size. Oecologia. 153: 589–596. doi: 10.1007/s00442-007-0752-9
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
37.Harris, J. W., J. R.Harbo, J. D.Villa, and R. G.Danka. 2003. Variable population growth of Varroa destructor (Mesostigmata: Varroidae) in colonies of honey bees (Hymenoptera: Apidae) during a 10-year period. Environ. Entomol. 32: 1305–1312. doi: 10.1603/0046-225x-32.6.1305
Google Scholar Crossref WorldCat
38.Higes, M., R.Martín-Hernández, C.Botías, E. G.Bailón, A. V.González-Porto, L.Barrios, M. J.del Nozal, J. L.Bernal, J. J.Jiménez, P. G.Palencia, et al. . 2008. How natural infection by Nosema ceranae causes honeybee colony collapse. Environ. Microbiol. 10: 2659–2669. doi: 10.1111/j.1462-2920.2008.01687.x
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
39.Huang, Z.2012. Pollen nutrition affects honey bee stress resistance. Terr. Arthropod Rev. 5: 175–189. doi: 10.1163/187498312×639568
Google Scholar Crossref WorldCat
40.Hurd Jr, P. D., W. E.LeBerge, and E. G.Linsley. 1980. Principal sunflower bees of North America with emphasis on the southwestern United States (Hymenoptera, Apoidea). Smithson. Contrib. Zool. 310: 1–58.
Google Scholar WorldCat
41.IPBES.2016. The assessment report of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services on pollinators, pollination and food production. In S. G.Potts, V. L.Imperatriz-Fonseca, and H. T.Ngo (eds.), Secretariat of the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, Bonn, Germany. 552p. doi: 10.5281/zenodo.3402856.
Google Scholar Google Preview WorldCat COPAC
42.Janmaat, A. F., and M. L.Winston. 2000. Removal of Varroa jacobsoni infested brood in honey bee colonies with differing pollen stores. Apidologie. 31: 377–385. doi: 10.1051/apido:2000129
Google Scholar Crossref WorldCat
43.Kennedy, C. M., E.Lonsdorf, M. C.Neel, N. M.Williams, T. H.Ricketts, R.Winfree, R.Bommarco, C.Brittain, A. L.Burley, D.Cariveau, et al. . 2013. A global quantitative synthesis of local and landscape effects on wild bee pollinators in agroecosystems. Ecol. Lett. 16: 584–599. doi: 10.1111/ele.12082
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
44.Klein, A. -M., B. E.Vaissière, J. H.Cane, I.Steffan-Dewenter, S.Cunningham, C.Kremen, and T.Tscharntke. 2007. Importance of pollinators in changing landscapes for world crops. Proc. R. Soc. B Biol. Sci. 274: 303–313.
Google Scholar Crossref WorldCat
45.Koch, H., J.Woodward, M. K.Langat, M. J. F.Brown, and P. C.Stevenson. 2019. Flagellum removal by a nectar metabolite inhibits infectivity of a bumblebee parasite. Curr. Biol. 29: 3494–3500.e5. doi: 10.1016/j.cub.2019.08.037
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
46.Kretzschmar, A., and L.Frontero. 2017. Factors of honeybee colony performances on sunflower at apiary scale. Ol. Corps Gras Lipides. 24: 1.
Google Scholar WorldCat
47.LoCascio, G. M., L.Aguirre, R. E.Irwin, and L. S.Adler. 2019. Pollen from multiple sunflower cultivars and species reduces a common bumblebee gut pathogen. R. Soc. Open Sci. 6: 190279. doi: 10.1098/rsos.190279
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
48.Long, J. S.1997. Regression models for categorical and limited dependent variables. Adv. Quant. Tech. Soc. Sci. 7: 219.
