The Impact of Cannabis sativa and Helianthus annuus Plants on Honeybee Colonies (Apis mellifera L.): Varroa destructor Infestation and Performances

Year 2023, Volume: 15 Issue: 2, 41 - 48, 28.12.2023

Ömer Yılmaz , Ahmet Güler

Abstract

The performance and Varroa destructor infestation percentage of the honey bee colonies placed in areas with Cannabis sativa and Helianthus annuus plants were investigated. The study was conducted in the Havza district of Samsun and Samsun Ondokuz Mayıs University campus. A total of 15 bee colonies, with five in three different areas, were used. No chemical treatment against Varroa was administered in the colonies. In various areas, significant differences were observed in the worker bee population, the brood production, and the Varroa destructor infestation on adult bees and pupal cells. It is determined that the amount of Varroa on adult bees of the colonies in the sunflower and campus areas three and two times higher when compared to the colonies in cannabis area. Sunflower plants had a significantly positive impact on colony development. Cannabis has significantly increased brood production at the end of summer and autumn, which is a very critical period for honey bees. The campus area had significant disadvantages due to a summer drought and lack of flora at the beginning of autumn. It has been concluded that cannabis and sunflower plants play an important role in supporting bees before winter. It is essential to examine the efficacy of pure extracts derived from cannabis in combating Varroa through clinical research.

Keywords

Honey bee, Apis mellifera, Cannabis, Sunflower, Performance, Varroa

Ethical Statement

The Türkiye Central and Ondokuzmayis University Ethic Committees have confirmed that no ethical approval is required for honey bee studies.

Supporting Institution

This work was supported by the Science Research Projects’ Unit of Ondokuzmayis University Presidency (Grant numbers: PYO.ZRT. PP.1.2.FR.0067). Author Ahmet Guler has received this research support.

Project Number

Grant numbers: PYO.ZRT. PP.1.2.FR.0067

Thanks

The authors are grateful to Prof. Dr. Hasan ÖNDER for the data analysis. Also, thanks to the farmers who grow cannabis and sunflower plants.

