Landscape effects on pollen foraging and competition among bumblebees

Abstract

Bumblebee abundance and diversity have been declining in the last few decades. Habitat change, mainly due to intensified agricultural practices, has been pointed out as the main driver in this process. Being central place foragers bumblebees are highly dependent on the landscape surrounding the nest and the resources available there. According to the optimal foraging theory bumblebee individuals in plentiful landscapes would be pickier, and accordingly hold a lower diversity of pollen within their pollen baskets, compared to those in scarce landscapes. This study aimed to investigate the diversity of pollen collected by bumblebees in landscapes of good and bad quality, in a bumblebee perspective. Samples were collected from bumblebees in eight landscapes in southern Sweden during the summer of 2021. A convolutional neural network (CNN) was used to analyse the pollen samples and determine the pollen species present within them. The results show that individual bumblebees will collect a lower diversity of pollen in landscapes of good quality than in landscapes of bad quality. Meanwhile, bumblebees of the same species in the same landscape collectively collect a higher diversity of pollen in good landscapes than in bad ones. B. sylvarum generally collected a lower diversity than B. terrestris and B. lapidarius on the landscape level, which could indicate that they would be more susceptible to decline than the other two species. Furthermore, the similarity of the content within the pollen baskets of individual bumblebees increases when the sample originates from individuals of the same species, landscape, and patch within the landscape. The results imply that bumblebees in bad landscapes are subjected to a higher competition pressure, which would affect the effectiveness of the pollen foraging. Conservation actions should be focused on creating and preserveing landscapes of good quality, with plentiful resources available throughout the entire colony season, to sustain bumblebees in the future.

Popular Abstract (Swedish)

Hur landskapskvalitet påverkar humlors födosök efter pollen

Under de senaste århundradena har det skett en nedgång i både antal arter och individer av humlor. Den förmodligen viktigaste anledningen till detta är den förändrade landskapsstrukturen som uppstått till följd av intensifieringen av jordbruket. Detta har lett till större och mer enformiga fält, samtidigt som naturliga (och halvnaturliga) landskap med stor mångfald har blivit undanträngda, fragmenterade och minskat i omfattning.

Humlor är beroende av de resurser som finns tillgängliga runt deras bo. Humlekolonins arbetare jobbar för att samla in pollen, som används för att föda upp nya larver, och behöver återvända till boet kontinuerligt för att lämna av sin last. Detta betyder att de är känsliga för förändringar i landskapet runt omkring dem. Kvaliteten på landskapet som omger boet, det vill säga mängden och utbudet av tillgängliga blomresurser, påverkar antalet arter och individer av humlor som finns där. Det finns i dagsläget mycket forskning på hur just mångfald av arter och antalet individer av humlor påverkas av landskapsförändringar, men det finns inte lika mycket kunskap om hur humlors strategier för att samla pollen påverkas. Teorin om optimal födosökning föreslår att humlor som har ett stort utbud av resurser tillgängliga till stor del kommer att samla in pollen från endast ett fåtal arter och vara kräsna, medan de som inte har ett lika stort utbud kommer att samla mer varierande pollen. Syftet med denna studie var att undersöka humlors födosök i landskap av olika kvalitet genom att studera mångfalden av pollen som olika humlor samlat.

Under sommaren 2021 samlades totalt 524 pollenklumpar in från humlor i åtta olika landskap i närheten av Lund, Sverige. Innehållet i pollenklumparna studerades sedan i laboratoriet genom att scanna mikroskoppreparat. Med hjälp av en artificiell intelligens, tränad på att känna igen pollen från olika blommor, kunde sedan pollenkornen på de inscannade bilderna identifieras. Därefter jämfördes innehållet i pollenklumparna från individer infångade i landskap av olika kvalitet med varandra.

