PL240934B1

PL240934B1 - Method of fighting varroosis in bee colonies using an ultrasonic frame

Info

Publication number: PL240934B1
Application number: PL432575A
Authority: PL
Inventors: Marian Surowiec; Tomasz Surowiec
Original assignee: Marian Surowiec
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2022-07-04
Also published as: PL432575A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest metoda zwalczania warrozy w rodzinach pszczelich przy użyciu ramki ultradźwiękowej wyposażonej w moduł elektroniczny zawierający generator prądów wysokiej częstotliwości oraz pięć piezoelektrycznych głowic ultradźwiękowych. Urządzenie zasilane panelem fotowoltaicznym współpracującym z akumulatorem prądu stałego (12V), emituje fale akustyczne o częstotliwości około 15 Hz na poziomie głośności 105 dB, które są całkowicie bezpieczne dla pszczół. Generowane w ulu pole akustyczne wysokiej częstotliwości powoduje dysfunkcję aparatu szczęko - czułkowego warrozy, co utrudnia pobieranie pokarmu przez rozwijające się larwy warrozy w stadiach protonimfy i deuteronimfy. Likwidacja warrozy następuje we wczesnych stadiach jej rozwoju, zaś osłabione i martwe osobniki warrozy osypują się wraz z opuszczaniem komórki lęgowej przez młodą pszczołę. W odróżnieniu od stosowanych środków chemicznych opartych na pestycydach, ultradźwiękowa metoda zwalczania warrozy pozbawiona jest jakichkolwiek skutków ubocznych, dzięki czemu miód zachowuje swoje naturalne właściwości lecznicze i smakowe, zaś pszczoły pozostają w dobrej kondycji zdrowotnej.The subject of the invention is a method of combating varroa in bee colonies using an ultrasonic frame equipped with an electronic module containing a high-frequency current generator and five piezoelectric ultrasonic heads. The device, powered by a photovoltaic panel working with a DC battery (12V), emits acoustic waves with a frequency of approximately 15 Hz at a noise level of 105 dB, which are completely safe for bees. The high-frequency acoustic field generated in the hive causes dysfunction of the varroa jaw and antennal apparatus, which makes it difficult for developing varroa larvae to eat food at the protonymph and deuteronymph stages. Varroa is eliminated in the early stages of its development, and weakened and dead varroa individuals fall off when the young bee leaves the brood cell. Unlike the pesticide-based chemicals used, the ultrasonic method of combating varroa is devoid of any side effects, thanks to which honey retains its natural medicinal and flavor properties, and the bees remain in good health.

Description

PL 240 934 B1PL 240 934 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest ramka ultradźwiękowa do zastosowania w metodzie zwalczania warrozy (Varroa destructor) w rodzinach pszczelich.The subject of the invention is an ultrasound frame for use in the method of controlling varroosis (Varroa destructor) in bee colonies.

Uciążliwy pasożyt pszczoły miodnej przywędrował do Polski 40 lat temu i od tego czasu zwalczany jest na różne sposoby. Zainfekowana pasożytem rodzina pszczela, w przypadku braku ingerencji pszczelarza, ginie w przeciągu dwóch lat, a niekiedy nawet w ciągu kilku miesięcy. Powszechną metodą zwalczania warrozy jest odymianie środkami chemicznymi zawierającymi pestycydy, najczęściej amitrazę. Podczas spalania amitrazy warroza ulokowana na pszczołach osypuje się na dennicę ula. Odymianie środkami chemicznymi posiada negatywne skutki uboczne, jak skrócona żywotność matek pszczelich oraz zmniejszona ilość składanych jajeczek. Trujące warrozę pestycydy pozostają w woskowych plastrach i penetrują do miodu, co jest niepożądane ze względu na stwierdzoną kancerogenność amitrazy [1]. Ponadto, warroza ukryta podczas dymnego zabiegu w zasklepionych komórkach z rozwijającymi się pszczołami, kontynuuje bez przeszkód swój proces rozrodczy. Wiele środków chemicznych utraciło swoją skuteczność z uwagi na uodpornienie się warrozy na trujące składniki np. fluwalinat, flumetryna.The troublesome honey bee parasite came to Poland 40 years ago and has been combated in various ways since then. A colony infected with the parasite, in the absence of the beekeeper's intervention, dies within two years, and sometimes even within a few months. A common method of combating varroa is fumigation with chemicals containing pesticides, most often amitrase. During the combustion of amitraz, varroosis deposited on the bees falls on the hive bottom. Fuming with chemicals has negative side effects, such as a shortened lifespan of bee queens and a reduced number of eggs laid. The poisonous varroa pesticides remain in the wax combs and penetrate into the honey, which is undesirable due to the carcinogenicity of amitraz [1]. Moreover, varroosis, hidden in the sealed cells with developing bees during the smoke treatment, continues its reproductive process unhindered. Many chemicals have lost their effectiveness due to the resistance of varroosis to poisonous ingredients, e.g. fluvalinate, flumethrin.

