Constructing a Species Database and Historic Range Maps for North American Bumblebees (Bombus Sensu Stricto Latreille) to Inform Conservation Decisions

Year 2009, Volume: 09 Issue: 3, 97 - 108, 28.08.2009

Jonathan B. Koch James P. Strange

Abstract

Bumblebees (Bombus Latreille 1802) are important native pollinators in North America. However, in the last decade at least six North American Bombus have experienced significant range contraction or population declines. A major limitation to studying species declines is the level of knowledge of historic occurrences and abundance. Here we review the current status of a bumblebee subgenus in North America, Bombus sensu stricto Latreille 1801, and present a method for generating a database and probable historic range maps from multiple museum collections. These databases and range maps can be useful tools when facilitating monitoring programs for at risk species.

Keywords

Bombus, range declines, pollinator conservation, species database, species distribution modeling

Kuzey Amerika Bombus Arıları (Bombus Sensu Stricto Latreille) Üzerinde Koruma Planları için Tür Veritabanı ve Tarihsel Dağılım Haritaları Oluşturulması

Abstract

Amaç: Buradaki derleme ile Kuzey Amerika örneği olan Bombus s. str. altcinsine ait bilgi birikiminin aktarılması ve entomoloji koleksiyonlarındaki örnekleri kullanılarak tür veritabanları oluşturma metodunun sunulması amaçlanmıştır. Bombus arıları Kuzey Amerika‟da bulunan hem yabani çiçekleri hem de tarımsal ürünleri tozlaştıran balarısı gibi diğer tozlaştırıcıların olmadığı yerlerdeki en önemli tozlaştırıcılardan birisidir. Geçen on yıllık dönemde en azından altı Kuzey Amerika bombus arısı (Bombus Latreille 1802) türü önemli anlamda yayılma alanının daralması ya da populasyon azalması ile karşı karşıya bulunmakta ve bunlardan birinin (Bombus franklini Franklin 1921) soyu tükenmiş te olabilir. Gereç ve Yöntem: Müzelerdeki iğnelenmiş arı örneği verileri toplanmış ve veritabanına girilmiştir. Örnek etiketi üzerinden olabilecek tüm veriler, örneğin: toplama tarihi, toplama bölgesi ve toplayıcı bilgileri toplanmıştır. Tarihi örneklerin toplama bölgelerinin enlem, boylam ve rakım verileri coğrafik bilgi yazılımına girilmiştir. Bu veriler kullanılarak birçok entomoloji müzesinde bulunan örnek verileri ile olası tarihi dağılım haritaları oluşturulmuştur. Bulgular ve Sonuç: Bu çalışmada bir türe yoğunlaşarak, Bombus occidentalis Greene 1858, veri miktarının artması vurgulanmıştır. Toplanan veriler 973 den 2928 örnek verilerine çıkınca elde edilen haritanın gerçeğe daha yaklaştığı gösterilmiştir. Örnek sayısının artmasındaki nedenler arasında 9 kuruluştan örnek elde edilmesi, çok sayıda yayına ulaşılması ve türün yayılış alanındaki birçok farklı bölgeden veri elde edilmesi sayılabilir. Genişletilmiş verilerin kullanımı tahmini yayılış alanını genişletmiş ve dağılımı üzerinde bulunma olasılığını değiştirmiştir ki bu da örneğin bir kuruluşta tamamlanmamış verilerden oluşturduğunu göstermektedir. Altcins içerisindeki diğer üç türe Bombus affinis Cresson 1863, B. franklini and Bombus terricola Kirby 1837 ait ön dağılım haritaları veritabanları tam olmamakla beraber bu çalışmada verilmiştir. Bu oluşturulan haritalar tarihte var olan ve kullanılan dağılım haritaları ile karşılaştırılmıştır. Gelecekte tür dağılım değişiklikleri modellemeler ile tahmin edilmekle beraber, bu tahmini dağılım haritaları tehlike altındaki türlerin durumlarının tespitinin başlatılmasında ve korunmasında çok yararlı olabilecektir. ġu an Kuzey Amerika‟daki bombus arısı faunasındaki azalmayı açıklayan geçerli hipotezler içerisinde habitat parçalanması ve bozulması, ve ticari anlamda üretilenlerden gelen patojenler yer almaktadır. Bombus pensylvanicus (DeGeer) 1773 ve Bombus sonorous Say 1837 dışındaki dördü risk altında bulunan türler tek bir altcinse (Bombus sensu stricto Latreille 1801) bağlıdır. Her bir tür için, populasyon azalması kaydedilmiş, fakat ne kadar yayılış alan daralması olduğu ve altında yatan sebepler tam anlamıyla anlaşılamamıştır. Bu türlerin yayılış alanlarındaki daralmanın çalışılabilmesindeki en önemli sınırlama Kuzey Amerikadaki geniş dağılım alanındaki tarihsel dağılımın bilinmemesidir. Bu türlerin populasyonlarındaki azalmayı daha detaylı çalışabilmek ve gelecekteki populasyon takiplerini gerçekleştirmek için tarihsel dağılım haritalarına ihtiyaç vardır.

