The Effect of Different Carbohydrate Sources on Mating and Diapause Performance of Bumble bee (Bombus terrestris L.) Queens

Abstract

Bombus terrestris, which are the most widely mass-reared bumblebee species in the world, present a crucial contribution to the pollination of both natural and cultured flowering plants. Mating and diapause stages are critically important like all other stages in B. terrestris rearing under controlled conditions. The contribution of feeding of the colonies and the queen bees to the success of these stages is quite high. Pollen is used as a protein source and sugar syrup prepared in different ways as a carbohydrate source is used for feeding purposes in mass rearing. In this study, four different carbohydrate sources (i) industrial feeding syrup used in supplementary feeding of honey bees (fructose 37-40%, glucose 27-30%, sucrose 30-36%), (ii) high fructose corn syrup (fructose 42-45%, glucose 50-54%), (iii) honey (flower honey) and (iv) tea sugar, which is a natural carbohydrate source for bees) was aimed to determine on the mating and diapause performances of B. terrestris queens. Some characteristics related to the mating performance of the queen bees (mortality rate up to mating age, time before mating, mating rate and mating time) and diapause performance (mortality rates during diapause and weekly weight losses) were determined in the study. According to findings, the lowest mortality ratio (3.33%) is in group that fed with high fructose corn syrup until maturity ages, the highest mating ratio (84.91) is in group that fed with honey-prepared syrup, and the lowest mortality ratio (2.44%) in diapause is in group that fed with sucrose syrup is determined. The results showed that the quality of the carbohydrate source used for feeding in the mass-rearing of B. terrestris may have an effect on the mating and diapause performances of queen bees.

Keywords

• Bombus terrestris
• Bumble bee
• Mating success
• Diapause
• Sugar syrups

Farklı Karbonhidrat Kaynaklarının Bombus (Bombus terrestris L.) Ana Arılarının Çiftleşme ve Diyapoz Performansına Etkisi

Abstract

Dünyada sayıca en çok üretimi yapılan bombus türü olan Bombus terrestris arıları hem doğal hem de kültüre alınmış çiçekli bitkilerin tozlaşmasına önemli katkılar sunmaktadır. Kontrollü koşullarda yapılan B. terrestris yetiştiriciliğinde çiftleşme ve diyapoz aşamaları diğer tüm aşamalar gibi kritik öneme sahiptir. Bu aşamaların başarılı olmasında kolonilerin ve ana arıların beslemesinin payı oldukça fazladır. Kontrollü koşullarda yetiştiricilikte protein kaynağı olarak polen, karbonhidrat kaynağı olarak ise farklı şekillerde hazırlanan şeker şurubu besleme amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışma, dört farklı karbonhidrat kaynağı (i) bal arılarının ilave beslenmesinde kullanılan endüstriyel besleme şurubu (fruktoz %37-40, glikoz %27-30, sükroz %30-36), (ii) yüksek fruktozlu mısır şurubu (fruktoz %42-45, glikoz %50-54), (iii) arılar için doğal besin kaynağı olan bal (çiçek balı) ve (iv) çay şekeri) ile beslemenin B. terrestris ana arılarının çiftleşme ve diyapoz performansları üzerine etkilerinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Araştırmada ana arıların çiftleşme performansı (çiftleşme yaşına kadar ölüm oranı, çiftleşme öncesi süre, çiftleşme oranı ve çiftleşme süresi) ve diyapoz performansı (diyapoz dönemindeki ölüm oranları ve haftalık ağırlık kayıpları) ile ilgili bazı özellikler belirlenmiştir. Elde edilen bulgulara göre çiftleşme yaşına kadar en düşük ana arı ölüm oranı (%3.33) yüksek fruktozlu mısır şurubu ile beslenen grupta, en yüksek çiftleşme oranı (%84.91) bal ile hazırlanan şurup ile beslenen grupta, diyapozdaki en düşük ana arı ölüm oranı (%2.44) ise çay sükroz şurubu ile beslenen grupta elde edilmiştir. Sonuçlar, B. terrestris arılarının kitlesel üretiminde, besleme amacıyla kullanılan karbonhidrat kaynağının kalitesinin ana arıların çiftleşme ve diyapoz performansları üzerine etkili olabileceğini göstermiştir.

