Bio Abelhas

Biodiversidade e uso sustentável dos polinizadores com ênfase em abelhas, projeto desenvolvido por Bio-Abelha- FAPESP.

O projeto "Biodiversidade e uso sustentado de polinizadores, com ênfase em abelhas" (04/15801-0), aqui  mencionado como BioAbelha, visa estudar as abelhas como importantes polinizadores na agricultura, na  segurança alimentar e na conservação de plantas Objetivos: Avaliar as interações entre a planta e polinizador, a dinâmica de populações de abelhas nativas,  os problemas na produção de ninhos de abelhas para uso na agricultura e ferramentas de tecnologia de  informação para pesquisa e extensão em serviços ambientais. Resumo: Este projeto, com ênfase em abelhas como polinizadores, tem 4 componentes: 1. Avaliação do status  das interações entre abelhas e plantas; 2. A genética das populações de abelhas nativas; 3. Os problemas  que limitam o uso das abelhas na agricultura (para abelhas solitárias, Apis mellifera e abelhas sem ferrão);  4. Ferramentas de Tecnologia de Informação para pesquisa, monitoramento e extensão nos serviços  ambientais regulados pelos polinizadores. O aumento da base de conhecimento sobre as abelhas está dirigido aos aspectos reprodutivos (tanto  individuais como coloniais), fundação de ninhos, enxameação, crescimento colonial, dietas alimentares  proteicas para crescimento de ninhos, alocação sexual, monitoramento automático de crescimento de  colônias e atividade externa de ninhos e visita de abelhas às flores. Abstract: The Convention of Biological Diversity and the United Nations Millennium Assessment Program  consider the environmental services provided by pollinators as a priority for the 21st century. Conservation  and sustainable use of pollinators help to ensure food security, the viability of sustainable agriculture and wild  plant conservation. This project, with emphasis on bees as pollinators, has four components: 1. Evaluation of the interactions  between bees and plants; 2. Population genetics of native bees, using molecular tools; 3. Problems that limit  the use of bees in agriculture; and 4. Information Technology tools for research and extension in ecosystem services. Improvement of the knowledge base on bees focuses on reproductive aspects (individual and colonial),  swarming, nest founding, colony growth, protein diets for colony feeding, sex allocation, automatic monitoring  of colony growth and flight activity and visits of bees to flowers. Trap nests will be used to study solitary  bee abundance and diversity in habitat fragments. Instituições participantes: Departamento de Ecologia, Instituto de Biociências (IB-USP) Departamento de Genética e Biologia Evolutiva, Instituto de Biociências (IB-USP) Departamento de Genética, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP) Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras (FFCLRP-USP) Departamento de Genética e Evolução (UFSCar) Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais, Escola Politécnica (EP-USP) Instituições colaboradoras: Katholieke Universiteit Leuven, Bélgica (KU-Leuven) Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH-USP) 1 - avaliação do status atual das interações plantas-polinizadores O objetivo principal foi reunir toda informação disponível sobre interações abelhas-plantas no Brasil, a partir de dados obtidos de artigos, dissertações e teses, que contemplaram os diversos biomas. A compreensão do funcionamento e da estruturação das comunidades de abelhas e sua associação com habitats particulares é especialmente útil para a identificação da vulnerabilidade destes organismos a mudanças na paisagem e fundamental  para avaliar o potencial das diferentes espécies de abelhas para uso sustentado na agricultura. O objetivo principal foi reunir toda informação existente sobre interações abelhas-plantas no Brasil,  facilitando as decisões sobre polinização de culturas e conservação de abelhas e plantas. Caracterização genética de populações de abelhas nativas A dinâmica de populações naturais de abelhas indígenas é pouco conhecida. Isso significa que o impacto da fragmentação de habitats e do desmatamento sobre as populações de abelhas nativas ainda não pode ser avaliado adequadamente. As técnicas atuais de genética molecular permitem uma estimativa precisa da viabilidade das populações existentes (meta-populações) e o tamanho mínimo necessário para manter estas populações. A compreensão destes processos é essencial para todos os esforços de conservação e de restauração e a pesquisa necessária e urgente. · Investigar a variabilidade genética em populações de abelhas sem ferrão em áreas naturais e antrópicas e como esta variação se distribui no tempo e no espaço, permitindo inferir sobre padrões de dispersão das espécies · Estudar a estruturação dessas populações, obtendo informações sobre fluxo gênico via fêmea e/ou macho · Testar a hipótese de que a “manutenção de pequenas populações necessariamente depende de um número aproximado de 44 ninhos presentes na área” · Investigar a estrutura genética familial (monoginia / poliginia e monandria / poliandria e as relações de parentesco resultantes) e a estrutura genética das populações de espécies solitárias das tribos Centridini (Centris analis e C. tarsata) e Euglossini (Euglossa cordata, Eulaema nigrita, Exaerete spp.) Problemas que limitam a produção e uso de abelhas na agricultura Apesar da grande biodiversidade de abelhas no Brasil, e da criação de abelhas estar se desenvolvendo  muito, especialmente a Apicultura e a Meliponicultura, não temos disponíveis no mercado colônias de abelhas  para serem alugadas para implementar a produção de frutos e sementes na agricultura. Este subprojeto foi planejado para iniciarmos a mudança deste cenário. Ele é composto de 3 blocos principais.  