تجزیه و تحلیل پروازهای جفتگیری ملکه

یک ملکه چقدر برای جفت گیری پرواز می کند؟ مطالعاتی که با استفاده از ملکه‌های دارای برچسب RFID، بینش‌هایی را در مورد فرکانس، مدت زمان و وابستگی دمایی پروازهای جفت‌گیری ملکه ارائه می‌دهند ، که همگی پیامدهایی عملی برای زنبورداری دارند.

من بطور فزاینده ای به زیست شناسی جفت گیری زنبورهای عسل علاقمندم ، زیرا این موضوع بخش مهمی از چرخه زندگی زنبورهای ما است که مورد مطالعه قرار گرفته و همچنان ادامه دارد.زمانی که من در میدلندز زندگی می‌کردم، کندوهای به ظاهر بی‌پایانی از زنبورها در این منطقه وجود داشت. Beebase گزارش داد که حدود 200 زنبورستان دیگر در 10 کیلومتری زنبورستان اصلی من وجود دارد. با فرض میانگین 5 کندو در هر زنبورستان و با نادیده گرفتن کلنی‌های وحشی ، هر کندو 1000 زنبور نر تولید می‌کنند که ملکه می‌تواند با آنها جفت‌گیری کند.

البته موضوع خیلی هم ساده نیست، اما تحمل کنید.
در فایف، در سواحل شرقی اسکاتلند، زنبورستان‌های من در مناطقی با حدود 35 تا 40 زنبورستان دیگر در فاصله 10 کیلومتری قرار دارند، بنابراین با استفاده از ریاضیات بطور میانگین شاید 200 کندو اطراف من قرار دارد.

به عنوان یک زنبوردار، دو راه اصلی و غیر اصلی جلوی من است ، اول اینکه از اطلاعات Beebase استفاده کنم و یا اینکه به جستجو برای یافتن زنبورستان ها بپردازم ، در اینصورت می توانم در مورد تعداد زنبورهای موجود در محیط قضاوت کنم.
•  موفقیت کندوهای طعمه من در جذب بچه زنبور ، و سهولت جفت گیری ملکه های من
•  اگر من تعداد زیادی بچه زنبور صید کنم و درصد بالایی از ملکه هایم با موفقیت جفت گیری کنند، بنابراین باید زنبورهای زیادی در اطراف وجود داشته باشند.

تراکم زنبورستان
من قصد داشتم این پست را با بحث در مورد یکنواختی یا عدم توزیع زنبورستان ها در شعاع 10 کیلومتری تعریف شده توسط Beebase شروع کنم.با این حال معلوم می شود که ریاضیات من به اندازه کافی خوب نیست که بتوان توزیع واقعاً یکنواخت کندو یا زنبورستان را با آن ترسیم کرد. به هر حال عقل سلیم حکم می‌کند که زنبورستان‌ها به طور مساوی توزیع نشوند، بنابراین اجازه دهید در عوض تعداد کندوها در هر کیلومتر مربع را در محدوده 10 کیلومتری Beebase در نظر بگیریم.

زنبورستان های همجوار، تراکم کندو و فواصل جفت گیری ملکه (برای جزئیات به متن مراجعه کنید)

در نمودار بالا داخل دایره سیاه بیرونی، Beebase ناحیه‌ای را نشان می‌دهد که در آن زنبورستان همجوار ( یعنی زنبورستان‌های در 10 کیلومتری) را گزارش می‌کند. داخل آن من فقط چهار مورد از 314 مورد را در یک کیلومتر مربع را نشان داده ام  (بلوک به رنگ آبی). به طور متوسط، در میدلندز، هر یک از این ها دارای 3.2 کندو مدیریت شده است. در فایف، در هر مربع آبی به طور متوسط ​​حدود 5 برابر کمتر کندو وجود دارد.

در چندین مطالعه نشان داده شده که زنبورهای نر در فواصل نسبتاً کوتاهی از کندو تا مناطق تجمع نرها (DCA) پرواز می‌کنند، جایی که نرها برای پیدا کردن یک ملکه باکره برای جفت‌گیری حضور دارند. من در مورد استفاده از مطالعات ردیابی رادار هارمونیک برای شناسایی این مکان ها بحث کرده ام.بنابراین چه تعداد از این کندوها در واقع در محدوده یک ملکه در پرواز جفت گیری قرار دارند؟ من این سوال را مطرح کردم که چند تا از این کندوها...؟ زیرا ما نمی دانیم DCA های واقعی کجا هستند.