Podjęte próby eliminacji warrozy metodami fizycznymi poprzez krótkotrwałe podniesienie temperatury wewnątrz ula do 42°C, wprawdzie skuteczne [2], jednakże dość skomplikowane w realizacji, nie zyskały sobie szerszego zastosowania. Podobnie, proponowane metody oparte na ekstraktach roślinnych jak izolaty cisu [3], czy też preparat zawierający 2-undekanon [4] nie znalazły dotychczas szerszego zastosowania.Attempts to eliminate varroa with physical methods by briefly increasing the temperature inside the hive to 42 ° C, although effective [2], but quite complicated to implement, have not gained wider application. Similarly, the proposed methods based on plant extracts, such as yew isolates [3], or a preparation containing 2-undecanone [4], have not been widely used so far.

W 2004 r. Karl Ruemmelin [5] zapoczątkował badania nad zastosowaniem metody fizycznej wykorzystującej ultradźwięki do zwalczania warrozy. W ostatnich latach dociekania te przybrały charakter badań systematycznych, co znalazło swoje odzwierciedlenie podczas Kongresu Apimondia w Istanbule (2017 r.), gdzie wykorzystanie ultradźwięków od zwalczania warrozy określono jako rewolucyjne. Z kolei, w publikacji z roku 2018 zespół badaczy potwierdził, iż fale akustyczne nie są szkodliwe dla pszczół w szerokim zakresie częstotliwości [6]. Nie zaobserwowano zmian w zachowaniu pszczół, gdy przedział poziomu głośności ultradźwięków wynosił od 90 do 110 dB przy częstotliwościach w zakresie od 14 kHz do 80 kHz. Podczas działania ultradźwięków na pszczoły w czasie 30 minut zaobserwowano opad 32 sztuk warrozy.In 2004, Karl Ruemmelin [5] initiated research on the use of a physical method using ultrasound to combat varroa. In recent years, these investigations have become systematic studies, which was reflected during the Apimondia Congress in Istanbul (2017), where the use of ultrasounds to combat varroosis was described as revolutionary. In turn, in a publication from 2018, a team of researchers confirmed that acoustic waves are not harmful to bees in a wide range of frequencies [6]. No changes in the behavior of bees were observed when the range of the ultrasound loudness level ranged from 90 to 110 dB at frequencies ranging from 14 kHz to 80 kHz. During the action of ultrasound on the bees for 30 minutes, 32 varroosis was observed to fall.