O primeiro trata das abelhas solitárias e sua biodiversidade em algumas áreas ainda não amostradas do Estado  de S. Paulo. O segundo, da Apicultura; aqui, os efeitos da temperatura sobre a enxameação de abandono e as dietas para complementar o desenvolvimento dos ninhos em épocas de falta de alimento são os projetos focais. O terceiro se refere a aspectos importantes da criação dos meliponíneos e sua utilização na agricultura: o número de alelos na viabilidade de pequenas populações, a criação de rainhas em laboratório e o sucesso reprodutivo delas, a obtenção de enxames da natureza com a utilização de ninhos-armadilha, a polinização de vibração por espécies de meliponíneos. Além destes pontos, a identificação automática de abelhas através de estudos de morfometria geométrica das asas foi uma proposta adicionada no segundo ano de projeto e que se desenvolveu, mostrando enorme potencialidade como ferramenta auxiliar para reconhecimento de espécies. Abelhas solitárias em fragmentos florestais de São Paulo As comunidades de abelhas têm sido estudadas por vários métodos, mas principalmente, pela coleta nas flores com redes entomológicas. Entre os métodos adicionais está incluído o dos ninhos-armadilha (= NA) o qual consiste na oferta de cavidades artificiais na natureza. Abelhas que utilizam cavidades preexistentes, ou seja, que não escavam o substrato para construir o ninho, ocupam estes orifícios artificiais para nidificar. Devido à eficiência deste método de amostragem, os NA revelaram-se muito úteis para inventariar e comparar a diversidade de abelhas solitárias em determinadas áreas e também para obtenção de dados biológicos sobre as espécies mais abundantes. Nutrição das Abelhas e Crescimento Populacional Um fator bastante crítico para a manutenção e a criação abelhas é a nutrição. Tanto para as abelhas nativas sociais, como para as abelhas Ápis melífera, há limitações de uso das abelhas para serviços de polinização por causa de falta de uma alimentação adequada. As abelhas precisam de proteína. Freqüentemente falta pólen em quantidade e com qualidade. A conseqüência é que as colônias não crescem, e em diversas regiões do país é comum o abandono das caixas pelas abelhas, em enxames migratórios, especialmente em épocas de pouca floração. Os apicultores perdem 40% ou mais das suas abelhas. A falta de uma alternativa adequada para o pólen também é um problema para quem busca manter e multiplicar as abelhas nativas brasileiras. Com boas floradas de certas plantas, as colmeias crescem; mas se as floradas forem ruins, não há outra alternativa que comprar pólen e alimentar as colônias com ele. Pólen de Ápis  embora disponível no mercado, é caro; varia muito no seu valor nutricional, pode conter patógenos e também pode ser contaminado  com inseticidas. Há também polens que são naturalmente tóxicos para as abelhas. O problema de contaminação com micro-organismos patogênicos é ainda mais sério quando é usado pólen importado, o que é bastante comum. A carência de pólen na natureza afeta a produtividade das colônias, bem como a fisiologia das próprias  abelhas,  já que estas necessitam de alimentos proteicos para o desenvolvimento das crias. Em épocas de escassez  alimentar, é comum a perda de enxames, que estando enfraquecidos em razão da fome, migram à procura de  melhores condições. Sob esta perspectiva, nosso projeto visa a aplicação de novas metodologias para tentar  solucionar tais problemas tendo em vista as dificuldades encontradas por apicultores e pesquisadores para  manter suas colônias de abelhas fortificadas em períodos de escassez alimentar. O desenvolvimento de dietas  artificiais de boa aceitabilidade e qualidade para as abelhas faz-se necessário para que assim possam ser  usadas como substituto de pólen na manutenção das colônias Nosso projeto foi dividido em três etapas que foram: 1) Avaliar e desenvolver diversas dietas (energético-proteicas) contendo diferentes materiais  (acessíveis e de  baixo custo) a fim de suprir as necessidades proteicas das abelhas A. melífera 2) Testar essas dietas desenvolvidas, primeiramente em operárias recém emergidas alimentadas com tais  dietas  e mantidas em gaiolas de confinamento em laboratório por sete dias e dosar a quantidade de proteínas na  hemolinfa dessas operárias após receberem a alimentação artificial 3) Após as dietas terem sido pré-selecionadas no laboratório, aproveitando os períodos de escassez,  iniciar a alimentação em colônias mantidas em ambiente natural e avaliar se as dietas estão sendo utilizadas  pelas  abelhas como substituto de pólen. Essa primeira parte do projeto (itens 1 e 2) foi necessária para permitir a comparação dos resultados  experimentais com dados da literatura. Sendo assim, desenvolvemos e avaliamos diversas dietas  energético-proteicas e dentre estas, obtivemos inicialmente resultado positivo em cinco com grande aceitabilidade  pelas abelhas, com valores próximos e alguns até superiores aos encontrados em dietas a base de pólen.  