Aleksandr Gavrilychev / Shutterstock

Honningbier er under ekstremt pres. Antallet af honningbikolonier i USA er faldet i gennemsnit på Næsten 40% siden 2010. Den største bidragyder til dette tilbagegang er vira spredt af en parasit, Varroa Destructor. Men dette er ikke en naturlig situation. Parasitten spredes ved biavlspraksis, herunder at holde bierne i forhold, der er meget forskellige fra deres naturlige opholdssted for træhulrum.

Et par år siden, Jeg demonstrerede at varmetabene i menneskeskabte honningbikupe er mange gange større end i naturlige reden. Nu bruger vi ingeniørteknikker, der ofte findes fundne efterforskning af industrielle problemer, Jeg har vist at det nuværende design af menneskeskabte bikuber også skaber lavere fugtighedsniveauer, der favoriserer Varroa parasit.

Naturlige reden inde i træhulrum skaber høje fugtighedsniveauer, hvor honningbier trives og som forhindrer Varroa fra avl. Så hvis vi kan redesigne biavlskiver til at genskabe disse forhold, kan vi hjælpe med at stoppe parasitten og give honningbier en chance for at komme sig.

Livet i honningbikolonien er sammenflettet med sit hjem. Vi kan se dette fra sofistikeret måde honningbier vælger reder i de rigtige størrelser og egenskaber, og hvor hårdt de arbejder for at ændre dem. Faktisk kan reden ses som en del af selve honningbien, et begreb, der i biologi er kendt som en "udvidet fænotype”, Der henviser til alle måder, hvorpå et væsenes gener påvirker verden.

Det mest almindelige eksempel på en udvidet fænotype er måske den af ​​beveren, der former sit miljø ved at kontrollere vandstrømmen med dæmninger. Reder giver honningbier mulighed for på samme måde at tilpasse deres miljø ved at kontrollere strømmen af ​​to væsker - luft og vanddamp - plus noget der fungerer som en væskevarme.

Honningbierene vælger et træhul med en indgang i bunden, der gør stigende varm luft inde i reden rede til at undgå. De ændrer det derefter ved at anvende et antibakterielt damphæmmende fugemasse af træharpiks over de indvendige vægge og eventuelle små huller eller revner. Dette forhindrer yderligere lækage af varm luft og hjælper med at opretholde det rigtige niveau af vanddamp. Inde i reden bygger bierne en honningkam, der indeholder tusinder af celler, som hver giver et isoleret mikroklima til dyrkning af larver (babybier) eller til at fremstille honning.

Unaturlige designs

På trods af reden af ​​reden for honningbier, ligner bikuberne, vi bygger dem, lidt lighed og har få af egenskaberne ved de naturlige træ reden, europæiske honningbier udviklet sig med. I det 21st århundrede bruger vi stadig bikuber designet i 1930'erne og 1940'erne, baseret på ideer fra 1850'erne. Naturlige reden var kun videnskabeligt kortlagt så sent som 1974 og forskning i deres fysiske egenskaber begyndte først i 2012.

Menneskeskabte bikuber er squat og squarish (for eksempel 45cm høj), konstrueret af tyndt træ (under 2cm tykt) med store indgange (omkring 60cm²) og ofte store åbninger af trådnet under. De var designet til at være billige og for biavlere let at få adgang til bierne og fjerne honningen. I modsætning hertil udviklede europæiske honningbier med naturlige træ reden, der i gennemsnit er høje (omkring 150cm), smalle (20cm) med tykke vægge (15cm) og små indgange (7cm²).

Menneskeskabte bikuber kontra naturlige reden. Derek Mitchell

For at vurdere, hvor godt menneskeskabte bikuber genskaber forholdene i naturlige reden, var jeg nødt til at måle strømmen af ​​væsker (luft, vanddamp og varme) omkring dem. For at gøre det vendte jeg mig om et aspekt af fysisk videnskab og teknik, der hedder thermofluids, studiet af væsker, gasser og forbrændingsstoffer og ændringer af tilstand, masse og energi bevægelse.

I honningbi-reden betyder dette "forbrænding" af sukkerarter i honning og nektar, fordampning og kondensation af vand og luft strømmer gennem reden. Det inkluderer også alt, der transporteres med honningbier gennem indgangen eller lækker gennem væggene.

