Effect of the brood comb cell size on the morphologic variability of the africanized honey bees (Apis mellifera) and on the infestation and reproduction of the mite Varroa jacobsoni.

O presente trabalho teve como objetivo: 1. Determinar o efeito de diferentes tamanhos de células de cria de operárias (favos novos construídos naturalmente por abelhas Africanizadas e européias e favos velhos) sobre o peso e variabilidade morfológica das abelhas operárias emergentes em colônias de abelhas (Apis mellifera); 2. Examinar a influência das células de operárias de menor tamanho do favo velho em relação às células novas construídas por abelhas Africanizadas e às células de operárias construídas por abelhas européias (italianas e cárnicas) sobre a infestação e reprodução do ácaro Varroa jacobsoni. O trabalho foi todo realizado no Departamento de Genética da FMRP-USP em Ribeirão Preto. Foram utilizadas colônias de abelhas africanizadas do próprio apiário experimental (N=8). Foram usados neste experimento quatro tipos de favos: favo africanizado novo (FAFn), favo italiano novo (FITn), favo cárnico novo (FCAn) e favo velho africanizado (FVE) com as paredes das células engrossadas por efeito de muitas gerações de abelhas emergidas. Um total de três medidas foram feitas nas células de operárias de cada favo: diâmetro da célula (DC), profundidade da célula (PC) e peso da abelha emergente (PA). O volume da célula (VC) foi calculado a partir do DC e da PC. As abelhas, uma vez pesadas, foram posteriormente preservadas em solução de álcool a 70%. As seguintes medidas morfométricas foram tomadas sobre cada abelha individual e sobre a asa anterior direita: Comprimento e Largura total da asa anterior direita. Investigamos os índices de infestação e as taxas de reprodução do ácaro nos quatro tipos de favos com diferentes células de crias de operárias, para verificar possíveis variações na infestação entre os favos estudados. Para as dimensões das células (DC, PC e VC), entre o favo FVE e os novos (FAFn, FITn e FCAn), observou-se de maneira geral que o DC e VC foram as medidas que apresentaram diferenças notáveis entre os diferentes favos. Comparando-se os diâmetros das células de cria entre os favos estudados, percebe-se uma média menor para as células do FVE (4.56 mm) e médias maiores para as células dos favos FITn (5.13 mm) e FCAn (5.27 mm); sendo diferentes estatisticamente (p< 0.001, One-Way ANOVA). Em relação à PC a situação foi inversa, percebe-se que a PC construída pelas operárias a partir da cera alveolada (FITn) foi de 11.62 mm e a PC em favos construídos por operárias cárnicas (FCAn) foi de 11.64 mm, sendo inferiores às do FVE (12.22 mm). As médias dos volumes dos diferentes tipos de alvéolos estudados mostram uma média menor para as células do FVE (220.12 mm3) e médias maiores para os FITn (264.82 mm3) e FCAn (279.59 mm3); sendo diferentes estatisticamente (p< 0.001, One-Way ANOVA). Os resultados indicaram que as abelhas compensaram a menor ou maior largura da célula ao produzir células com maior ou menor profundidade respectivamente. Das asas analisadas, as operárias do FVE apresentaram menor comprimento (9.10 mm), enquanto que esses comprimentos foram bem maiores nas operárias do favo FAFn, FITn e FCAn sendo 9.26 mm, 9.32 mm e 9.32 mm respectivamente. Em relação à largura da asa, encontramos também que as operárias do FVE apresentaram menor largura (3.31 mm), sendo essas medidas maiores nas operárias dos favos novos FAFn, FITn e FCAn (3.43 mm, 3.49 mm e 3.46 mm respectivamente). O comprimento e largura da asa anterior direita das abelhas emergentes diferiram estatisticamente entre os quatro tipos de favos estudados (p= 0.014 e p= 0.003 respectivamente, One-Way ANOVA). Comparando-se o peso médio das operárias ao nascer, entre os diferentes tipos de células de crias do FVE (88.12 mg), FAFn (92.67 mg), FITn (95.82 mg) e FCAn (96.89 mg) percebe-se que ocorre um acréscimo no peso à medida que o tamanho da célula é aumentado. A comparação do peso das operárias mostrou que ocorrem diferenças altamente significantes em nível de 5% de probabilidade entre os diferentes favos de cria (p<0.001, One-way ANOVA). Comparando-se o peso médio das abelhas operárias emergentes infestadas e não infestadas pela varroa, percebe-se que ocorre um forte decréscimo no peso da abelha infestada em 14.9% para o FVE e FAFn. Os índices de infestação da varroa verificados nos diferentes tamanhos de células de operárias diferiram estatisticamente entre os quatro tipos de favos (x2 = 41.122, p< 0.001). A infestação média do ácaro foi maior em células de cria do FVE que em células do favo FAFn que apresentou menor índice de infestação (20.6 ± 6.4% vs 10.4 ± 4.2% respectivamente). Esses índices médios diferiram estatisticamente (p< 0.001). Houve maior número de fêmeas adultas do ácaro em células do FVE, que apresentou menor diâmetro e menor volume da célula, comparado com as células dos favos novos de maiores tamanhos (FAFn, FITn e FCAn). Obtiveram-se taxas de