References

• Akyol, E. (1998). Kafkas ve Muğla arılarının saf ve karşılıklı melezlerinin morfolojik, fizyolojik ve davranışsal özelliklerinin belirlenmesi. (Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana).
• Akyol, E., Yeninar, H., Şahinler, N., & Güler, A. (2006). The effects of additive feeding and feed additives before wintering on honey bee (Apis mellifera) colony performances, wintering abilities and survival rates at the East Mediterranean Region. Pakistan Journal of Biological Sciences, 9 (4), 589-592.
• Alpay, S. K., Yaylı, N., Akpınar, R., Bozdeveci, A., Erik, İ., Suyabatmaz, Ş., Korkmaz, B., Batan N., Kaya, S., Nisbet, C., & Güler, A. (2023). Phytochemicals, antimicrobial, and sporocidial activities of moss, Dicranumpolysetum Sw., againist certain honey bee bacterial pathogens. Veterinary Research Communications. DOI: 10.1007/s11259-023-10094-1
• Anderson, M. J. (2000). NPMANOVA: a FORTRAN computer program for non-parametric multivariate analysis of variance (for any two-factor ANOVA design) using permutation tests. Department of Statistics, University of Auckland.
• Anderson, D.L. & Trueman, J.W.H. (2000). Varroa jacobsoni (Acari: Varroidae) is more than one species. Experimental and Applied Acarology, 24(3), 165-189.
• Aydın, L. (2018).Varroa destructor’un kontrolünde yeni stratejiler. Uludağ Arıcılık Dergisi, 5(2), 59-62, 2005.
• Aytaç, S., Arslanoğlu, Ş. F. & Ayan, A. K. (2018). suçlu olarak bilinen bitki kenevir. Ziraat Bilimlerinde Güncel Akademik Çalışmalar. Cetinje /Montonegro, 445-455.
• Bava, R., Castagna, F., Palma, E., Marrelli, M., Conforti, F., Musolino, V., Carresi, C., Lupia, C., Ceniti, C., & Tilocca, B. (2023) Essential oils for a sustainable control of honeybee Varroosis. Veterinary Sciences. 10, 308. https://doi.org/10.3390/vetsci10050308
• Brodschneider, R. & Crailsheim, K. 2010. Nutrition and health in honey bees. Apidologie. 41, 278–294.
• Bozkurt, A., Topal, E., Güneş, N., Üçeş, E., Cornea-Cipcigan, M., Coşkun, İ., ... & Mărgăoan, R. (2022). Changes in Vitellogenin (Vg) and Stress Protein (HSP 70) in honey bee (Apis mellifera anatoliaca) groups under different diets linked with physico-chemical, antioxidant and fatty and amino acid profiles. Insects, 13(11), 985.
• Chenyi, Li, Tang, M., Xingan Li, & Zhoub, X. (2022). Community dynamics in structure and function of honey bee gut bacteria in response to winter dietary shift. American Society for Microbiology, 13(5), e01131-22.
• Chooprasit, C., Wongsiri, S., Varith, J., Daengprok, W., Ariyadet, C., & Aroonsrimorakot, S. (2020). Biological transformed cannabinoids bee pollen: A symbiosis approach on Apis mellifera raising protocol in Cannabis sativa L. (Hemp) cultivar in Samoeng District, Chiang Mai, Thailand. Interdisciplinary Research Review, 15(3), 2632.
• Çakmak, S.S. (2017). Balıkesir Marmara adasındaki bal arısı (Apis mellifera anatoliaca) kolonilerinde pudra şekeri yöntemi ile varroa (Varroa destructor) bulaşıklık seviyesinin belirlenmesi. (Yüksek lisans tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara).
• Çetin, M. (2010). Bal arısı (Apis mellifera L.) kolonilerinde varroa destructor'un kontrolünde bitkisel, kimyasal ve biyoteknik uygulama yöntemlerinin karşılaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana).
• Cobey, S., & Lawrence, T. (1988). Varroa Mite: Potential Methods of Control, American Bee Journal, 112-117.
• Dalio, J. S. (2012). Cannabis sativa-An important subsistence pollen source for Apis mellifera. IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences, 1(4), 1-3.
• Damiani, N., Maggi, M. D., Gende, L. B., Faverin, C., Eguaras, M. J., & Marcangeli, J. A. (2010). Evaluation of the toxicity of a propolis extract on Varroa destructor (Acari: Varroidae) and Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae), Journal of Apicultural Research, 257-264, 2010.doi:10.3896/IBRA.1.49.3.05
• Damiani N., Gende, L. B., Maggi, M. D. Palacios, S., & Marcangeli, J. A. (2011). Repellent and acaricidal effects of botanical extracts on Varroa destructor. Parasitology Research, 108, 79–86, 2011, doi: 10.1007/s00436-0102043-3
• Demirezen, Y.Y. (2019). Varroa destructor ile doğal enfeste bal arısı (Apis mellifera) kolonilerinde sentetik piretroid, organik asit ve esansiyel yağ asit etkinliğinin karşılaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Aydın Adnan Menderes Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Aydın).
• Delaplane, K. S., Steen, V. D., & Guzman, E. (2013). Standard methods for estimating strength parameters of Apis mellifera colonies. Journal of Apicultural Research, 52 (1). https://doi.org/10.3896/IBRA.1.52.1.03