Após estes testes, foram elaboradas mais quatro novas dietas e verificamos que duas dessas apresentaram  valores  superiores aos encontrados nos ensaios anteriores. Essas novas dietas energético-proteicas foram testadas  com  duas subespécies diferentes e em dois locais distintos (Ribeirão Preto-USP/Brasil e Gainesville – University of Florida/EUA). Da mesma forma que o encontrado no Brasil, as mesmas dietas testadas com o híbrido italiano  também apresentaram grande aceitação e níveis de proteína superior a 35µg/µl de hemolinfa. Como foi proposto pelo item 3, após tais dietas terem sido pré-selecionadas, aproveitamos o período de  escassez alimentar em Mossoró (região castigada por longos períodos de seca). Dessa maneira, utilizamos duas  das nossas melhores dietas encontradas em laboratório e testamos no campo. Constatamos uma grande aceitação  pelas abelhas e também uma diminuição de fuga de enxames nesse período crítico. Além dos experimentos previstos pelos objetivos iniciais, decidimos realizar experimentos para testar o  efeito da alimentação artificial sob as mesmas condições em colônias de abelhas africanizadas, carniças e  híbridas, comparação que não estava prevista no projeto inicial uma vez que somente recentemente  conseguimos importar abelhas carniças da Alemanha. Também foram testadas dietas comerciais desenvolvidas na Canadá e nos EUA. Estas dietas comerciais deram  bons resultados, mas logramos níveis de proteína similares com uma mistura de farelo de soja, levedura de  cana e sacarose. Nenhuma dieta foi superior a pólen fermentado pelas abelhas no favo, mas varias foram  superiores a pólen seco comercial. Estamos colaborando e testando dietas desenvolvidas por dois apicultores de  grande porte nos EUA. Um, o David Mendes, mantêm mais de 11.000 colmeias para polinização e o outro, David  Miksa, produziu e vendeu mais de 400.000 rainhas em 2008. Ambos indicam que conseguem manter e vender  colmeias e rainhas para ajudar a repor as perdas nos EUA devido a CCD (desaparecimento de colmeias  por causa  de alimentação com proteína. Testamos as dietas já preparadas por estes apicultores e ingredientes destas dietas. Alguns dos ingredientes estão disponíveis no país e estamos buscando e testando alternativas para ingredientes  caros ou indisponíveis, como por exemplo, Honey Bee Healthy que é feito de óleos essenciais.  Também estamos realizando testes para determinar se as fórmulas, que foram desenvolvidos empiricamente,  estão otimizadas. Abelhas sem ferrão: implementação do conhecimento para permitir a multiplicação Necessitamos de um conhecimento mais amplo sobre as estratégias reprodutivas das abelhas sem ferrão. Trata-se de um grupo muito diverso, com cerca de 400 espécies na região neotropical. Abordamos neste projeto o gênero Melipona, um dos maiores entre os Meliponíneo neotropicais. Estas abelhas são criadas experimentalmente em pequenas populações em S. Simão, e obtivemos avanços teóricos baseados em resultados da razão sexual em colônias estudadas em ambientes naturais e as submetidas ao isolamento e inbreeding. Também verificamos que parte das rainhas que são produzidas em grande número nestas abelhas saem vivas das colônias, ao contrário do que se pensava até o momento; podem ser fecundadas e entram em outros ninhos órfãos, onde são aceitas e tornam-se as rainhas das colônias (25% dos casos de substituição natural de rainhas!). Ainda nestes estudos com pequenas populações, efetuados com auxílio de ferramentas moleculares, verificamos que as operárias poedeiras produzem machos durante longo período, mesmo após a morte de sua mãe (Alves et al, 2009). Finalmente, machos diploides foram encontrados nas duas populações, com um número muito maior na população isolada; mas esta, em contrapartida, produz um número de sexuados muito maior, o que facilita a substituição das rainhas que se acasalaram com seus irmãos e produzem machos diploides. O processo de multiplicação dos ninhos na natureza é feito através do processo de enxameação. Nos Meliponíneo  um novo local para a construção de ninhos é selecionado e as operárias constroem o ninho antes do enxame propriamente dito (rainha (uma ou mais de uma) acompanhada por operárias de todas as idades e machos) para lá se desloca. Neste componente, o estudo do uso de ninhos-armadilha para alojar enxames de Meliponini foi desenvolvido (Oliveira et al., 2009), e as publicações estão em preparação.  Até o momento estes ninhos-armadilha foram ocupados por enxames de Tetragona clavipes, Scaptotrigona bipunctata,  Tetragonisca angustula, Frieseomelitta varia, F. silvestrii, Nannotrigona  testaceicornis. Dentre os 434 ninhos de Meliponini existentes atualmente no campus, segundo última atualização do banco de dados do Prof. Dr. Ademilson  Espencer Egea Soares, 36 (8,3%) enxamearam para os conjuntos que compõem os recipientes para os ninhos-armadilha. Nos meliponários, um limite para a multiplicação de ninhos geralmente é o pequeno número de rainhas produzidas pela maioria dos gêneros de Meliponini. Por isso, foi desenvolvido o método para criação in vitro de rainhas de três espécies de abelhas sem ferrão que constroem células reais, com sucesso. Conseguimos mais de 90% de sobrevivência de rainhas obtidas in vitro, que são viáveis e fundam novas colônias. Para este estudo foi construído um meliponário experimental em Ribeirão Preto, de onde o alimento larval era obtido.  