reprodução total de 1.28, 0.98, 1.19 e 1.58 para os favos FVE, FAFn, FITn e FCAn respectivamente, quando computadas todas as varroas adultas originais. Essas taxas de reprodução total do ácaro não apresentaram diferenças significativas entre si (p= 0.074, One-Way ANOVA). As células do FVE atraíram mais varroa em relação às células dos favos novos, apesar de que as células do FVE tiveram um diâmetro menor. Embora o tamanho da célula seja importante, característica inerente à larva, ao favo ou ao alimento nas células de crias do FVE poderiam ter uma importante influência de atração ao ácaro varroa.The purposes of the present work were: 1. To determine the effect of different sizes of worker brood cells in new and old combs built naturally by Africanized and European bees on the weight and morphology of emerging worker honey bees in africanized honey bee colonies (Apis mellifera). 2. To examine the influence of the smaller worker cells of the old comb in relation to new cells built by Africanized bees and larger new cells built by European races on the infestation and reproduction rates of the mite Varroa jacobsoni. We used eight Africanized honey bee colonies. Four types (sizes) of brood combs were placed in each colony: new Africanized comb (NAC), new Italian comb (NIC), new Carniolan comb (NCC) and old Africanized brood comb (OC), that had thickened brood cell walls and relatively small comb cells. Three measurements were made for 80-100 worker brood cells in each comb: Cell width (CW), cell depth (CD), and emerging bee weight (BW). Cell volume (CV) was calculated from CW and CD. The bees were weighed and then preserved in a 70% ethanol. The length and width of the right fore wing were measured for each individual bee. We studied the infestation and the reproduction rates of the mite in four types of combs with different kinds of worker brood cells, to verify possible variations in the infestation by varroa. The comb cell measurements CW and CV differed significantly among the various types of combs. We found that the OC cells (4.56 mm) had a significantly (p <0.001, One-Way ANOVA) smaller diameter than the NIC cells (5.13 mm) and NCC cells (5.27 mm). An opposite trend was found for cell depth, which was significantly smaller in NIC (11.62 mm) and NCC (11.64 mm) than OC (12.22 mm). For the different types of brood combs, the cell depth increased as the cell diameter decreased, in other words, the bees compensated the reduced cell width by producing deeper cells to accommodate the developing bee. The OC cells had a significantly smaller volume (220.12 mm3) than the NIC cells (264.82 mm3) and NCC cells (279.59 mm3) (p< 0.001, One-Way ANOVA). The worker bees reared in OC had a significantly shorter fore wing (9.10 mm) than in the new worker combs NAC (9.26 mm), NIC (9.32 mm) and NCC (9.32 mm). Fore wing width, was also significantly smaller for workers from OC combs (3.31 mm), than from NAC, NIC and NCC combs (3.43 mm, 3.49 mm and 3.46 mm, respectively). The right fore wing length and width of the emerging workers bees differed significantly among the four types of combs (p = 0.014 and p = 0.003 respectively, One-Way ANOVA). In summary, the wing size of the emerging worker bees increased with increasing volume and diameter of the comb cell. The bees from the OC comb had significantly smaller fore wings (both length and width) than those from NAC comb (p< 0.05, Tukey Test). The same was true for workers from NIC and NCC combs. The mean weights of the worker bees among the different types of brood combs were: 88.12 mg, 92.67 mg, 95.82 mg and 96.89 mg for OC, NAC, NIC and NCC respectively. There was an increment in bee weight as the diameter of the cell increased. Bee weights from the different types of combs were significantly different (p< 0.001, One-way ANOVA). Bees infested during the brood phase with the mite Varroa jacobsoni weighed on average 14.9% less than uninfested bees. The varroa infestation rates differed significantly among the four types of combs (x2= 41.122, p< 0.001). The varroa infestation was significantly (p< 0.001) higher in OC cells (20.6±6.4%) than in NAC cells (10.4±4.2%) and NIC cells (14.7%, p= 0.003). The mean infestation rate in NIC cells did not differ significantly (p= 0.094) from the infestation rate in NCC cells (19.2%). The infestation rate in OC cells was not significantly different from that of NCC cells (p= 0.347). Within each colony the OC comb was generally twice as infested with varroa as NAC. The total varroa reproduction rate (TRR) was 1.28, 0.98, 1.19 and 1.58 for the OC, NAC, NIC and NCC combs respectively, when we included all the original adult females (p= 0.074, One-way ANOVA). The OC cells attracted more varroa than new comb cells, even though the OC cells had a smaller diameter. Though cell size is important, characteristics inherent to the larvae, to the comb or the food in the OC worker cells apparently have an overriding influence on attractiveness to the varroa mite