Google Scholar WorldCat
49.Mallinger, R. E., J.Bradshaw, A. J.Varenhorst, and J. R.Prasifka. 2019. Native solitary bees provide economically significant pollination services to confection sunflowers (Helianthus annuus L.) (Asterales: Asteraceae) grown across the northern great plains. J. Econ. Entomol. 112: 40–48. doi: 10.1093/jee/toy322
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
50.Manley, R., B.Temperton, T.Doyle, D.Gates, S.Hedges, M.Boots, and L.Wilfert. 2019. Knock-on community impacts of a novel vector: spillover of emerging DWV-B from Varroa-infested honeybees to wild bumblebees. Ecol. Lett. 22: 1306–1315. doi: 10.1111/ele.13323
Google Scholar PubMed WorldCat
51.Mason, P. A., M. A.Bernardo, and M. S.Singer. 2014. A mixed diet of toxic plants enables increased feeding and anti-predator defense by an insect herbivore. Oecologia. 176: 477–486. doi: 10.1007/s00442-014-3029-0
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
52.Minckley, R. L., W. T.Wcislo, D.Yanega, and S. L.Buchmann. 1994. Behavior and phenology of a specialist bee (Dieunomia) and sunflower (Helianthus) pollen availability. Ecology. 75: 1406–1419. doi: 10.2307/1937464
Google Scholar Crossref WorldCat
53.Mordecai, G. J., L. E.Brettell, S. J.Martin, D.Dixon, I. M.Jones, and D. C.Schroeder. 2016. Superinfection exclusion and the long-term survival of honey bees in Varroa-infested colonies. ISME J. 10: 1182–1191. doi: 10.1038/ismej.2015.186
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
54.Nazzi, F., S. P.Brown, D.Annoscia, F.Del Piccolo, G.Di Prisco, P.Varricchio, G.Della Vedova, F.Cattonaro, E.Caprio, and F.Pennacchio. 2012. Synergistic parasite-pathogen interactions mediated by host immunity can drive the collapse of honeybee colonies. PLoS Pathog. 8: e1002735. doi: 10.1371/journal.ppat.1002735
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
55.Nicolson, S. W., and H.Human. 2013. Chemical composition of the ‘low quality’ pollen of sunflower (Helianthus annuus, Asteraceae). Apidologie. 44: 144–152.
Google Scholar Crossref WorldCat
56.Otto, C. R. V., H.Zheng, A. L.Gallant, R.Iovanna, B. L.Carlson, M. D.Smart, and S.Hyberg. 2018. Past role and future outlook of the Conservation Reserve Program for supporting honey bees in the Great Plains. Proc. Natl. Acad. Sci. 115: 7629–7634.
Google Scholar Crossref WorldCat
57.Oz, M., A.Karasu, I.Cakmak, A. T.Goksoy, and Z. M.Turan. 2009. Effects of honeybee (Apis mellifera) pollination on seed set in hybrid sunflower (Helianthus annuus L.). Afr. J. Biotechnol. 8: 1037–1043. doi: 10.4314/ajb.v8i6.60012
Google Scholar WorldCat
58.Palmer-Young, E. C., B. M.Sadd, P. C.Stevenson, R. E.Irwin, and L. S.Adler. 2016. Bumble bee parasite strains vary in resistance to phytochemicals. Sci. Rep. 6: 37087. doi: 10.1038/srep37087
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
59.Palmer-Young, E. C., C. Ö.Tozkar, R. S.Schwarz, Y.Chen, R. E.Irwin, L. S.Adler, and J. D.Evans. 2017. Nectar and pollen phytochemicals stimulate honey bee (Hymenoptera: Apidae) immunity to viral infection. J. Econ. Entomol. 110: 1959–1972.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
60.Palmer-Young, E. C., I. W.Farrell, L. S.Adler, N. J.Milano, P. A.Egan, R. R.Junker, R. E.Irwin, and P. C.Stevenson. 2019. Chemistry of floral rewards: intra- and interspecific variability of nectar and pollen secondary metabolites across taxa. Ecol. Monogr. 89: e01335.