Keywords

• Bombus terrestris
• Bombus arısı
• Çiftleşme başarısı
• Diyapoz
• Şeker şurupları

References

1. Amin, M. R., Bussière, L. F., Goulson, D., 2012. Effects of male age and size on mating success in the bumblebee Bombus terrestris. Journal of Insect Behavior, 25(4): 362-374.
2. Amin, M. R., Than, K. K., Kwon, Y. J., 2010. Mating status of bumblebees, Bombus terrestris (Hymenoptera: Apidae) with notes on ambient temperature, age and virginity. Applied Entomology and Zoology, 45(3): 363-367.
3. Arbetman, M. P., Gleiser, G., Morales, C. L., Williams, P., Aizen, M. A., 2017. Global decline of bumblebees is phylogenetically structured and inversely related to species range size and pathogen incidence. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 284(1859): 20170204.
4. Baer, B., 2003. Bumblebees as model organisms to study male sexual selection in social insects. Behavioral Ecology and Sociobiology, 54(6): 521-533.
5. Beck, S. D. 1980. Insect Photoperiodism (2. Basım). Sydney, Australia: Academic Press.
6. Beekman, M., van Stratum, P., 2000. Does the diapause experience of bumblebee queens Bombus terrestris affect colony characteristics?. Ecological Entomology, 25(1): 1-6.
7. Beekman, M., van Stratum, P., Lingeman, R., 1998. Diapause survival and post‐diapause performance in bumblebee queens (Bombus terrestris). Entomologia Experimentalis et. Applicata, 89(3): 207-214.
8. Cameron, S. A., Sadd, B. M., 2020. Global trends in bumble bee health. Annual Review of Entomology, 65: 209-232.

9. Cartar, R. V., Dill, L. M., 1991. Costs of energy shortfall for bumble bee colonies: predation, social parasitism, and brood development. The Canadian Entomologist, 123(2): 283-293.
10. Dehon, M., Engel, M. S., Gérard, M., Aytekin, A. M., Ghisbain, G., Williams, P. H., Rasmont P., Michez, D., 2019. Morphometric analysis of fossil bumble bees (Hymenoptera, Apidae, Bombini) reveals their taxonomic affinities. ZooKeys., 891, 71-118.
11. Fliszkiewicz, M., Wilkaniec, Z. 2007. Fatty acids and amino acids in the fat body of bumblebee Bombus terrestris (L.) in diapausing and non-diapausing queens. Journal of Apicultural Science, 51(1): 55-63.
12. Gösterit, A., Erkan, C., Gürel, F., 2018. Laboratuvar koşullarında bombus arısı yetiştirme yöntemi. 6. Uluslararası Muğla Arıcılık ve Çam Balı Kongresi, Muğla, 15-19 Ekim 2018, s 5-9.
13. Gösterit, A., Galiç, A. Gürel, F., 2009. The effect of queen removal on sexual production in the bumble bee, Bombus terrestris (Hymenoptera: Apidae). Turkish Journal of Zoology, 33(4): 403-407.
14. Gürel, F., Gosterit, A., 2009. The suitability of native Bombus terrestris dalmatinus (Hymenoptera: Apidae) queen for mass rearing. Journal of Apicultural Science, 53(1): 67-73.
15. Gürel, F., Karsli, B. A., 2013. Techniques to increase queen production in Bombus terrestris L. Colonies. Kafkas Universitesi Veteriner Fakultesi Dergisi, 19(2): 351-353.
16. Gürel, F., Gösterit, A., Eren, Ö., 2008. Life-cycle and foraging patterns of native Bombus terrestris (L.)(Hymenoptera, Apidae) in the Mediterranean region. Insectes Sociaux, 55(2): 123-128.
17. Heinrich, B., 1979. Resource heterogeneity and patterns of movement in foraging bumblebees. Oecologia, 40(3): 235-245.
18. Hines, H. M., 2008. Historical biogeography, divergence times, and diversification patterns of bumble bees (Hymenoptera: Apidae: Bombus). Systematic Biology, 57(1): 58-75.
19. Imran, M., Ahmad, M., Nasir, M. F., Saeed, S., 2015. Effect of different nest box materials on the mating of European bumblebee, Bombus terrestris (Hymenoptera: Apidae) under controlled environmental conditions. Pakistan Journal of Zoology, 47(1): 241-247.
20. Kwon, Y. J., Amin, M. R., Suh, S. J., 2006. Mating propensity of Bombus terrestris reared in different photoperiodic regimes. Apidologie, 37(6): 679-686.
21. Plowright, R. C., Pendrel, B. A., 1977. Larval growth in bumble bees (Hymenoptera: Apidae). The Canadian Entomologist, 109(7): 967-973.
22. Rasmont, P., Coppée, A., Michez, D., De Meulemeester, T. (2008, January). An overview of the Bombus terrestris (L. 1758) subspecies (Hymenoptera: Apidae). Annales de la Société entomologique de France, 44(2): 243-250
23. Schmid‐Hempel, R., Schmid‐Hempel, P., 1998. Colony performance and immunocompetence of a social insect, Bombus terrestris, in poor and variable environments. Functional Ecology, 12(1): 22-30.
24. Sutcliffe, G. H., Plowright, R. C., 1990. The effects of pollen availability on development time in the bumble bee Bombus terricola K. (Hymenoptera: Apidae). Canadian Journal of Zoology, 68(6): 1120-1123.
25. Tuna, B., 2016. Diyapoz Öncesi Beslemenin Bombus terrestris Ana Arılarının Diyapoz Performansı ve Diyapoz Sonrası Koloni Gelişimleri Üzerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 59 s.