• Dietemann, V., Nazzi F., Martin, S..J., Anderson, D., Locke, B., Delaplane, K. S., Wauquiez, Q., Tannahill, C., Frey, E., Ziegelmann, B., Rosenkranz, P., & Ellis, J.D. (2013). Standard methods for varroa research. In Dietemann V, Ellis JD, Neumann P (eds.). The COLOSS BEEBOOK, Volume II: standard methods for Apis mellifera pest and pathogen research. Journal of Apicultural.Research, 52..https://doi.org/10.3896/IBRA. 1.52.1.09
• Emsen, B. (2008). Bal arısı kolonilerinde arı akarı (Varroa destructor) ile mücadelede bazı organik bileşiklerin etkinlikleri ile bunların baldaki kalıntı düzeyleri. (Doktora tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum).
• Gencer, H. V. (1996). Orta Anadolu balarısı (Apis mellifera anatoliaca) ekotiplerinin ve bunların çeşitli melezlerinin yapısal ve davranışsal özellikleri üzerine bir araştırma.(Doktora Tezi. Ankara Üniversitesi, Fen Bil. Enstitüsü, Ankara).
• Genç, F. (1992). Balarısı (Apis mellifera L.) kolonilerinde farklı yaşta ana arı kullanımının koloni performansına etkileri. Doğu Anadolu Bölgesi. I. Arıcılık Semineri. Erzurum. A.Ü. Ziraat Fakültesi Ofset Basım. Erzurum.
• Girişgin, O. A. (2008). Varroa destructor ile doğal enfeste bal arılarında organđk asitlerin kullanimi ve etkinliği. (Doktora Tezi, Uludağ Üniversitesi, Bursa).
• Girişgin A. O, Çakmak İ, Çakmak S. S, & Aydın L. (2007). Varroa’ya karşı ardıç katranı dumanı etkili mi. Uludağ Arıcılık Dergisi, 132-134.
• Glavini´c, U., Rajkovi´c, M., Ristani´c, M., Stevanovi´c, J., Vejnovi´c, B., Djeli´c, N., & Stanimirovi´c, Z. (2023). Genotoxic potential of thymol on honey bee DNA in the comet assay. Insects, 14, 451. https://doi.org/10.3390/insects14050451
• Guler, A., & Kaftanoğlu, O. (1999). Determination of performances some important races and ecotypes of Turkish honeybees (Apis mellifera L.) under migratory beekeeping conditions. Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences, 23 (3), 577-5781
• Guler, A. (2017). Bal arısı (Apis mellifera L.) yetiştiriciliği hastalıkları ve ürünleri. Bereket Akademi Yayınları, Ankara
• Guler, A., Ekinci, D., Biyik, S., Garipoglu, A. V., Onder, H. & Kocaokutgen, H. (2018). Effects of feeding honey bees (Hymenoptera: Apidae) with industrial sugars produced by plants using different photosynthetic cycles (Carbon C3 and C4) on the colony wintering ability, lifespan, and forage behavior. Journal of Economic Entomology, 111(5), https://doi:10.1093/jee/toy189
• Hua, T., Chantawannakul, P., Tsai, C.l., &Yeh, W. B. (2023). Genetic profile of the parasitic varroan mite Varroa destructor (Arachnida: Mesostigmata: Varroidae) in Taiwan: a new Taiwanese haplotype intermediate between the highly virulent Russian and less virulent Japanese types identified in the honey bee host Apis cerana. Zoological Studies, 62:11.
• Jbilou, R., Ennabılı, A., & Sayah, F. (2006). Insecticidal activity of four medicinal plant extracts against Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera: Tenebrionidae). African Journal of Biotechnology, Vol. 5 (10), pp. 936940, http://www.academicjournals.org/AJB ISSN 16845315
• İbiş, S.D. (2020). Samsun ili kenevir işletmelerinde mekanizasyon kullanım durumu ve kenevir tarımı swot analizi. (Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Samsun).
• Julean, C. (2022). Body proteın reserve and possibilities for ımprovement ın honey bee colonıes. Animal Science and Biotechnologies, Volume 55, No 2.
• Jennette, M. (2017). High fructose corn syrup down-regulates the glycolysis pathway in Apis mellifera. In BSU Honors Program Theses and Projects. Item 225, 2017.
• Kaftanoğlu, O., Biçici, M., Yeninar, H., Toker, S., & Güler, A. (1992). Formik asit plakalarının bal arısı Apis mellifera L. kolonilerindeki Varroa jacobsoni ve Kireç Hastalığı Ascosphaera apis’e karşı etkileri. Doğa Türk Veterinerlik ve Hayvancılık Dergisi, 16(2), 415-425.
• Kanelis, D., Tananaki, C., Liolios, V., & Rodopoulou, M. (2023). Evaluation of oxalic acid with glycerin efficacy against Varroa destructor (Varroidae): a four year assay. Journal of Apicultural Research, https://doi.org/10.1080/00218839.2023.2169368
• Korkmaz, A. (1997). Çukurova bölgesi koşullarında yetiştirilen fazelya (Phacelia tanacetifoliabentham) bitkisinin balarısı (Apis mellifera L.) kolonilerinin populasyon gelişimine, nektar ve polen toplama etkinliğine olan etkilerinin araştırılması. (Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensitüsü, Adana).
• Koru, Y. B. (2018). Bal arılarında (Apis mellifera) beslenme farklılığının yaşam uzunluğu, gelişme, davranış (Amılp-1, Vg) ve nörotransmitter salınımını düzenleyen (Brp) genlerindeki etkilerinin araştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ).