Keywords

Bombus, yayılış alanı azalması, tozlaştırıcı koruması, tür veritabanı, tür dağılım modellemesi

References

• Allen-Wardell, G., Bernhardt, P., Bitner, R., Burquez A., Buchmann, S., Cane, J., Cox, P.A. 1998. The potential consequences of pollinator declines on the conservation of biodiversity and stability of food crop yields. Conservation Biology 12:8-17.
• Austin, M.P. 2002. Spatial prediction of species distribution: an interface between ecological theory and statistical modelling. Ecological Modelling 157: 101-118.
• Banda, H. J., Paxton, R.J. 1991. Pollination of greenhouse
• Horticulturae 288: 194-198. by bees.
• Acta Bannerman, B.S. 1999. Positional accuracy, error, and Geoinnovations, Australia.
• (http://www.geoinnovations.com.au/posacc/pat
• occ.htm) [Accessed 28 Apr. 2009].
• information. Springs,
• NT. Biodiversity occurrence data provided by: Bombus of Canada (accessed through GBIF data portal, http://data.gbif.org/datasets/resource/525
• /03/2009); Insects (accessed through GBIF data
• http://data.gbif.org/datasets/resource/625
• /03/2009); Knerer collection / Gschwendtner property (accessed through GBIF data portal, http://data.gbif.org/datasets/resource/1945
• /03/2009); Insects (accessed through GBIF data
• http://data.gbif.org/datasets/resource/625
• /04/2009) Entomology Collection (accessed through
• http://data.gbif.org/datasets/resource/7911
• /04/2009); Illinois Natural History Survey (accessed
• http://data.gbif.org/datasets/resource/225 06/04/2009);
• Collections Consortium database (accessed Mexico Biodiversity GBIF data portal, through GBIF data
• portal, Cane, J. H., Schiffhauer, D. 2003. Dose-response relationships between pollination and fruiting refine pollinator comparisons for cranberry (Vaccinium macrocarpon). American Journal of Botany 90: 1425-1432.
• Cameron, S. A., Hines, H.M., Williams, P.H. 2007. A comprehensive phylogeny of the bumblebees (Bombus). Biological Journal of the Linnean Society 91: 161-188.
• Colla S.R., Otterstatter, M.C., Gegear, R.J., Thomson, J.D. 2006. Plight of the bumblebee: pathogen spillover from commercial to wild populations. Biological Conservation 129: 461- 467.
• Colla, S. R., Packer, L. 2008. Evidence for the Eastern decline
• Bumblebees, with special focus on Bombus affinis Cresson. Biodiversity and Conservation 17: 1379-1391. North
• American Elith, J., Graham, C.H., Anderson, R.P., Dudík, M., Ferrier,
• Huettmann, F., Leathwick, J.R., Lehmann, A., Li, J., Lohmann, L.G., Loiselle, B.A., Manion, G., Mortiz, C., Nakamura, M., Nakazawa, Y., Overton, J.M., Peterson, A.T., Phillips, S.J., Richardson, K., Scachetti-Pereira, R., Schapire, R.E., Soberon, J., Williams, S., Wisz, M.S., Zimmerman, N.E. 2007. Novel methods improve prediction of species’ distribution from occurrence and pseudo-absence data. Journal of Applied Ecology 41: 263-274.
• R.J., ESRI. 2006. ArcGIS 9. 2. ESRI, Redlands, California.
• Evans, E., Thorp, R., Jepsen, S., Black, S.H. 2008. Status Review of Three Formerly Common Species of Bumblebee in the Subgenus Bombus: Bombus affinis (the rusty patched bumblebee), B. terricola (the yellow banded bumblebee), and B. occidentalis (the western bumblebee).
• Invertebrate Conservation, Portland, OR. Xerces Society
• of Fitzpatrick, Ú, Murray, T.E., Paxton, R.J., Breen, J., Cotton, D., Santorum, V., Brown, M.J.F. 2007. Rarity and decline in bumblebees- A test of causes and correlates in the Irish Fauna. Biological Conservation136: 185-194.