De forskellige barrierer, som honningbi-reder skaber, kan bruges som praktiske grænser i matematiske modeller af den nødvendige energi og fugtighed produceret inde i reden. Min nye undersøgelse kombinerer disse modeller med data fra eksperimentel forskning om de termiske egenskaber hos honningbi-reden og nældefeber og adfærdsundersøgelser om, hvordan honningsbier ventilerer deres rede.

Dette gjorde det muligt for mig at sammenligne den gennemsnitlige luftfugtighed i menneskeskabte bikuber og træ reden med den nødvendige honningbier og deres parasitter. Jeg fandt, at de fleste menneskeskabte bikuber har syv gange større varmetab og otte gange større indgangsstørrelse end træ reden. Dette skaber de lavere fugtighedsniveauer, der favoriserer parasitten.

Min undersøgelse viser, at honningbi-reden er klart langt mere sofistikeret end bare simpelt husly. Enkle ændringer i hive-design for at sænke varmetab og øge fugtigheden, f.eks. Ved anvendelse af mindre indgange og tykkere vægge, kunne reducere belastningen på honningbikolonier forårsaget af Varroa Destructor. Vi ved allerede at simpelthen at bygge bikuber fra polystyren i stedet for træ markant kan øge biernes overlevelsesgrad og honningudbytte. Mere forskning i redenes termofluidkompleksitet ville gøre det muligt for os at designe de optimale bikuber, der afbalancerer honningbieres behov med deres menneskelige brugere.

Om forfatteren

Derek Mitchell, ph.d.-kandidat i maskinteknik, University of Leeds

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Klimatilpasning Finansiering og investering i Californien

af Jesse M. Keenan
Denne bog fungerer som en vejledning for lokale regeringer og private virksomheder, når de navigerer i det uklassificerede farvande ved at investere i klimatilpasning og modstandsdygtighed. Denne bog fungerer ikke kun som en ressourcevejledning til identifikation af potentielle finansieringskilder, men også som en køreplan for kapitalforvaltning og offentlige finansprocesser. Det fremhæver praktiske synergier mellem finansieringsmekanismer såvel som de konflikter, der kan opstå mellem forskellige interesser og strategier. Mens hovedfokus for dette arbejde er staten Californien, tilbyder denne bog bredere indsigt i, hvordan stater, lokale regeringer og private virksomheder kan tage disse kritiske første skridt i at investere i samfundets kollektive tilpasning til klimaændringer. Fås på Amazon

Naturbaserede løsninger på tilpasning af klimaændringer i byområder: Forbindelser mellem videnskab, politik og praksis

af Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Denne open access-bog samler forskningsresultater og erfaringer fra videnskab, politik og praksis for at fremhæve og debattere vigtigheden af ​​naturbaserede løsninger til klimatilpasning i byområder. Der lægges vægt på potentialet i naturbaserede tilgange til at skabe flere fordele for samfundet.

Ekspertbidragene præsenterer anbefalinger til at skabe synergier mellem igangværende politiske processer, videnskabelige programmer og praktisk implementering af klimaændringer og naturbeskyttelsesforanstaltninger i globale byområder. Fås på Amazon

En kritisk tilgang til tilpasning af klimaændringer: Diskurser, politikker og praksis

af Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Dette redigerede bind samler kritisk forskning om diskurser om tilpasning af klimaændringer, politikker og praksis fra et tværfagligt perspektiv. På baggrund af eksempler fra lande, herunder Colombia, Mexico, Canada, Tyskland, Rusland, Tanzania, Indonesien og Stillehavsøerne, beskriver kapitlerne, hvordan tilpasningstiltag tolkes, transformeres og implementeres på græsrodsniveau, og hvordan disse foranstaltninger ændrer sig eller griber ind i magtforhold, juridisk pluralisme og lokal (økologisk) viden. Som helhed udfordrer bogen etablerede perspektiver på klimatilpasning ved at tage hensyn til spørgsmål om kulturel mangfoldighed, miljømæssig retfærdighed og menneskerettigheder samt feministiske eller intersektionelle tilgange. Denne innovative tilgang tillader analyser af de nye konfigurationer af viden og magt, der er under udvikling i navnet på klimatilpasning. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, , ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.