• Koşat, A. (2016). Bal arısı (Apis mellifera L.; Hymenoptera:Apidae) kolonilerindeki Varroa destructor (Acari: Varroidae) mücadelesinde ana arı kafesleme metodunun oksalik asit tedavisi üzerindeki etkisinin araştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara).
• Kumova, U. (2004). Varroa ie mücadele yöntemleri, II. Marmara Arıcılık Kongresi Bildiri Kitabı. Uludağ Arıcılık Derneği Yayın No:2, 83-131, Uludağ Üniversitesi Basımevi, Bursa.
• Lamas, Zs., Solmaz, S., Ryabov, E.V., Mowery, J., Heermann, M., & Sonenshine, D. (2023). Promiscuous feeding on multiple adult honey bee hosts amplifies the vectorial capacity of Varroa destructor. Plos Pathogen, 2023. doi:10.1371/journal.ppat.1011061
• Li, C., Min T., Xingan L., & Xin Zhou. (2022). Community dynamics in structure and function of honey bee gut bacteria in response to winter dietary shift. Amerikan Society for microbiology, Volume 13, Issue 5. https://doi.org/10.1128/mbio.01131-22
• Morse, R.A, & Flottum, K. (1997). Honey bee pests, predators and diseases. Third Edition. A.I. Root Company, Medina, Ohio, U.S.A.
• Nisbet, C., Guler, A., Ormanc, N., & Cenesiz, S. (2018a). Preventive action of zinc against heavy metals toxicity in honeybee. African Journal of Biochemistry Research, 12 (1), 1-6.
• Nisbet, C., Guler, A., & Biyik, S. (2018b). Effects of different environmental conditions on the cognitive function of honeybee (Apis mellifera L.) and mineral content of honey. Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 66 (1), 95-101.
• Oskay, D., Sarıoğlu, A., Olgun, T., Topal, E., & Güneş, N. (2020). Bal Arılarında (Apis mellifera L.) beslenmenin hastalık ve zararlılarla ilişkisi. Anadolu, Journal of Aegean Agricultural Rerearch Institute, ISSN: 1300-0225 (Print) E-ISSN: 2667-6087 (Online), 30 (1), 103-116.
• Öder, E. (1993). Bal arılarının beslenmesi. Hasad Yayıncılık, İstanbul.
• Ramsey, S. D., Ochoa, R., Bauchan, G., Gulbronson, C., Mowery, J. D., Cohen, A., Lim, D., Joklik, J., Cicero J. M., Ellis, J. D., Hawthorne, D. & Engelsdorp, D. V. (2019). Varroa destructor feeds primarily on honey bee fat body tissue and not hemolymph, Proceedings of the National Academy of Sciences, 116 (5), 1792-1801.
• Rehm, S.M., & Ritter, W. (1989). Sequence of Sexes in off Spring of Varroa jacobsoni and Resulting Consequences for Calculation of the Development Period, Apidologie, 20,339-343.
• Sammataro D., & Avitabile A. (2011). The beekeeper’s handbook. Fourth edition. Cornell University Press.
• Sammataro, D., & Weiss, M. (2013). Comparison of productivity of colonies of honey bees, supplemented with sucrose or high fructose corn syrup. Journal of Insect Science, 13: 19.
• Seeley, T.D. (1995). The wisdom of the hive, Harvard University Press, Cambridge.
• Seven, S., Ç., Fuchs, S., & Kandemir, İ. (2017). Bal arısı (A. m. anatoliaca) kolonilerinde pudra şekeri yöntemi ile varroa (Varroa destructor) bulaşıklık seviyesinin belirlenmesi ve koloni seçimi. Uludağ Arıcılık Dergisi, 17(2), 7-23
• Sönmez, F. (2010). Varroa destructor ile doğal enfeste balarısı kolonilerinde bazı eterik yağların kullanımı ve etkinliği. (Doktora Tezi, Uludağ Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Bursa).
• Sönmez, D. (2017). Thymol ve thymol aktif maddeli ürünlerin arı akarına (Varroa destructor) karşı etkisi. (Yüksek lisans tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara).
• Turan, M. (2000). Lif bitkileri. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Bölümü Ders notları, No:83.S: 274, Bursa.
• Turhan, M. (2020). Bal arisi (Apis mellifera L.) kolonilerinde Varroa mücadelesinde mersin bitkisinin (Myritus communis l.) yapraklari, meyvesi ve esansiyel yağinin kullanilma imkânlari, (Doktora Tezi, Bingöl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bingöl).
• Tutkun, E., & Boşgelmez, A. (2003). Bal arısı zararlıları ve hastalıkları, teşhis ve tedavi yöntemleri. Bizim Büro Basımevi, Ankara.
• Varol, E. (2018). Bal arısı kolonilerinde Varroa destructor mücadelesinde kullanılan bazı organik asitlerin ve uçucu yağların etkinlikleri ile koloni gelişim ve davranış parametreleri üzerine etkileri. (Yüksek lisans tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir).
• Weiss, M. (2009). Supplemental carbohydrates in apiculture: effects upon honey bee (Apismellifera) health and productivity. (M.S. thesis, University of Arizona, Department of Entomology, Tuscon).
• Winston, M. (1991). The biology of the honey bee. Harvard University, Cambridge, Massachusetts, London, England.
• Zheguang, Lin., Shen, S., Wang, K., & Ting J. I. (2023). Biotic and abiotic stresses on honeybee health. Integrative Zoology, 0: 1–16. doi:10.1111/1749-4877.12752