• Goulson, D., Lye, G.C., Darvill, B. 2008. Decline and conservation of bumblebees. Annual Review of Entomology 53: 191-208.
• Graham, C.H., Ferrier, S., Huettman, F., Moritz, C., Peterson, A.T. 2004. New developments in museum-based informatics and applications in biodiversity analysis. Trends in Ecology and Evolution 19(9): 497-503.
• Grixti, J.C., Wong, L.T., Cameron, S.A., Favret, C. 2009. Decline of bumblebees (Bombus) in the North
• Conservation 142: 75-84. Midwest.
• Biological Guisan, A. & Zimmermann, N.E. 2000. Predictive habitat
• Ecological Modelling 135: 147–186. models in
• ecology. Heinrich B. 1979. Bumblebee Economics. Harvard University Press, Cambridge, MA and London, England. Hines, H.M. 2008. Historical
• biogeography, divergence times, and diversification patterns of bumble bees (Hymentoptera: Apidae: Bombus). Systematic Biology 57: 58-75.
• Hijmans, R.J., S.E. Cameron, J.L. Parra, P.G. Jones, P. G., Jarvis, A. 2005. Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas. International Journal of Climatology 25: 1965–1978 [available at www.worldclim.org].
• Hinojosa-Díaz, I.A., Yáñez-Ordóñez, O., Chen G., Peterson, A.T, Engel, M.S. 2005. The North American Invasion of the Giant Resin Bee (Hymenoptera:
• Hymenoptera Research 14(1): 69–77. Journal
• of Hinojosa-Díaz, I.A., Feria-Arroyo, T.P., Engel, M.S. 2008. Potential distribution of orchid bees outside their native range: The cases of Eulaema polychroma (Mocsáry) and Euglossa viridissima Friese in the USA (Hymenoptera: Apidae). Diversity & Distributions DOI: 10. 1111.
• Hobbs, G.A. 1968. Ecology of species of Bombus (Hymenoptera: Apidae) in southern Alberta VII. Subgenus
• Entomologist 100: 156-164. The Canadian blueberry (Ericaceae:
• Vaccinium Kearns, C., Inouye, D., Waser, N. 1998. Endangered mutualisms: The conservation of plant-pollinator interactions. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 29: 83- 112.
• Kosior, A., Celary, W., Olejniczak, P., Fijat, J., Krol, W., Solarz, W., Plonka, P. 2007. The decline of the
• (Hymenoptera: Apidae: Bombini) of western and central Europe. Oryx 41: 79-88.
• bees Macfarlane, R. P. 1974. Ecology of Bombinae (Hymenoptera: Apidae) of Southern Ontario, with emphasis on their natural enemies and relationships
• University of Guelph, Guelph. flowers. PhD
• Thesis, Macfarlane, R. P., K. D. Patten, L. A. Royce, B. K. W. Wyatt, and D. F. Mayer. 1994. Management potential of sixteen North American bumblebee species. Melanderia 50: 1- 12.
• McFrederick, Q. S., LeBuhn, G. 2006. Are urban parks refuges for bumblebees Bombus spp. (Hymenoptera:
• Conservation 129: 372-382.
• Biological Medler, J. T., Carney, D.W. 1963. Bumblebees of Wisconsin (Hymenoptera: Apidae). Research Bulletin, University of Wisconsin, Agricultural Experiment Station 240: 47 pp.
• Michener, C.D. 2007. The bees of the world. 2nd edition.
• Milliron, H.E. 1971. A monograph of the western bumblebees hemisphere
• Apidae; Bombinae) I. The genera Bombus and Megabombus subgenus Bombias. Memoirs of the Entomological Society of Canada 82: iii- 80. Oberhauser, K., Peterson, A.T. 2003. Modeling current distributions eastern
• monarch butterflies. PNAS 100(24): 14063- 14068. potential
• wintering American of North
• Otterstatter M.C., Thomson, J.D. 2008. Does Pathogen Spillover from Commercially Reared Bumblebees Threaten Wild Pollinators? PLoS ONE 3(7): e2771
• Phillips S.J., Anderson R.P., Schapire R.E. 2006. Maximum entropy modeling of
• species geographic distribution. Ecological Modelling 190: 231-259.