Google Scholar Crossref WorldCat
61.Pamminger, T., R.Becker, S.Himmelreich, C. W.Schneider, and M.Bergtold. 2019. Pollen report: quantitative review of pollen crude protein concentrations offered by bee pollinated flowers in agricultural and non-agricultural landscapes. PeerJ7: e7394. doi: 10.7717/peerj.7394
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
62.Perrot, T., S.Gaba, M.Roncoroni, J. -L.Gautier, A.Saintilan, and V.Bretagnolle. 2019. Experimental quantification of insect pollination on sunflower yield, reconciling plant and field scale estimates. Basic Appl. Ecol. 34: 75–84. doi: 10.1016/j.baae.2018.09.005
Google Scholar Crossref WorldCat
63.Pisanty, G., A. -M.Klein, and Y.Mandelik. 2014. Do wild bees complement honeybee pollination of confection sunflowers in Israel?Apidologie. 45: 235–247.
Google Scholar Crossref WorldCat
64.Portlas, Z. M., J. R.Tetlie, D.Prischmann-Voldseth, B. S.Hulke, and J. R.Prasifka. 2018. Variation in floret size explains differences in wild bee visitation to cultivated sunflowers. Plant Genet. Resour. 1–6. doi: 10.1017/S1479262118000072
Google Scholar WorldCat
65.Posada-Florez, F., D. E.Sonenshine, N. I.Egekwu, C.Rice, R.Lupitskyy, and S. C.Cook. 2019. Insights into the metabolism and behaviour of Varroa destructor mites from analysis of their waste excretions. Parasitology. 146: 527–532. doi: 10.1017/S0031182018001762
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
66.Praz, C. J., A.Müller, and S.Dorn. 2008. Specialized bees fail to develop on non-host pollen: do plants chemically protect their pollen. Ecology. 89: 795–804. doi: 10.1890/07-0751.1
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
67.R Core Team.2014. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. http://www.R-project.org
Google Scholar Google Preview WorldCat COPAC
68.Rader, R., I.Bartomeus, L. A.Garibaldi, M. P. D.Garratt, B. G.Howlett, R.Winfree, S. A.Cunningham, M. M.Mayfield, A. D.Arthur, G. K. S.Andersson, et al. . 2016. Non-bee insects are important contributors to global crop pollination. Proc. Natl. Acad. Sci. 113: 146–151.
Google Scholar Crossref WorldCat
69.Ramsey, S. D., R.Ochoa, G.Bauchan, C.Gulbronson, J. D.Mowery, A.Cohen, D.Lim, J.Joklik, J. M.Cicero, J. D.Ellis, et al. . 2019. Varroa destructor feeds primarily on honey bee fat body tissue and not hemolymph. Proc. Natl. Acad. Sci. 116: 1792–1801.
Google Scholar Crossref WorldCat
70.Richardson, L. L., L. S.Adler, A. S.Leonard, J.Andicoechea, K. H.Regan, W. E.Anthony, J. S.Manson, and R. E.Irwin. 2015. Secondary metabolites in floral nectar reduce parasite infections in bumblebees. Proc. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 282: 20142471.
Google Scholar WorldCat
71.Ricigliano, V. A., B. M.Mott, P. W.Maes, A. S.Floyd, W.Fitz, D. C.Copeland, W. G.Meikle, and K. E.Anderson. 2019. Honey bee colony performance and health are enhanced by apiary proximity to US Conservation Reserve Program (CRP) lands. Sci. Rep. 9: 4894. doi: 10.1038/s41598-019-41281-3
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
72.Rosenkranz, P., P.Aumeier, and B.Ziegelmann. 2010. Biology and control of Varroa destructor. J. Invertebr. Pathol. 103: S96–119. doi: 10.1016/j.jip.2009.07.016
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
73.Ryabov, E. V., G. R.Wood, J. M.Fannon, J. D.Moore, J. C.Bull, D.Chandler, A.Mead, N.Burroughs, and D. J.Evans. 2014. A virulent strain of deformed wing virus (DWV) of honeybees (Apis mellifera) prevails after Varroa destructor-mediated, or In Vitro, transmission. PLoS Pathog. 10: e1004230. doi: 10.1371/journal.ppat.1004230
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
74.Scrimshaw, N. S., C. E.Taylor, and J. E.Gordon. 1959. Interactions of nutrition and infection. Am. J. Med. Sci. 237: 367–403.