Ostatnie badania wykazały, iż warroza odżywia się głównie tkanką tłuszczową a nie hemolimfą [7, 8]. Postuluje się, iż ultradźwięki utrudniają dojrzałej warrozie przyssanie się do odwłoka pszczoły w celu odżywiania się tkanką tłuszczową. Przylgi znajdujące się na końcach odnóży warrozy są rozluźnione pod wpływem ultradźwięków, co ułatwia pszczołom usuwanie warrozy z odwłoków podczas wzajemnych czynności pielęgnacyjnych [6]. Zasadnicze działanie metody ultradźwiękowej odnosi się do okresu rozrodczego warrozy, który trwa około siedmiu dni. Warroza składa jajeczka na larwach pszczelich w zasklepionych komórkach woskowych plastra. Pasożyt, w stadium protonimfy i następującym po nim stadium deutonimfy, karmi się tkanką tłuszczową larw i poczwarek pszczelich, co w znacznym stopniu osłabia młode pszczoły. Stwierdzono ponadto, iż podczas takiego kontaktu warroza przenosi do wnętrza pszczoły liczne wirusy, które wyniszczają rodziny pszczele. Fakty te stanowią aktualnie najpoważniejsze zagrożenie dla pszczoły miodnej.Recent studies have shown that varroosis feeds mainly on adipose tissue and not on hemolymph [7, 8]. It is postulated that ultrasounds make it difficult for mature varroosis to stick to the bee's abdomen in order to nourish itself with adipose tissue. The rebates at the ends of varroa legs are loosened under the influence of ultrasounds, which makes it easier for bees to remove varroa from abdomens during mutual care [6]. The main effect of the ultrasound method relates to the reproductive period of varroosis, which lasts about seven days. Varroosis lays eggs on the bee larvae in the sealed wax cells of the comb. The parasite, in the protonymph stage followed by the deutonymph stage, is fed on the adipose tissue of bee larvae and pupae, which greatly weakens young bees. It has also been found that during such contact varroosis carries numerous viruses into the bee, which destroy bee colonies. These facts present the most serious threat to honeybees.

Ultradźwięki wprawiają w drgania nie tylko cztery pary odnóży warrozy z których jedna pełni rolę anteny, ale przede wszystkim powodują dysfunkcję szczęko-czułek (chelicerae). Czułki-macki (palp) przylegające do aparatu gębowego odbierają najmniejsze drgania dochodzące z otoczenia. Ultradźwięki odbierane przez czułki-macki istotnie zaburzają proces odżywiania warrozy w stadiach rozwoju. Niedożywione deutonimfy warrozy nie osiągają stadium imago i osypują się na dno ula podczas opuszczania komórki przez młodą pszczołę. Dla uzyskania zadawalających rezultatów likwidacji warrozy, koniecznym jest stosowanie w ulu osiatkowanej dennicy higienicznej, co uniemożliwi ponowny kontakt osypanej warrozy z pszczołą.Ultrasound vibrates not only four pairs of varroa legs, one of which acts as an antenna, but most of all causes maxillary-antennae dysfunction (chelicerae). Tentacles-tentacles (palp) adjacent to the mouthparts perceive the smallest vibrations coming from the environment. Ultrasounds picked up by antennae-tentacles significantly disturb the process of nourishing varroosis in the stages of its development. Malnourished deutonymphs of varroosis do not reach the imago stage and fall to the bottom of the hive when the young bee leaves the cell. In order to obtain satisfactory results in the elimination of varroa, it is necessary to use a hygienic mesh floor in the hive, which will prevent the re-contact of the spilled varroa with the bee.

Przedmiot wynalazku, ramka ultradźwiękowa (rys. 1) do zastosowania w metodzie zwalczania warrozy w rodzinach pszczelich. Ramka ultradźwiękowa (2), rys. 1, wyposażona jest moduł elektroniczny (1) zasilający pięć głowic piezoelektrycznych, rys. 1. Moduł elektroniczny osadzony jest w ramce (2) za pomocą dwóch wkrętów (3). Urządzenie wytwarza pole akustyczne o częstotliwości 15 kHz, na poziomie głośności 105 dB, które jest całkowicie bezpieczne dla pszczół.Object of the invention, an ultrasound frame (Fig. 1) for use in the method of combating varroosis in bee colonies. The ultrasonic frame (2), fig. 1, is equipped with an electronic module (1) supplying five piezoelectric heads, fig. 1. The electronic module is mounted in the frame (2) with two screws (3). The device generates an acoustic field with a frequency of 15 kHz, with a sound level of 105 dB, which is completely safe for bees.