Houve um grande avanço nestas técnicas, básicas para a multiplicação dos ninhos em escala. Quais as espécies que deveriam ser multiplicadas? Precisávamos de abelhas para uso em polinização. Estudos recentes realizados no México apontavam a Nannotrigona perilampoides como uma abelha eficiente na polinização de tomate,  por exemplo. Até aquele momento, sabíamos que apenas algumas espécies de abelhas faziam polinização por vibração, necessária para produzir tomates, berinjelas  pimentoes, etc (Silva et al, 2010). Mas a eficiência de uma espécie comum de abelhas indígenas como polinizadora em ambientes controlados (estufas) era uma indicação importante para o desenvolvimento de estudos experimentais. Por isso estudamos a multiplicação de rainhas in vitro de N. testaceicornis, com grande interesse comercial. Mas como se caracterizava fisicamente esta polinização por vibração? Quais as espécies de abelhas nativas teriam maior valor comercial? A grande possibilidade de desenvolvimento desta parte do trabalho foi graças à presença do jovem pesquisador Michael Hrncir em Ribeirão Preto, especialista também em vibrações. O seu projeto FAPESP foi muito importante, e o Michael introduziu a Patricia Nunes Silva, doutoranda FAPESP, numa linha de pesquisas inédita, sugerida por nós: como avaliar a importância relativa de cada espécie de abelha para o uso como polinizador em estufas? O trabalho se desenvolveu com resultados excelentes. Também o sistema de identificação automática dos Meliponini através da análise de morfometria geométrica das asas está em andamento. Este método permite, por exemplo, a identificação dos gêneros de Meliponini do campus da USP em Ribeirão Preto; de espécies dentro de um gênero; distingue os espécimes coletados em diferentes localidades, o que é de muita importância para rastreamento de espécies e deslocamentos fora de seu hábitat natural. In press (Apidologie) temos um estudo da abelha sagrada do México, M. beecheii, e as possibilidades de caracterização molecular e pelas asas, permitindo o rastreamento geográfico. Neste mês de julho foi publicada na prestigiosa PNAS um artigo (Bloch et al, 2010) onde o Tiago Francoy identificou, a partir de fragmentos das asas fossilizados, qual era a abelha criada em Israel naquela época. O jovem coordenador deste subprojeto está se destacando no cenário internacional e a técnica consolidada. Abelhas sem ferrão: implementação do conhecimento para permitir a multiplicação As abelhas Meliponini são polinizadores importantes. Embora a efetividade de seu uso em polinização tenha sido demonstrada para várias culturas, não temos colônias disponíveis para uso na agricultura. Os objetivos de nosso sub-projeto são: 1) testar de modo padronizado o uso de ninhos-armadilha para a captura de enxames; 2) implementar a criação de rainhas ‘in vitro’, sua viabilidade e utilização em mini-colônias; outros métodos para aumentar a produção de rainhas em colônias de meliponíneos e a multiplicação de enxames; 3) estudar as pequenas populações de abelhas em meliponários, em especial os experimentos de endocruzamento do Dr. Paulo Nogueira-Neto, comparando as estruturas genéticas das populações nos meliponários de sua área de distribuição e dos mantidos em áreas isoladas; 4) estudar a capacidade de vibração dos meliponíneos nas flores, com ênfase em avaliar o sucesso destas abelhas na polinização de Solanaceae; 5) avaliar as técnicas de identificação automática das espécies de meliponíneos através da morfometria geométrica das nervuras de asas, uma aplicação da bioinformática ao impedimento taxonômico. Ferramentas de Tecnologia da Informação para pesquisa e extensão em serviços ambientais A Tecnologia da Informação (TI) tem um papel muito importante a desempenhar no desenvolvimento da pesquisa e extensão sobre biodiversidade em geral e sobre abelhas e polinizadores em particular. A aquisição, a organização, o armazenamento e o compartilhamento, a análise de dados são algumas das atividades que podem ser grandemente facilitadas e melhoradas se sistemas de instrumentação e de informação adequados estiverem disponíveis e forem utilizados. O uso de sistemas de instrumentação eletrônicos nos experimentos pode suprir a necessidade de métodos e ferramentas mais acurados, automatizados e padronizados que auxiliem os pesquisadores a coletar mais e melhores dados com menor esforço. Ao mesmo tempo eles permitem que os pesquisadores se concentrem no desenho dos experimentos de campo, e na análise dos dados coletados, ou seja, na transformação dos dados em informação e conhecimento. A instrumentação para monitoração de atividade de voo  para estudos da comunicação e comportamento baseados em sons (Nieh, 1999), em imagens e vídeos, os sistemas de controle de temperatura para colônias de abelhas são algumas das possibilidades que precisam ser mais bem exploradas. Experimentos diferentes realizados em condições e locais diferentes podem requerer instrumentos e tecnologias distintos: de data-loggers autônomos e com baixo consumo até redes de instrumentos inteligentes; de instrumentos baseados em computadores até robustos equipamentos capazes de operar expostos ao tempo. Estações meteorológicas portáteis localizadas próximas ao local do experimento, que pode ser itinerante, são importantes fontes adicionais de dados. Uma vez que os dados sejam coletados, e