La alimentación y su influencia en la dinámica de la colmena (Parte 1)

Las abejas melíferas son cada vez más demandadas como polinizadoras de diversos cultivos alimentarios agrícolas claves, sin embargo a nivel mundial las poblaciones están en declive y las tasas de fracaso de colonias de abejas de miel han aumentado. Este escenario subraya la necesidad de comprender las condiciones en las que las colonias florecen y en las que las colonias fracasan. Para ayudar a esta investigación se presenta un modelo de compartimiento de la dinámica de la población de abejas para explorar cómo la disponibilidad de alimentos y las tasas de mortalidad de las abejas interactúan para determinar el crecimiento y desarrollo de las colonias, señala un trabajo realizado por Barron que nuestro medio presenta periodísticamente.
Este modelo utiliza ecuaciones diferenciales simples para representar las transiciones de los huevos colocados por la reina a la cría, luego las abejas colmenas y finalmente las abejas forrajeras, y el proceso de inhibición social que regula la velocidad a la que las abejas colmenas comienzan a forrajear. Se supone que la disponibilidad de alimentos puede influir tanto en el número de crías criadas con éxito hasta la edad adulta como en la tasa a la que las abejas pasan de las labores de colmena a las de forraje. El modelo predice interacciones complejas entre la disponibilidad de alimentos y las tasas de mortalidad forrageadora en la configuración del destino de las colonias.
Las bajas tasas de mortalidad y la elevada disponibilidad de alimentos dan lugar a poblaciones de abejas estables en equilibrio (con un tamaño de población fuertemente determinado por la tasa de mortalidad forrajera), pero consistentemente aumentando las reservas de alimentos. A tasas de mortalidad más altas, los almacenes de alimentos en una colonia se establecen en un equilibrio finito que refleja el equilibrio de la recolección de alimentos y el uso de alimentos. Cuando la tasa de mortalidad forrajera supera un umbral crítico, la colonia falla pero la comida residual permanece.
Este modelo presenta un marco matemático simple para explorar las interacciones de la mortalidad alimentaria y forrajera en el destino de la colonia, y proporciona la base matemática para modelos de simulación más implicados del rendimiento de la colmena.
Una colonia de abejas de miel reúne recursos florales dispersos (polen y néctar) desde el medio ambiente a un lugar central, y los procesa para proporcionar alimento para apoyar a la población actual y criar los próximos ciclos de cría. Previamente se propuso un modelo matemático simple de la dinámica de la población de abejas melíferas para explorar el impacto de variación de la tasa de mortalidad forrajera en el crecimiento y desarrollo de las colonias. Este modelo fue una simplificación deliberada para considerar cómo las interacciones entre los forrajeros adultos y las abejas colmenas y la cría podrían influir en el crecimiento de las colonias. Sin embargo, en colonias naturales la disponibilidad de alimentos puede imponer límites al desarrollo de colonias. Aquí se presenta un nuevo modelo para explorar cómo los cambios en la disponibilidad de alimentos pueden interactuar con los procesos sociales y de comportamiento en la colonia para influir en el crecimiento de las mismas.
Esta cuestión es pertinente porque la cantidad de miel que se puede extraer de colmenas de abejas comerciales para uso humano depende de que las abejas recojan néctar en exceso de lo que se necesita para mantener a su población y almacenar el exceso como miel. Por lo tanto, la industria de la miel depende de la manipulación del flujo de alimentos a través de una colonia para maximizar el exceso, y la comprensión de la relación entre la disponibilidad de alimentos y el crecimiento de colonias puede mejorar la práctica de manejo de las mismas. Además, las preocupaciones recientes sobre la sostenibilidad de las poblaciones de abejas han puesto de relieve la necesidad de comprender mejor cómo funcionan las colonias sanas, y por qué a veces pueden fallar.
Todas las demandas nutricionales de una colonia de abejas son atendidas por suministros de polen y néctar recolectados por buscadores. El néctar es totalmente carbohidrato en forma de azúcares simples (con a veces algunos oligoelementos y aleloquímicos). El polen proporciona abejas con lípidos, proteínas y nutrientes vitamínicos y minerales.
El néctar se transfiere de las forrajeras a las abejas de colmenas que no se alimentan, que depositan el néctar en las células y, con el tiempo, procesan y lo concentran para formar miel. El polen se deposita directamente en las células mediante forrajes, pero se mezcla con una pequeña cantidad de néctar y se envasa por las abejas colmenas para el almacenamiento. La miel, el néctar y el polen son consumidos por las abejas colmenas y se utilizan para producir un alimento rico en proteínas, con que se alimenta a la reina y el desarrollo de larvas. En los climas estacionales durante el invierno la colonia se basa en el polen y el néctar almacenados recogidos durante el verano.
Las abejas de la miel tienen un patrón muy típico del
polyethism de la edad que desempeña varias funciones dentro de la colmena para las primeras dos a tres semanas de su vida adulta antes de la transición forrajera, pero el comportamiento de la abeja es muy sensible a los cambios en niveles de alimento o alimento almacenado. La escasez de alimentos dentro de la colonia estimula el inicio precoz de la alimentación en las abejas adultas, truncando la cantidad de tiempo que pasan como abejas colmenas.
La cría es especialmente sensible a la escasez de alimentos.
Típicamente, una colonia no mantiene una gran reserva de polen, y las interrupciones en el ingreso de polen a una colonia pueden desencadenar el canibalismo de las larvas en desarrollo por las abejas obreras. Esto se interpreta como una respuesta adaptativa de las obreras para reducir el tamaño de la población de crías a la que es más probable que pueda ser exitosamente criado cuando los alimentos son limitados.
Por lo tanto, las interacciones entre la dinámica alimentaria y la dinámica poblacional en una colonia de abejas son bastante complejas. La recolección de alimentos está influenciada por el tamaño de la población forrajera y, a su vez, el flujo de alimentos a través de la colonia puede influir en el tamaño de la población forrajera al alterar la tasa a la que las colmenas se convierten en forrajeras y el tamaño de la población de cría en la próxima generación de forrajeras.
El modelo que se presenta aquí ofrece un marco teórico simple con el cual explorar cómo la dinámica de flujo de alimentos a través de una colonia puede interactuar con la dinámica de la población para determinar el crecimiento de las colonias.