Google Scholar PubMed WorldCat
75.Seeley, T. D., and M. L.Smith. 2015. Crowding honeybee colonies in apiaries can increase their vulnerability to the deadly ectoparasite Varroa destructor. Apidologie. 46: 716–727. doi: 10.1007/s13592-015-0361-2
Google Scholar Crossref WorldCat
76.Simone-Finstrom, M., and M.Spivak. 2010. Propolis and bee health: the natural history and significance of resin use by honey bees. Apidologie. 41: 295–311. doi: 10.1051/apido/2010016
Google Scholar Crossref WorldCat
77.Singer, M., K.Mace, and E.Bernays. 2009. Self-medication as adaptive plasticity: increased ingestion of plant toxins by parasitized caterpillars. PLoS One. 4: e4796.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
78.Smart, M. D., J. S.Pettis, N.Euliss, and M. S.Spivak. 2016. Land use in the Northern Great Plains region of the U.S. influences the survival and productivity of honey bee colonies. Agric. Ecosyst. Environ. 230: 139–149. doi: 10.1016/j.agee.2016.05.030
Google Scholar Crossref WorldCat
79.Smart, M. D., C. R. V.Otto, B. L.Carlson, and C. L.Roth. 2018. The influence of spatiotemporally decoupled land use on honey bee colony health and pollination service delivery. Environ. Res. Lett. 13: 084016. doi: 10.1088/1748-9326/aad4eb
Google Scholar Crossref WorldCat
80.Smart, M. D., C. R. V.Otto, and J. G.Lundgren. 2019. Nutritional status of honey bee (Apis mellifera L.) workers across an agricultural land-use gradient. Sci. Rep. 9: 1–10.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
81.Smoliński, S., A.Langowska, and A.Glazaczow. 2021. Raised seasonal temperatures reinforce autumn Varroa destructor infestation in honey bee colonies. Sci. Rep. 11: 22256. doi: 10.1038/s41598-021-01369-1
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
82.Spear, D. M., S.Silverman, and J. R. K.Forrest. 2016. Asteraceae pollen provisions protect osmia mason bees (Hymenoptera: Megachilidae) from brood parasitism. Am. Nat. 187: 797–803. doi: 10.1086/686241
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
83.Tasei, J. -N., and P.Aupinel. 2008. Nutritive value of 15 single pollens and pollen mixes tested on larvae produced by bumblebee workers (Bombus terrestris, Hymenoptera: Apidae). Apidologie. 39: 397–409. doi: 10.1051/apido:2008017
Google Scholar Crossref WorldCat
84.Traynor, K. S., K.Rennich, E.Forsgren, R.Rose, J.Pettis, G.Kunkel, S.Madella, J.Evans, D.Lopez, and D.vanEngelsdorp. 2016. Multiyear survey targeting disease incidence in US honey bees. Apidologie. 47: 325–347. doi: 10.1007/s13592-016-0431-0
Google Scholar Crossref WorldCat
85.Traynor, K. S., F.Mondet, J. R.de Miranda, M.Techer, V.Kowallik, M. A. Y.Oddie, P.Chantawannakul, and A.McAfee. 2020. Varroa destructor: a complex parasite, crippling honey bees worldwide. Trends Parasitol. 36: 592–606. doi: 10.1016/j.pt.2020.04.004
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
86.Zhang, Z., and K.-H.Yuan. 2018. Practical statistical power analysis using Webpower and R. Isdsa Press, Granger, IN.
Google Scholar Google Preview WorldCat COPAC
87.Zu, P., H.Koch, O.Schwery, S.Pironon, C.Phillips, I.Ondo, I. W.Farrell, W. D.Nes, E.Moore, G. A.Wright, et al. . 2021. Pollen sterols are associated with phylogeny and environment but not with pollinator guilds. New Phytologist. 230: 1169–1184. doi: 10.1111/nph.17227.
Google Scholar Crossref PubMed WorldCat
Добавить комментарий