مطالعه نقشه‌برداری راداری چندین کندو را در فاصله چند صد متری از سه کندو تولید کننده زنبورهای نر را شناسایی کرد، بنابراین منطقی به نظر می‌رسد که محل تجمع نرها در نزدیکی کندوها قرار دارند و ما چگالی متوسط ​​آنها را می‌دانیم. ردیابی رادار هارمونیک ملکه های برچسب گذاری شده که از محل تجمع نرها "DCA" بازدید می کنند موفقیت آمیز نبود. این یک تکنیک برد کوتاه است و ملکه گاهی اوقات برای بازدید از DCA ها مسافت های طولانی را پرواز می کند.

من برخی از مطالعات مورد استفاده برای تعیین این پروازهای ملکه باکره در مسافت طولانی را مورد بحث قرار داده ام، اما دوباره آنها را در اینجا خلاصه می کنم:
•  در مطالعات تقریباً 90 سال پیش، Klatt جفت گیری موفقیت آمیزی را در شبه جزیره ای منزوی مشاهده کرد، زمانی که ملکه و زنبورهای نر 10.1 کیلومتر از هم فاصله داشتند.
•  Peer DF  در اواسط دهه 50 نشان داد که جفت گیری می تواند زمانی رخ دهد که ملکه و زنبورهای نر در فاصله ای بیش از 16 کیلومتری از هم قرار داشته باشند.
•  Jensen AB زمانی که ملکه و زنبورهای نر 15 کیلومتر از هم فاصله داشتند جفت گیری را گزارش دادند

البته در تمام این مطالعات مشخص نشد که آیا ملکه و زنبورهای نر مسافت های مشابهی را تا DCA طی کرده اند یا خیر. از آنجایی که می‌دانیم زنبورهای نر احتمالاً مسافت‌های نسبتاً کوتاهی پرواز می‌کنند، احتمالاً ملکه بیشتر این مسافت را طی نموده است.

مطالعات Peer نشان داد که اگرچه جفت‌گیری می‌تواند زمانی رخ دهد که نرها و ملکه‌ها به طور گسترده از هم جدا شوند، اما رابطه معکوس بین موفقیت جفت‌گیری و فاصله وجود دارد .صرفا به این دلیل که 5 درصد ملکه ها می توانند با پیروی از مسافت 15 کیلومتری پرواز ترکیبی جفت گیری را طی کنند، نمی تواند به این معنی باشد که این مسافتی است که ملکه معمولاً طی می کنند.در واقع اگر فقط 5 درصد از ملکه ها در این فاصله جفت گیری کنند، می توانیم مطمئن باشیم که آنها معمولاً مسافت های بسیار کوتاه تری را پرواز می کنند.

خوشبختانهJensen  تجزیه و تحلیل دقیق تری از این موضوع انجام داد و نشان داد که90٪ از جفت گیری ها در 7.4 کیلومتری و 50٪ در 2.4 کیلومتری اتفاق افتاده است. و آن ها دایره های 50% و 90% هستند که در نمودار بالا رسم شده اند و به ترتیب مساحت 18 کیلومتر مربع و 174 کیلومتر مربع ، یا برای بیان کندوهای تولید کننده نر در آن منطقه میدلندز ، به ترتیب 58 یا 548 ، با تراکم کندو 3.2 کیلومتر مربع را در بر می گیرند.بنابراین، در مناطقی با تراکم معقول زنبورها، با دانستن اینکه اکثر ملکه ها بیش از 7.4 کیلومتر پرواز نمی کنند، به طور بالقوه صدها کلنی وجود دارد که نرهایی تولید می کنند که ملکه می تواند با آنها جفت گیری کند.

،، همه اینها مقدمه‌ای برای بررسی فواصل جفت‌گیری ملکه با استفاده از رویکردی متفاوت است.به جای اینکه دنبال این باشیم که ملکه چقدر پرواز می کند، باید طول زمان پرواز او را اندازه گیری کنیم .اگر بدانیم ملکه با چه سرعتی می‌تواند پرواز کند، می‌توانیم مسافت‌ها و تعداد کلنی‌های بالقوه تولید نر را در محدوده خود محاسبه کنیم.