especialmente se grandes quantidades de dados são coletadas, é necessário armazená-los e organizá-los para facilitar o acesso e a recuperação. Um sistema de informação construído sobre um banco de dados é essencial. Ele pode permitir que diferentes tipos de análises sejam feitas com relação à relação planta-inseto, distribuição das espécies, efeitos das mudanças no ambiente, o valor econômico e o impacto, diferentes estratégias de conservação, entre outras. Essas análises podem se beneficiar do uso de ferramentas de simulação que podem ser utilizadas para desenvolver diferentes cenários sobre os quais as decisões podem ser tomadas. Um outro aspecto importante do uso da TI é que a Internet pode ter um papel estratégico para a integração da comunidade de pesquisa que assim pode compartilhar dados, comunicar-se e cooperar mais eficientemente, ainda que remotamente, através da Web. Uma rede de pesquisa brasileira no tema “polinizadores” já foi proposta e para isso uma plataforma comum de software deve ser desenvolvida. Implementá-la no nível nacional é um objetivo de médio e longo prazo que enfrenta diversos obstáculos devido à diversidade das Instituições a serem interconectadas, em termos de recursos disponíveis, entre outros fatores. Entretanto no nível do estado de São Paulo, no qual os requisitos de infra-estrutura podem ser mais facilmente atendidos, essa implantação é mais factível. Embora a chamada Internet “commodity” (ou convencional) possa ser utilizada para essa tarefa se links de boa capacidade estiverem disponíveis, o projeto TIDIA-KyaTera da FAPESP é uma oportunidade única para essa integração, uma vez que ele provê uma conexão de banda ilimitada entre os grupos participantes. Um weblab em serviços de ecossistemas com foco em polinização, ou seja, um laboratório na web que permite realizar e acompanhar remotamente experimentos e dados sobre polinizadores já é parte do projeto KyaTera. A inclusão de outros grupos de pesquisa em abelhas do estado de São Paulo na rede KyaTera é um objetivo a ser perseguido, uma vez que ele permitiria uma integração e uma colaboração on-line sem precedentes. A Internet convencional também é crucial em qualquer esforço para aumentar a consciência pública sobre a importância das abelhas e os riscos associados ao declínio dos polinizadores. Se os dados e informações a serem divulgados estiverem estruturados e armazenados num banco de dados, um sistema de informações baseado na web pode ser desenvolvido de tal forma que permita a criação de paginas web dinâmicas que são automaticamente atualizadas a medida em que novos dados são armazenados no banco de dados. Ferramentas de Tecnologia da Informação para pesquisa e extensão em serviços ambientais O objetivo geral desse subprojeto é pesquisar e desenvolver ferramentas para apoio às pesquisas com polinizadores e para facilitar a divulgação e o compartilhamento, via Internet, do conhecimento. As atividades exploram o fato de a equipe do projeto participar de vários projetos relacionados à pesquisa e desenvolvimento de ferramentas de TI aplicadas à biodiversidade, contribuindo para o avanço da Informática para Biodiversidade (biodiversity informatics). Esses projetos incluem o openModeller (FAPESP) de desenvolvimento de um framework para modelagem de distribuição de espécies; aInterAmerican Biodiversity Information Network (IABIN), especificamente de sua rede Pollinator Thematic Network (PTN), patrocinado pela Organização dos Estados Americanos; Weblabs de serviços ambientais (FAPESP), denominado ViNCES; Webbee – uma rede brasileira de informações sobre biodiversidade em abelhas; e Development of a protocol for pollinator data management, patrocinado pela FAO. Os projetos investigam aspectos ligados tanto aos sistemas de instrumentação, para coleta de dados em campo, como os sistemas de informação que apóiam o gerenciamento, compartilhamento, e análise desses dados. A coleta de dados em campo e em laboratório em experimentos com polinizadores pode ser incrementada se forem utilizados sistemas de instrumentação que automatizam a coleta de dados. Essa automatização oferece como vantagens, entre outros, a padronização, a maior taxa de amostragem, a repetibilidade, a possibilidade de se coletar dados em diversos pontos simultaneamente, a eliminação de erros de anotações e transcrição, a monitoramento em tempo-real dos dados, em muitos casos via Internet. Como decorrência os pesquisadores passam a dispor de mais dados, com maior qualidade além de dispor de mais tempo para se dedicarem às tarefas de análise. Ferramentas de Tecnologia da Informação para pesquisa e extensão em serviços ambientais · Uso de redes de sensores sem fio em colônias de meliponíneos Redes de sensores sem fio são uma das tendências mais atuais da computação e apresentam diversas vantagens adicionais ligadas a sua mobilidade. Utilizando uma plataforma de pesquisa em sensores sem fio fornecida pela empresa americana Crossbow, à qual foram adaptados sensores de contagem de entrada e saída de abelhas, foram realizados experimentos para avaliar sua utilização na coleta de dados dentro e fora de colmeias  Os resultados mostram a viabilidade do uso dessa tecnologia, resolvidas questões ligadas ao encapsulamento dos dispositivos sensores da rede (conhecidos como nós sensores), uma vez que o seu uso no interior de colônias deve considerar o seu envolvimento