Zasilanie ramki ultradźwiękowej stanowi akumulator prądu stałego o pojemności 7Ah i napięciu 12V, umieszczony poza obrębem ula, co eliminuje ewentualny kontakt pszczół z elektrolitem lub jegoThe ultrasonic frame is powered by a DC battery with a capacity of 7Ah and a voltage of 12V, located outside the hive, which eliminates any contact between the bees and the electrolyte or its electrolyte.

Claims

In pairs. The cyclic recharging of the battery is provided by a photovoltaic panel (4), Fig. 1, located on the hive's roof. The electronic module can be placed in a hive frame of any size, depending on the type of hive.

The ultrasonic frame should be placed tangentially to the nest in the hive. It is recommended to change the position of the frame - from the right side of the socket to the left side - in the middle of the illumination cycle. The electronic module itself, protected by a plastic foil, can be placed directly above the socket, on the upper slats of the frames, after removing the bars, to ensure penetration of ultrasound in the alleys between the socket frames. In order to avoid building up free spaces within the ultrasound module, as well as for hygienic reasons, it should be protected with a thin plastic foil, which absorbs ultrasounds to a negligible extent.

The research carried out by the authors of this application confirmed the full suitability of the ultrasonic frame for the method of combating varroosis in bee colonies. Placing an ultrasonic frame in the hive at the beginning of April resulted in zero natural precipitation until August 11. Additionally, in this family a partial work frame was used, in which - left without a hose - a vertical, 10 cm wide side strip was built by the bees with drone cells. The development process of varroa, concentrated in large numbers on the poison cells, was stopped by the action of ultrasound.

In the new families treated with ultrasounds, created from dumps, the average daily rainfall of varroosis in August was 60, including varroosis in the protonymph and deutonymph stages. Ultrasound treatment of the colony, which was started on August 8 and continued until October 7, resulted in a total fallout of varroosis in the number of 3,147 individuals. Due to the inevitable reinfection with varroa, the effectiveness of the ultrasonic varroa control method is about 90% using three cycles a year, lasting 21 days for each colony, with intervals of up to six weeks. A 21-day period of the presence of ultrasound in a bee colony eliminates three successive broods of varroa in the hive.

Literature:

[1] A. Pidek, The causes and consequences of the varying effectiveness of amitraz in the treatment of bees, Beekeeping, January 2006.

[2] US Patent 2014/0134920 A1

[3] Patent PL 218627

[4] Patent PL 228 027 B1

[5] Patent DE10161677B4

[6] B. C. Barry, W. M. D. Wright, L. Verstraten, (2018), The Use of Airborne Ultrasound for Varroa Destructor Mite Control in Beehives, DOI: 10.1109 / ULTSYM.2018.8580160

[7] S. Ramsey et ah, Varroa destructor feeds primarily on honey bee fat body tissue and not hemolymph, PNAS, January 29, 2019, vol. 116, no. 5

[8] M. Bieńkowska, What does Varroa destructor eat - hemolymph or fat body ?, Beekeeping, July 2019.

Patent claims

An ultrasonic frame for use in the method of combating varroa in colonies, characterized in that it uses an electronic module supplying five ultrasonic piezoelectric heads generating an acoustic field with a sound level of 105 dB and a frequency of 15 kHz.

2. An ultrasound frame for use in a colony control method according to claim 1. A device according to claim 1, characterized in that the electronic module is powered by a DC battery with a capacity of 7Ah and a voltage of 12V, located outside the hive.

3. An ultrasound frame for use in a colony control method according to claim 1. A device according to claim 1, characterized in that the electronic module is additionally powered by a photovoltaic panel placed on the canopy of the hive.

4. An ultrasound frame for use in a colony control method according to claim 1. The device of claim 1, characterized in that the electronic module itself can be placed directly above the socket on the socket frames after the bars have been removed.

PL 240 934 Β1

Drawing

Fig. 1. Ultrasonic frame (2) equipped with an electronic module (1) containing five piezoelectric heads, embedded in the frame with screws (3), powered by a photovoltaic panel (4)