وابستگی به زمان و آب و هوا
نگاه کردن به مدت زمان پرواز جفت گیری ملکه مزایای دیگری نیز دارد .اگر بتوانیم آن را با دقت انجام دهیم، می توانیم موارد زیر را نیز تعیین کنیم:

•  زمانی از روز که اکثر پروازهای جفت گیری انجام می شود.
•  تأثیر آب و هوا بر مدت و دفعات پروازهای جفت گیری ملکه.
•  تعداد پروازهای مسیر یابی و پروازهای جفت گیری که ملکه انجام می دهد.

صادقانه بگویم، به عنوان یک زنبوردار عملی، من به دو مورد اول بسیار بیشتر از فاصله ای که او برای جفتگیری هایش پرواز می کند، علاقمندم.در منطقه‌ای پر از ترافیک کندوها، پی بردن به اینکه ملکه چه زمانی در پرواز جفت‌گیری است دشوار خواهد بود، و دشوار است که متوجه بازگشت ملکه شوم و بتوانم تعیین کنم که احتمالاً چه زمانی تخم‌گذار را شروع می‌کند.اما به عنوان یک دانشمند ، من به نکته سوم نیز علاقمند هستم، زیرا اخیراً موضوع جالبی مطرح شده که نشان می دهد زنبورهای نر سعی می کنند ملکه ها را در چند پرواز جفت گیری محدود کنند.

Heidinger و همکاران ، رفتار جفت گیری ملکه ها را با استفاده از برچسب های شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) مورد مطالعه قرار دادند. اگرچه این مطالعه هیچ نتیجه قابل توجه جدیدی به دست نیاورد، اما این یک کاربرد ساده از فناوری بود و به من اجازه می‌دهد تا در مورد زمان وقوع پروازهای جفت‌گیری و تأثیر آب و هوا با جزئیات بیشتری صحبت کنم.

ملکه های دارای برچسب "RFID"
اساساً شما یک برچسب منحصر به فرد را روی زنبور عسل می چسبانید و با استفاده از یک کنترل کننده حساس در ورودی کندو، ورود یا خروج از کندو را ثبت می کنید.

زنبورهایی که با RFID برچسب گذاری شده اند و کنترل کننده RFID روی یک شربخوری

نیازی نیست که شما کنار کندو بایستید و چیزی را تماشا کنید.همه "مشاهدات" به صورت خودکار انجام می شوند و برای تجزیه و تحلیل بعدی به صورت دیجیتالی ثبت می شوند. بنابراین شما می توانید صدها کارگر یا ده ها ملکه را به طور همزمان زیر نظر داشته باشید و در نتیجه دقت آماری در نتایج به دست آمده را افزایش دهید.

مطالعه Heidinger و همکاران پرواز جفت گیری 64 ملکه را زیر نظر داشت.از این تعداد، 11 مورد در عمل مفقود شده اند و هرگز به محل خود برنگشتند. پنجاه و سه ملکه هم بطور موفقیت آمیزی جفت خوردند و شروع به تخمگذاری کردند. با این حال دو تا از اینها موفق شدند بدون شناسایی شدن توسط سیستم RFID با موفقیت خارج شده و جفت بخورند، به این معنی که زمان، فرکانس و مدت پرواز مربوط به 51 ملکه است. این مطالعه در دو زنبورستان با فاصله حدود 4 کیلومتری در تورینگن میانه، آلمان، در ماه ژوئن/ژوئیه انجام شد.

آماده سازی و تداخل داده ها
انجام این نوع مطالعات میدانی ساده نیست. ملکه ها باید به صورت دسته ای تولید شوند و سپس به کندوی جفت گیری معرفی شوند.یک هفته هوای بد به این معنی است که ملکه ها قبل از اینکه فرصتی برای پرواز داشته باشند، پیر شده اند.