por cera pelas abelhas, dificultando as medições, e o uso externo deve ser robusto ao ambiente, no que diz respeito a água, umidade e temperatura. Uma das características de destaque dos nós sensores é o seu baixo consumo de energia, que permite a sua alimentação ser efetuada por meio de baterias. Eles também possuem um rádio de comunicação de curto alcance (limitado a 100 m, por questões de limitação de energia); porém essa limitação de alcance é suplantada pela capacidade de estabelecer redes mesh, na qual as informações de um nó mais afastado são sendo transferidas para nó vizinho, assim sucessivamente, até que elas cheguem ao computador de coleta de dados. Foram realizados experimentos com a colocação de nós internamente a colmeias  avaliando-se o comportamento dos pontos de vista de medições e comunicação, bem como a eficácia das proteções previstas para suportar o ambiente e ação das abelhas. · Redes de controle LONWorks para o monitoramento de colônias em tempo real A tecnologia LonWorks é muito utilizada em sistemas de automação industrial, predial e residencial. Possui diversas vantagens em relação a outros tipos de redes, dentre as quais se incluem a facilidade de se incorporar ou remover dispositivos na rede e o suporte a diversos meios de comunicação, como os par trançado de fios, fibra óptica, rede elétrica e por radiofrequência, que são escolhidos em função de cada aplicação. Seu uso no monitoramento e controle de colônias de abelhas é promissor justamente em função dessas suas qualidades. Um equipamento para o monitoramento de variáveis como temperatura, umidade relativa do ar, contagem de abelhas (entrada e saída), luminosidade, foi alvo de desenvolvimento dentro do projeto, dando continuidade aos trabalhos realizados no projeto VINCES (FAPESP-TIDIA-KyaTera). O Hive Monitor, desenvolvido em parceria com a empresa Conceito Tecnologia Ltda., possibilita: a montagem de redes de monitoramento de colônias em laboratório e em campo; o acesso aos dados em tempo real localmente e via Internet; a gravação dos dados em bancos de dados para posterior tratamento e análise; a geração de gráficos e relatórios. Face à grande quantidade de dados que podem ser gerados nos experimentos e a dificuldade de sua interpretação, pesquisas associadas foram conduzidas, considerando o uso de depósito de dados (data warehouses), que podem criar respostas rápidas para questões complexas, como, por exemplo, Quantas abelhas estão fora da colmeia quando a umidade relativa do ar está acima de 80% e a temperatura inferior a 23oC?. Além das funções de monitoramento, o Hive Monitor desenvolvido possibilita ainda a realização de atuações, possibilitando o controle da temperatura das colmeias  por meio do uso de resistências de aquecimento. O monitoramento do acesso por pessoas no local dos experimentos pode ser feito por meio de sensores de presença. Esse equipamento pode ser utilizado tanto em experimentos com meliponídeos como com abelhas melíferas. Um pedido de patente do Hive Monitor está sendo encaminhado. Essa mesma tecnologia eletrônica e de informática está sendo adequada com o objetivo de automatizar e informatizar as instalações de uma casa do mel, onde este é processado, e as colmeias de apiários. Trata-se de uma solução descentralizada, com equipamentos autônomos e inteligentes que permitem supervisionar o processo à distância, através de uma rede de computadores como a Internet. Essa automação irá facilitar a aquisição de informatizações servindo como uma solução para o acompanhamento adequado nas operações na casa do mel e no apiário. O benefício imediato com essa implantação é a obtenção de uma ferramenta online, eficaz para rastreabilidade da produção e de sua qualidade. Um modelo deste conjunto automatizado e informatizado já está sendo testado nos laboratórios da USP em São Paulo e em Ribeirão Preto. Estão sendo desenvolvidos contadores de abelhas adequados tanto para Melipona spp. como Apis, e logo que todas as configurações dos equipamentos estejam de acordo serão levados para testes em Mossoró. · Computadores de mão na coleta de dados em campo A anotação de dados em levantamentos em campo usualmente é feita por meio de planilhas e cadernetas de campo. Para facilitar esse procedimento o uso de computadores de mão, personal digital assistants ou PDAs, podem ser utilizados, desde estes que possuam um software aplicativo dedicado ao processo em questão. Para facilitar a coleta de dados em experimentos de ninhos-armadilha com abelhas nativas foi desenvolvido o software Trap Nest Scouter. Ele oferece uma planilha de campo, definida em conjunto com os pesquisadores, com diversos campos de auto-preenchimento, que diminuem a necessidade de digitação e aceleram o processo de registro de dados em campo e evitam erros posteriores de digitação. Pode ser instalado em dispositivos que rodam o sistema operacional Windows Mobile e foi utilizado nos experimentos realizados em Ribeirão Preto pelos alunos Ricardo Caliari Oliveira e Raphael Silva, contribuindo para um trabalho de conclusão de curso de graduação em Biologia e três trabalhos em congressos (relacionados no Subprojeto 3.3). Um pedido de registro de software está sendo encaminhado. · Classificação e Identificação de abelhas com base em imagens da asa Aspectos morfológicos são importantes na classificação das espécies. A venação das asas das abelhas