Det fanns ingen generell skillnad i mångfald av pollen mellan olika humlearter. Resultaten visade dock att kvaliteten på landskapet där humlorna fångades in hade en stor inverkan på hur stor mångfald av pollen de samlat. Humlor i landskap av god kvalitet, med mycket resurser, hade samlat en lägre mångfald av pollen än humlorna i fattiga landskap. Detta betyder att humlorna i goda landskap besökte ett färre antal arter av blommor än vad humlor i fattiga landskap gjorde. Detta är antagligen en effekt av att humlor i landskap av sämre kvalitet får nöja sig med det som finns tillgängligt och inte har råd att vara kräsna i sitt födosök. Vidare betyder detta att det är en större konkurrens om de tillgängliga resurserna i landskap av sämre kvalitet jämfört med i bättre landskap. Dessutom visade det sig att förekomst av honungsfacelia (Phacelia tanacetifolia), en vanlig blomma insådd i åkerkanter, har en stor påverkan på mångfalden av pollen som humlor samlar in. Eftersom honungsfacelia ofta växer i landskap av sämre kvalitet utgör denna art en viktig resurs och är mycket attraktiv för individer som lever i dessa landskap. Detta tyder vidare på att insådda växter i fattiga landskap faktiskt utnyttjas av humlor och kan agera som kompletterande resurskällor där.

Vidare visade resultaten att den totala mångfalden av pollen insamlat per art av humla i samma landskap var större i goda landskap jämfört med i fattiga landskap. Ju högre mångfald av pollen som individerna av den specifika arten samlade, desto högre var dessutom den gemensamma mångfalden samlad per art. Detta innebär att trots att individen samlar in ett fåtal arter av pollen i rika landskap så samlar alla individer tillsammans in en större variation av pollen i dessa landskap. Detta betyder att olika individer troligen fokuserar på olika blommor för att tillsammans samla en hög diversitet av pollen till kolonins. Det visade sig dessutom att haghumlor (Bombus sylvarum) från samma landskap kollektivt samlar en lägre mångfald av pollen än vad jord- (Bombus terrestris) och stenhumlor (Bombus lapidarius) gör. Detta tyder på att denna art inte har samma förmåga att anpassa sitt födosök efter vad som finns tillgängligt, och vidare kan vara i större risk för att minska i antal till följd av förändringar i landskapet som påverkar utbudet av resurser.

När innehållet av pollen insamlat av varje individ jämfördes med varandra upptäcktes att likheten ökade om två individer var av samma art, om de var insamlade i samma landskap och ifall de var insamlade på samma plats i det landskapet. Olika arter av humlor har olika förutsättningar för födosök av pollen. De varierar framför allt i storlek och hur lång tunga de har. Det är därför inte konstigt att prover samlade från samma art är mer lika än prover från olika arter. Om man ser till övriga resultat från denna studie väcker detta dock vissa frågor. Det faktum att humlor i rika landskap samlar en låg mångfald av pollen individuellt, men en hög mångfald av pollen kollektivt, tyder istället på att olika individer av samma art specialiserar sig på olika arter blommor. För att reda ut hur detta går ihop krävs mer forskning. Att humlor från samma landskap och specifika plats i landskapet samlar en mer liknande sammansättning av pollen är förklarligt eftersom olika landskap troligen har olika sammansättning av arter tillgängliga. Detta leder till att individer från olika landskap har tillgång till olika utbud och följaktligen inte har möjlighet att samla samma typ av pollen. Samma resonemang kan tillämpas på den specifika provtagningsplatsen i ett landskap. Humlor fångade på samma plats har en större sannolikhet att ha födosökt på samma typ av blomresurs.

Bevarandeåtgärder riktade mot humlor bör fokusera på att bevara landskap av god kvalitet, med en hög mångfald av blommor som humlor kan utnyttja.

Masterexamensprojekt i Biologi 45 hp 2022
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Ola Olsson och Johanna Yourstone
Biologiska institutionen (Biodiversitet), Lund universitet

• author: Blomlöf, Isabella
• supervisor: Ola Olsson; Johanna Yourstone
• organization: Degree Projects in Biology
• course: BION02 20221
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9102904
• date added to LUP: 2022-11-07 14:40:18
• date last changed: 2022-11-07 14:40:18