برای تطبیق با این ابهامات، نویسندگان:
•  دسته بندی ملکه ها بر اساس سن انجام گرفت
•  پروازهای کمتر از 3 دقیقه را به عنوان پروازهای جهت یابی در نظر می گیرند
•  پروازهای جفت گیری بیش از یک ساعت را نادیده گرفته است

و هر آنچه از آن پیش غربالگری فیلتر شده بود، پس از آن مورد تجزیه و تحلیل آماری دقیق قرار گرفت.

زمان و مدت پروازهای جفت گیری
ملکه ها به مدت 1 تا 5 روز با میانگین 2.2 /- 0.98 روز پرواز جفت گیری کردند. به عبارت ساده تر این بدان معنی است که حدود 70٪ از تمام ملکه ها در 1 تا 3 روز پرواز جفت گیری را به پایان رساندند.از آنجایی که اغلب نقل می شود که ملکه ها کندو را "یک بار برای جفت گیری" ترک می کنند، این ممکن است برای برخی شگفت انگیز باشد و یا حتی حتی شگفت‌انگیزتر ، این باشد که ملکه‌ها در مجموع 1 تا 16 بار با میانگین 5.04   /- 3.11 بار پرواز جفت‌گیری را انجام داده اند.

یک ملکه بسیار مشتاق در یک روز 7 پرواز جفت گیری انجام داد. همان تعریف "هات به یورتمه".

زمان پروازهای جفت گیری ملکه

بیش از 80 درصد از این پروازهای جفت گیری بین ساعت 13 تا 16 انجام شد. از نقطه نظر عملی زنبورداری، با اجتناب از این دوره برای بازرسی کندو، احتمال قرار گرفتن در مسیر بازگشت ملکه از جفت گیری را به میزان قابل توجهی کاهش می دهید.

مدت زمان پروازهای جفت گیری

میانگین طول یک پرواز جفت گیری کمی کمتر از 18 دقیقه (17.69 /- 13.19) بود. از حدود 255 پرواز جفت گیری نظارت شده ( یعنی پروازهای 3 تا 60 دقیقه ای) ، حدود 180 پرواز (70%) 20 دقیقه یا کمتر بود.همه این نتایج با انبوهی از اطلاعات جمع آوری شده با استفاده از روش های مختلف در چند دهه اخیر مطابقت خوبی دارند.

آیا می توانیم از برخی از این ارقام برای محاسبه مسافت پرواز جفت گیری ملکه استفاده کنیم؟
مدت زمان x سرعت = مسافت

من نمی توانم چیزی در اطلاعات به دست آمده در مورد سرعت پرواز یک ملکه پیدا کنم. با این حال من می دانم که ملکه های باکره فراری که من سعی می کنم آنها را بگیرم معمولاً خیلی سریع پرواز می کنند .بیایید برای استدلال فرض کنیم که ملکه تقریباً با سرعت یک زنبور کارگر پرواز می کند. این پرواز معمولاً با سرعتی حدود 25 کیلومتر در ساعت بدون بار و حدود 17 کیلومتر در ساعت در صورت مملو بودن زنبور از گرده یا شهد گزارش می شود.

بنابراین در یک پرواز جفت گیری ملکه که به مدت 20 دقیقه با سرعت 25 کیلومتر در ساعت طی میشود ، در مجموع مسافتی بیش از 8.3 کیلومتر پیموده شده است ، و یا اینکه اگر یک پرواز جفت گیری 10 دقیقه ای با سرعت 17 کیلومتر در ساعت طول بکشد ، معادل 2.8 کیلومتر است.

این فواصل شامل سه جزء است، یک بخش در داخل و خارج که با زمان پرواز در DCA از هم جدا می شوند. بله حدس شما به خوبی حدس من است که این دومی چقدر طول می کشد  .

حدس و گمان های بی سند
ملکه در حالی که در مرکز تجمع نرها "DCA" است با چندین زنبور نر جفت گیری می کند. اگرچه هر جفت گیری زمان بسیار کوتاهی (ثانیه) طول می کشد، در حالی که آنها ملکه را تعقیب می کنند بین نرها رقابت وجود دارد، بنابراین او باید برای مدت معقولی در DCA بماند.