pode ser utilizada para classificar um espécime, permitindo identificar a espécie a qual pertence. Um software para auxiliar a classificação de abelhas nativas a partir de imagens das asas está em desenvolvimento. A partir dos arquivos digitais das imagens das asas são realizados diversos processamentos usando algoritmos adequados, e ao final são comparados os marcos anatômicos da asa em questão com padrões estabelecidos obtendo assim uma classificação. Foi feita a definição do Sistema Automatizado de Classificação de Abelhas Baseado em Reconhecimento de Padrões – ABeeS; modelagem do Banco de Dados do ABeeS para classificação de abelhas com as imagens, imagens-gabaritos (templates) dos marcos anatômicos e características morfométricas das asas; validação de 1.275 imagens de asas para extração da região de interesse (ROI) para classificação; criação de 130 imagens-gabaritos de marcos anatômicos; implementação da identificação automatizada dos marcos anatômicos no Labview usando as imagens-gabarito para extração dos marcos anatômicos;definição de um algoritmo de classificação supervisionada para o ABeeS (baseado no algoritmo Fuzzy-KNN; teste de classificação comparada usando morfometria geométrica e os métodos propostos no sistema. Resultou ainda numa tese “Sistema Automatizado de Classificação de Abelhas Baseado em Reconhecimento de Padrões – ABeeS” na pós-graduação da POLI. O algoritmo de classificação supervisionada mencionado se baseia no algoritmo Fuzzy-KNN (Lógica Fuzzy aplicada ao método dos k-Vizinhos mais Próximos) aplicado aos arquivos digitais das imagens das asas. Foram realizadas 2 publicações em eventos científicos (e 1 dissertação de mestrado). · Acesso via web a experimentos em weblabs em polinizadores e seu gerenciamento de experimentos Dando continuidade aos trabalhos iniciados no projeto ViNCES (TIDIA-KyaTera) foi desenvolvido um sistema que permite gerenciar pela Internet experimentos realizados, e ter acesso aos dados coletados. Dessa maneira eles podem ser compartilhados entre os pesquisadores que também têm acesso a metadados sobre os experimentos, o que permite entender seu contexto. Este trabalho estende a ideia de weblabs, em que o experimento é acessado on-line, e acrescenta o acesso a um banco de experimentos onde estes podem ser gerenciados. · Uso de vídeo em pesquisas em comportamento de abelhas em colméias Em outra continuidade dos trabalhos iniciados no projeto ViNCES (TIDIA-KyaTera), esta atividade explorou o processamento de imagens de vídeo para apoio as pesquisas em comportamento. Imagens de vídeo captadas de uma colméia são analisadas automaticamente para extrair características como a presença de abelhas na região monitorada (contagem automática), para quantificar o movimento e propor um índice de agitação, e para rastrear as abelhas. Esses parâmetros podem ser utilizados em estudos que correlacionam o comportamento das abelhas com condições climáticas, com a disponibilidade de alimentos, com ameaças externas, por exemplo. Uma dissertação de mestrado foi realizada nesse tema, de Euripedes Lopes Junior e três iniciações científicas (Allan Douglas de Oliveira, Milton Tavares Neto e Daniel Adiwardana) numa parceria com o Dr. João Kogler Junior (EPUSP) e com o Dr. Michael Hrncir (FFCL-USP-Ribeirão Preto). Geraram também participações no Simpósio de Iniciação Científica da USP (SIICUSP). São trabalhos bastante inovadores e artigos estão sendo elaborados para explorar os resultados, aguardando o resultado de experimentos. Um artigo em revista e um resumo foram publicados. · Interligação do Api-Lab (USP-Ribeirão Preto) a rede KyaTera Dentro do projeto ViNCES estão interligados pela rede KyaTera o Laboratório de Automação Agrícola (Poli-USP) e o Laboratório de Abelhas (IBUSP). Para permitir o compartilhamento de experimentos e dados com os pesquisadores da USP-Ribeirão Preto, via essa rede rápida foi proposta a interligação dos grupos de pesquisa em abelhas daquele campus à rede KyaTera. · Portal do projeto BioAbelha-FAPESP Um projeto do porte deste BioAbelha demanda um portal para a publicação dos resultados e para permitir o acesso às diversas atividades. Um portal baseado em sistemas de gestão de conteúdo (Joomla) foi desenvolvido de forma a facilitar e a distribuir a gestão do conteúdo entre os diversos subprojetos e seus líderes. Pode ser acessado em www.webbee.org.br/bioabelha . · WebBee – um portal brasileiro em polinizadores O portal WebBee hospeda diversos conteúdos relacionados a polinizadores, incluindo a Iniciativa Brasileira dos Polinizadores. O portal foi reestruturado, baseado em ferramenta de gerenciamento de conteúdo (Drupal) e passará a receber contribuições de diversos pesquisadores do Brasil. O objetivo é ampliar e manter atualizado o conteúdo disponível, distribuindo essa tarefa entre os vários colaboradores. O portal abrigará inúmeras iniciativas e websites de projetos sobre polinizadores de maneira a tornar-se uma referência em termos de informação sobre polinizadores, inclusive com material para diversos públicos. A proposta de um sistema que integre diversos conteúdos relacionados a abelhas, utilizando o paradigma computacional de orientação a serviços, que fundamenta a nova proposta da Webbee e da BDD, foi objeto da dissertação de Etienne Cartolano Junior. · Biodiversity data digitizer – uma ferramenta para digitalização de dados de