Aleksandr Gavrilychev / Shutterstock

Les abeilles sont sous une pression extrême. Le nombre de colonies d'abeilles mellifères aux États-Unis a diminué à un taux moyen de presque 40% depuis 2010. Les virus qui sont transmis par un parasite constituent la principale cause de ce déclin. Varroa Destructor. Mais ce n'est pas une situation naturelle. Le parasite se propage par les pratiques apicoles, y compris par le maintien des abeilles dans des conditions très différentes de celles de leur demeure naturelle de creux d'arbres.

Il y a quelques années, J'ai démontré que les pertes de chaleur dans les ruches d’abeilles mellifères fabriquées par l’homme sont plusieurs fois supérieures à celles des nids naturels. Maintenant, en utilisant des techniques d'ingénierie plus communément rencontrées pour résoudre des problèmes industriels, J'ai montré que la conception actuelle des ruches artificielles crée également des niveaux d'humidité plus bas qui favorisent la Varroa parasite.

Les nids naturels dans les cavités des arbres créent des taux d'humidité élevés dans lesquels les abeilles se développent et empêchent Varroa de l'élevage. Donc, si nous pouvions repenser les ruches d'apiculteurs pour recréer ces conditions, nous pourrions aider à enrayer le parasite et donner aux abeilles une chance de se rétablir.

La vie de la colonie d'abeilles à miel est intimement liée à sa maison. Nous pouvons voir cela du manière sophistiquée les abeilles choisissent des nids de taille et de propriétés correctes et s’efforcent de les modifier. En fait, le nid peut être considéré comme faisant partie de l’abeille mellifère elle-même, un concept qui, en biologie, est appeléphénotype étendu”, Qui fait référence à toutes les façons dont les gènes d’une créature affectent le monde.

L’exemple le plus courant de phénotype étendu est peut-être celui du castor, qui façonne son environnement en contrôlant le débit de l’eau avec des barrages. Les nids permettent aux abeilles de s’ajuster de manière similaire à leur environnement en contrôlant le flux de deux fluides - l’air et la vapeur d’eau - ainsi que quelque chose qui agit comme un fluide - la chaleur.

Les abeilles choisissent un arbre creux avec une entrée en bas qui empêche l'air chaud montant dans le nid de s'échapper. Ils le modifient ensuite en appliquant un scellant antibactérien à base de résine d’arbre sur les murs intérieurs et les petits trous ou fissures. Cela empêche en outre les fuites d’air chaud et aide à maintenir le bon niveau de vapeur d’eau. À l'intérieur du nid, les abeilles construisent un nid d'abeilles contenant des milliers de cellules, chacune fournissant un microclimat isolé pour la croissance des larves (bébés abeilles) ou la fabrication du miel.

Dessins non naturels

Malgré l’importance des nids pour les abeilles, les ruches que nous construisons ont peu de ressemblance et ont peu de propriétés que les nids naturels avec lesquels les abeilles européennes ont évolué. Au siècle 21, nous utilisons encore des ruches conçues dans les 1930 et 1940, basées sur les idées des 1850. Les nids naturels n'étaient que scientifiquement recensé aussi récemment que 1974 et des recherches sur leur les propriétés physiques ont seulement commencé dans 2012.

Les ruches artificielles sont trapues et carrées (par exemple, 45cm), construites en bois mince (de moins de 2cm d’épaisseur) avec de grandes entrées (environ 60cm²) et souvent de grandes ouvertures de grillage en dessous. Ils ont été conçus pour être économiques et permettre aux apiculteurs d’accéder facilement aux abeilles et d’enlever le miel. En revanche, les abeilles européennes ont évolué vers des nids naturels d’arbres de hauteur moyenne (environ 150cm), étroits (20cm), dotés de murs épais (15cm) et de petites entrées (7cm²).

Ruches artificielles par rapport aux nids naturels. Derek Mitchell

Afin d'évaluer dans quelle mesure les ruches artificielles reproduisent les conditions des nids naturels, je devais mesurer le flux de fluides (air, vapeur d'eau et chaleur) qui les entourait. Pour ce faire, je me suis tourné vers un aspect de la science physique et de l'ingénierie appelé thermofluides, l'étude des liquides, des gaz et des solides de combustion, et des changements d'état, de masse et de mouvement d'énergie.

Dans le nid d'abeilles, cela signifie la «combustion» des sucres dans le miel et le nectar, l'évaporation et la condensation de l'eau et la circulation de l'air à travers le nid. Cela inclut également tout ce qui est transporté par les abeilles à travers l’entrée ou qui fuit à travers les murs.

Les diverses barrières créées par les nids d'abeilles peuvent être utilisées comme limites pratiques dans les modèles mathématiques de l'énergie nécessaire et de l'humidité produite à l'intérieur du nid. Ma nouvelle étude combine ces modèles avec les données de Recherche expérimentale sur les propriétés thermiques des nids et des ruches d’abeilles études comportementales sur la façon dont les abeilles domestiques ventilent leur nid.

Cela m'a permis de comparer l'humidité moyenne dans les ruches artificielles et les nids d'arbres avec celle nécessaire aux abeilles et à leurs parasites. J'ai constaté que la plupart des ruches artificielles présentent une perte de chaleur sept fois plus grande et une taille d'entrée huit fois plus grande que les nids d'arbres. Cela crée des niveaux d'humidité plus bas favorisant le parasite.

Mes recherches montrent que le rôle du nid d'abeilles est nettement plus sophistiqué qu'un simple abri. De simples modifications à la conception des ruches afin de réduire les pertes de chaleur et d'augmenter l'humidité, par exemple en utilisant des entrées plus petites et des murs plus épais, pourraient réduire le stress sur les colonies d'abeilles mellifères causé par Varroa Destructor. Nous savons déjà le simple fait de construire des ruches en polystyrène au lieu de bois peut considérablement augmenter le taux de survie et le rendement en miel des abeilles. Des recherches plus poussées sur la complexité thermofluidique des nids nous permettraient de concevoir les ruches optimales qui équilibrent les besoins des abeilles avec leurs gardiens humains.

A propos de l'auteur

Derek Mitchell, candidat au doctorat en génie mécanique, Université de Leeds

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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