این بار فرض می کنیم که ملکه یک سوم از مدت زمان پرواز جفت گیری خود را در DCA یا 4 دقیقه صرف می کند، اگر اینطور بود یک پرواز جفت گیری 10 دقیقه ای با سرعت 17 کیلومتر در ساعت، که یک سوم زمان پرواز در DCA سپری می شد، به این معنی بود که محل جفت گیری تنها 940 متر از کندو فاصله داشت. برعکس، اگر ملکه در طول پرواز 20 دقیقه ای جفت گیری با سرعت 25 کیلومتر در ساعت، بیش از 4 دقیقه در DCA سپری نکند، محل جفت گیری باید 3.33 کیلومتر از کندو فاصله داشته باشد.

با این حال یا حدس من برای زمان صرف شده در DCA خیلی زیاد است (ولی کاملاً ممکن است)، یا سرعت پیش‌بینی‌شده پرواز ملکه خیلی کم است (اما بعید است که اشتباه باشد، و او با سرعت 75 کیلومتر در ساعت به آنجا شتاب نخواهد گرفت) یا مسافت‌های معمولی که ملکه‌ها تا DCA طی می‌کنند به‌طور قابل‌توجهی کمتر از مسافت‌هایی است که با استفاده از ملکه جدا شده و کلنی‌های تولیدکننده زنبورهای نر در مطالعاتی که قبلاً توسط جنسن، پیر یا کلات ذکر شد (به بالا مراجعه کنید) اندازه‌گیری شد.

رابطه زمان صرف شده در مرکز تجمع نرها "DCA"  و حداکثر فاصله پرواز جفت گیری بالقوه

جدول بالا نشان می دهد که چرا ملکه ها احتمالا کمتر از 4 دقیقه را در DCA می گذرانند. فواصل با رنگ قرمز در 2.4 کیلومتری است که جنسن نشان داد 50٪ جفت گیری ها در آن اتفاق می افتد، و فاصله های به رنگ زرد در 7.4 کیلومتری است که 90٪ جفت گیری ها در آن اتفاق افتاده است.

تاثیر زنبورستان
بیایید تمام این حدس و گمان های نااگاهانه را متوقف کنیم و به قطعیت های آرامش بخش داده های آماری قانع کننده باز گردیم.

مطالعه "هایدینگر" شامل دو زنبورستان بود که چند کیلومتر از هم فاصله داشتند. تمام داده‌های مورد بحث در بالا از اسناد ادغام ‌شده از هر دو زنبورستان استفاده می‌کنند. با این حال ملکه‌های یکی از زنبورستان‌ها نسبت به دیگری پروازهای جفت‌گیری بیشتری داشتند.شاید این تفاوت زیاد نباشد (5 در مقابل 4 پرواز در سه روز اول پرواز)، اما از نظر آماری قابل توجه است.

(A) شماره پرواز جفت گیری در زنبورستان های مختلف و (B) در دماهای مختلف

ملکه‌ها به‌عنوان «ملکه‌های خواهر» توصیف می‌شوند و من فرض می‌کنم این بدان معناست که همه آنها از لاروهای یک ملکه مادر بزرگ شده‌اند، اگرچه این موضوع به صراحت بیان نشده است. اگر چنین باشد، نشان می دهد که جغرافیای منطقه بر فرکانس پرواز جفت گیری ملکه تأثیر می گذارد.

من جغرافیا را به جای در دسترس بودن زنبورهای نر را مهم می دانم، زیرا آنها همچنین 47 کلنی برای تولید نر اضافی در نزدیکی یک زنبورستان اضافه کردند و هیچ تأثیری بر ویژگی های پرواز جفت گیری ملکه مشاهده نکردند. هر چند تعداد پروازهای جفت‌گیری که ملکه‌ها انجام می‌دادند متفاوت بود، اما در کنار این موضوع مدت زمان پروازها نیز متفاوت بود.داده ها کمی پیچیده تر می شوند هنگامی که آنها سن ملکه ها و مدت پرواز اول، دوم، سوم و غیره را در نظر گرفتند، بنابراین من از همه اینها صرف نظر می کنم و در نهایت فقط تأثیر دما را بر پروازهای جفت گیری در نظر می گیرم.

به طور مرتب گفته می شود که ملکه های باکره قبل از شروع پروازهای جفت گیری به بعدازظهرهای آرام و آفتابی با دمای بیش از 20 درجه سانتیگراد نیاز دارند. این موضوع تا حدودی برای زنبورداری که در نواحی خنک ، مرطوب و بادی ، اما بسیار زیبا در بریتانیا زندگی می‌کند، نگران‌کننده است.