biodiversidade A digitalização de dados de biodiversidade: espécimes, espécies, interações planta-polinizador, incluindo imagens, referências bibliográficas, requer um software especializado. Foi desenvolvido o software Biodiversity Data Digitizer, com base na experiência adquirida no projeto da Rede InterAmericana de Informações de Biodiversidade, IABIN. Baseia-se em padrões de dados de informática para biodiversidade adotados internacionalmente, como o Darwin Core e o Dublin Core. A ferramenta pode ser acessada na Internet, pelo endereço http://bdd.pcs.usp.br, e está organizada em módulos especializados, entre eles, os de interação entre espécimes. A qualidade de dados, que figura como um dos principais assuntos na área, está incorporada em todos os processos de digitalização, com ferramentas de seleção de nomes taxonômicos, de geolocalização, serviços de mapas, etc. Provedores de dados estão acoplados à ferramenta, tornando públicos os dados digitalizados, utilizando os padrões de integração da área, esquema de dados e protocolos de comunicação. O Manual de utilização da BDD está disponível para download na página da ferramenta. A BBD foi apresentada à comunidade especializada na Conferência Anual do TDWG (Taxonomic Database Working Group) em Montpellier, França, e no Encontro de Abelhas, na sua última edição em 2010. Os trabalhos envolvendo os projetos em bioinformatica aplicada a polinizadores foram também apresentados no evento e-Biosphere, em Londres, em 2009. · Padrão para troca de dados de interação planta-polinizador Os dados de interação planta-polinizador são fundamentais para o entendimento da biologia de polinizadores e da polinização, tanto em áreas naturais como para a produção de culturas agrícolas. Esses dados não são padronizados, diferentemente de dados taxonômicos, padronizados pelo Darwin Core. Esta atividade visou a proposição de um padrão para facilitar a troca de dados entre sistemas distribuídos, de modo a poderem ser integrados em portais. Ë um desdobramento das diversas atividades que vem sendo desenvolvidas no tema da informática para biodiversidade com foco em polinizadores com o apoio da FAPESP, e contou com apoio adicional da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura, FAO, e da Rede InterAmericana de Informações sobre Biodiversidade, IABIN. Foi feito um levantamento junto a dezenas de pesquisadores de todo o mundo, que participaram identificando as necessidades e usos de dados de interação polinizador-planta, bem como apontando a forma e os recursos utilizados para a digitalização dos dados. Um website foi desenvolvido para facilitar a colaboração e troca de materiais (http://www.webbee.org.br/interaction/).Um primeiro relatório dessa atividade foi gerado, com o resumo das atividades iniciais desse trabalho. O trabalho foi apresentado no Meeting do Biodiversity Informatics Standards (ex-TDWG Taxonomic Database Working Group) em 2009, em Montpellier, e no recente Encontro sobre Abelhas. · Modelagem e construção de cenários Os dados de espécimes digitalizados neste e em outros projetos são fundamentais para, por exemplo, a construção de cenários que exploram situações decorrentes, por exemplo, de mudanças climáticas, ou das interações entre espécies. A modelagem da distribuição de espécies com base no conceito de nicho ecológico tem sido feita dentro do projeto, aproveitando a experiência da equipe do BioAbelha em outro projeto FAPESP, o openModeller. Usando a ferramenta openModeller foram desenvolvidos modelos que exploram, por exemplo, a interação entre grupos de polinizadores especialistas, tais como. Peponapis eCucurbita e Krameria e Centris e cenários futuros de mudanças climáticas para espécies de abelhas sem ferrão brasileiras (Melipona spp.). Também foram pesquisadas novas versões de algoritmos para modelagem de distribuição de espécies. O uso de ferramentas para modelagem em biodiversidade, em particular em polinizadores, bem como ferramentas diversas de digitalização de dados foi apresentado no Congresso Mundial da CIGR (International Comission of Agricultural and Biosystems Engineering). · Portal de dados de coleções biológicas Com base na experiência decorrente da participação no projeto IABIN-PTN está sendo desenvolvido um portal de dados de polinizadores, que agrega dados de diversas coleções brasileiras que participam da rede IABIN, facilitando a consulta em um único ponto. A solução utiliza a ferramenta de portal do Global Biodiversity Information Facility, GBIF, adotada no projeto IABIN-PTN. Está sendo discutida a integração com a rede SpeciesLink, que também integra dados de coleções brasileiras. Foi desenvolvido um estudo para avaliar o desempenho do processo de replicação de bases de dados das coleções com o portal de polinizadores. Pesquisas visando desenvolver novas soluções computacionais para a integração de dados em portais, foram realizadas e uma dissertação de mestrado foi concluída (Pablo Salvanha). Instituições Instituições Envolvidas Instituto de Biociências, USP (IB-USP) Escola Politécnica, USP (EP-USP) Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, USP (FFCLRP-USP) Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP (FMRP-USP) Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, UFSCar (CCBS-UFSCar) Escola de Artes, Ciências e Humanidades, USP (EACH-USP) Instituição Parceira Katholieke Universiteit Leuven (UK-Leuven)