• Phillips, S.J., Dudík , M., Schapire, R.E. 2004. A maximum
• distribution modeling, Proceedings of the 21st International Conference on Machine Learning, ACM Press, New York pp. 655–662.
• species Plowright, R. C., Stephen, W.P. 1980. The taxonomic (Hymenoptera:
• Entomologist 112: 475-480.
• franklini Canadian Rao, S., Stephen, W.P. 2007. Bombus (Bombus) occidentalis (Hymenoptera: Apiformes): in decline
• Entomologist 83: 360-362. The
• Pan-Pacific Richards, O.W. 1968. The subgeneric division of the genus Bombus Latreille (Hymenoptera: Apidae). Bulletin of the British Museum (Natural History) Entomology 22: 209-276.
• Shaffer, H.B., Fisher, R.N.., Davidson, C. 1998. The role
• documenting species declines. Trends in Ecology and Evolution 13(1): 27-30.
• in Scholl, A., Thorp, R.W., Obrecht, E. 1992. The genetic relationship between Bombus franklini (Frison) and other taxa of the subgenus Bombus s.str. (Hymenoptera: Apidae). Pan- Pacific Entomologist 68: 46–51.
• Scott, J.M., Heglund, P.J., Haufler, J.B., Morrison, M., Raphael, M.G., Wall, W.B. 2002. Predicting Species Occurrences: Issues of Accuracy and Scale. Island Press, Covelo, CA.
• Shipp J.L., Whitfield G.H., Papadopoulos A.P. 1994. Effectiveness of the bumblebee, Bombus impatiens Cr. (Hymenoptera: Apidae), as pollinator of greenhouse sweet pepper, Sci. Hortic. 57: 29-39.
• Soberón, J., Arriaga, L., Lara, L. 2002. Issues of in quality
• entomological databases. In: Saarenmaa, H., Nielsen, E.S., Eds. Towards a global biological information
• opportunities, synergies, and the role of entomology. European Environment Agency, Copenhagan 7: 15-22. large
• mixed-origin infrastructure,
• challenges, Speight, D. L. 1967. The
• bumblebees (Hymenoptera, Apidae, Bombinae) of east Tennessee. Master’s Thesis, University of Tennessee, Knoxville, TN.
• Stephen, W.P. 1957. Bumblebees of western America. Oregon State university Technical Bulletin 40, 162 pp.Stockwell, D. R. B. 1999. Genetic algorithms II. Pages 123-144 in A. H. Fielding, editor. Machine learning methods for ecological Publishers, Boston. Kluwer
• Academic Thorp, R.W., Horning, D.S. Jr., Dunning, L.L. 1983. Bumblebees and cuckoo bumblebees of California (Hymenoptera: Apidae). Bulletin of California Insect Survey 23, viii-79.
• Thorp, R.W. 2003. Bumblebees (Hymenoptera: Apidae): Commercial use and environmental concerns. pp. 21-40. In K. Strickler and J. H. Cane (eds.). For nonnative crops, whence pollinators of the future? Thomas Say Publications
• Entomological Society of America, Lanham, MD.
• Proceedings. Thorp, R. 2005. Bombus franklini Frison 1921 Franklin's Bumblebee (Hymenoptera: Apidae: Apinae:
• Vaughan, D.M., Black, S.H. (Eds.), Red List of Polllinator Insects of North America. CD-ROM Version 1 (May 2005). The Xerces Society of Invertebrate Conservation, Portland, OR.
• Thorp, R. W. and Shepherd, M. D. 2005. Subgenus Bombus.
• Bombini). In Shepherd, M. D., D. M. Vaughan, and S. H. Black (eds.) Red List of Pollinator Insects of North America. CD-ROM Version 1 (May 2005). Portland, OR: The Xerces Society for
• www.xerces.org/Pollinator_Red_List/Bees/Bom bus_Bombus.pdf 1802
• (Apidae:Apinae: Invertebrate
• Conservation. Tommasi, D., Miro, A., Higo, H.A., Winston, M.L. 2004. Bee diversity and abundance in an urban setting. The Canadian Entomologist 136: 851- 869.
• U.S. National Pollinating Insects Database, United States Department of Agriculture, Agriculture Research Systematics
• (Accessed 2009-10-04). Bee biology Logan, Utah Laboratory,