باران ژوئیه در سراسر Mull، Skye و Sound of Sleat می‌بارد

در واقع پروازهای جفت گیری ، که منظورم پروازهای 3-60 دقیقه ای است (چون هیچ سابقه ای از جفت گیری موفقیت آمیز در پروازهای فردی ثبت نشده است) در مطالعه Heidinger بین محدوده 14 تا 25 درجه سانتی گراد رخ داده است.در هوای سردتر ملکه ها تمایل داشتند که پروازهای جفت گیری بیشتری انجام دهند (در نمودار بالا نشان داده شده است). خط "بهترین تناسب" است و واضح است که تنوع کمی وجود دارد. با این حال در دمای 15 درجه سانتی گراد، ملکه ها حدود 7 پرواز انجام می دهند، در حالی در دمای 24 درجه سانتی گراد ، تنها حدود 4 پرواز است.بنابراین، تعجب آور نیست که پروازهای جفت گیری فردی در طول هوای گرم تر، مدت زمان بیشتری داشتند. دوباره خط "بهترین تناسب" همراه با تغییرات در داده های اولیه نشان داده شده است.

رابطه بین دما و مدت زمان پرواز جفت گیری فردی

من این دو نمودار آخر را کاملاً اطمینان بخش یافتم ، تعداد زیادی پرواز در دمای زیر 20 درجه سانتیگراد وجود داشت.من با کمی وسواس و با آب و هوای اینجا در ساحل غربی شروع کردم و تابستان گذشته یک ایستگاه هواشناسی نصب کردم. من فقط رکوردهای کاملی از جولای دارم، اما می دانم که در مجموع فقط 27 روز داشتیم که دما از ژوئیه و سپتامبر از 20 درجه سانتیگراد فراتر رفت.

در تابستان 2021 دمای فوق العاده ای در ساحل غربی اینجا بود.

و اکنون برای سال آینده من اطلاعات کاملی برای فصل پرورش ملکه خواهم داشت، بنابراین امیدوارم بتوانم این جنبه از زیست شناسی جفت گیری ملکه هایم را کمی بهتر درک کنم.

نتیجه گیری
من موارد زیادی را در این مطلب پوشش داده ام ، از اینکه ملکه چقدر می تواند برای جفت گیری پرواز کند؟ مطالعات دهه 1930 با مدت زمان کوتاه و در نتیجه نسبتاً منطقه ای ،  در مورد پروازهای جفت گیری زنبورهای دارای برچسب RFID را ارائه دادم. درک اینکه چه زمانی ملکه احتمالاً به پرواز جفت گیری می رود باید به شما در زمان بندی بازرسی کلنی کمک کند. این موضوع مطمئناً باید بی صبری شما را در حالی که منتظر جفت گیری ملکه های خود هستید، کاهش دهد.

در نهایت، دانستن اینکه ملکه می‌تواند در روزهای خنک‌تر از دمای 20 درجه سانتی‌گراد پرواز کند، به ما که در عرض‌های جغرافیایی شمالی‌تر زندگی می‌کنیم، این اطمینان را می‌دهد که تلاش‌های ما برای پرورش ملکه کاملاً بیهوده نیست.

یادداشت
برخی از ارقامی که قبلاً می خواستم نقل کنم. اگر ملکه فقط بین 940 متر و 3.33 کیلومتر به سمت منطقه تجمع نرها "DCA" پرواز کند ( مدت x سرعت = مسافت بالا را ببینید) و با فرض تراکم کلونی ها 0.6 کیلومتر مربع  یا 3.2 کیلومتر مربع باشد،  تعداد کندوها "در محدوده پرواز جفت گیری" بین 1.7 تا 111 است.

مسافت بسیار زیاد، فرصت کافی برای تعداد زیادی زنبور نر با تنوع ژنتیکی ایجاد می کند، هرچند به یاد داشته باشید که زنبورستان ها به طور یکنواخت پراکنده نشده اند و منطقه تجمع نرها "DCA" فاصله های متغیری با کلنی های تولید کننده زنبور نر دارند.