• Vaughan, I.P. & Ormerod, S. J. 2005. The continuing challenges of testing species distribution models. Journal of Applied Ecology 42(4): 720-730.
• Williams, P. H. 1986. Environmental change and the distribution of British bumblebees (Bombus Latr.). Bee World 67: 50-61.
• Williams, P. H. 1998. An annotated checklist of bumblebees with an analysis of patterns of description (Hymenoptera: Apidae, Bombini). Bulletin of the Natural History Museum, London (Ent.)
• www.nhm.ac.uk/research
• curation/projects/bombus/ updated
• at: Williams, P.H., Araujo, M.B., Rasmont, P. 2008 Can vulnerability among British bumblebee Bombus species be explained by niche position and breadth? Biological Conservation 138: 493-505. Williams, P.H., Cameron, S.A., Hines, H.M., Cederberg, B., Rasmont, P. 2008. A simplified subgeneric classification of the bumblebees (genus Bombus). Apidologie 39: 46-74.
• Wisz, M.S., Hijmans, R.J., Li, J., Peterson, A.T., Graham, C.H., Guisan, NCEAS Predicting Species Distributions Working Group (2008). Effects of sample size on the performance of sapecies distribution models. Diversity and Distributions 14: 763-773. GENİŞLETİLMİŞ ÖZET
• Amaç: Buradaki derleme ile Kuzey Amerika örneği olan Bombus s. str. altcinsine ait bilgi birikiminin aktarılması
• örnekleri kullanılarak tür veritabanları oluşturma metodunun sunulması amaçlanmıştır. Bombus arıları Kuzey Amerika’da bulunan hem yabani çiçekleri hem de tarımsal ürünleri tozlaştıran balarısı
• yerlerdeki en önemli tozlaştırıcılardan birisidir. Geçen on yıllık dönemde en azından altı Kuzey Amerika bombus arısı (Bombus Latreille 1802) türü önemli anlamda yayılma alanının daralması ya da populasyon azalması ile karşı karşıya bulunmakta ve bunlardan birinin (Bombus franklini Franklin 1921) soyu tükenmiş te olabilir.
• koleksiyonlarındaki gibi diğer tozlaştırıcıların
• olmadığı Gereç ve Yöntem: Müzelerdeki iğnelenmiş arı örneği verileri toplanmış ve veritabanına girilmiştir. Örnek etiketi üzerinden olabilecek tüm veriler, örneğin: toplama tarihi, toplama bölgesi ve toplayıcı bilgileri toplanmıştır. Tarihi örneklerin toplama bölgelerinin enlem, boylam ve rakım verileri coğrafik bilgi yazılımına girilmiştir. Bu veriler kullanılarak birçok entomoloji müzesinde bulunan örnek verileri ile olası tarihi dağılım haritaları oluşturulmuştur.
• Bulgular ve Sonuç: Bu çalışmada bir türe yoğunlaşarak, Bombus occidentalis Greene 1858, veri miktarının artması vurgulanmıştır. Toplanan veriler 973 den 2928 örnek verilerine çıkınca elde edilen gösterilmiştir.
• nedenler arasında 9 kuruluştan örnek elde edilmesi, çok sayıda yayına ulaşılması ve türün yayılış alanındaki birçok farklı bölgeden veri elde edilmesi sayılabilir. Genişletilmiş verilerin kullanımı tahmini yayılış alanını genişletmiş ve dağılımı üzerinde bulunma olasılığını değiştirmiştir ki bu da örneğin bir
• oluşturduğunu görtermektedir. Altcins içerisindeki diğer üç türe Bombus affinis Cresson 1863, B. franklini and Bombus terricola Kirby 1837 ait ön dağılım haritaları veritabanları tam olmamakla beraber bu çalışmada verilmiştir. Bu oluşturulan haritalar tarihte var olan ve kullanılan dağılım haritaları ile karşılaştırılmıştır. Gelecekte tür dağılım değişiklikleri modellemeler ile tahmin edilmekle beraber, bu tahmini dağılım haritaları tehlike altındaki
• çalışabilmek ve gelecekteki populasyon takiplerini gerçekleştirmek için tarihsel dağılım haritalarına ihtiyaç vardır. daha yaklaştığı Örnek sayısının
• artmasındaki kuruluşta tamamlanmamış
• verilerden türlerin durumlarının
• tespitinin azalmayı daha detaylı