Utilizou-se um sistema composto por hardware e software que permitiu a detecção de abelhas em seu ambiente natural para registro de seu comportamento. O hardware, composto por etiquetas eletrônicas, unidades de leitura, antenas, placas de circuito impresso e caixa de proteção. Foi utilizada uma plataforma equipada com antenas RFID para o monitoramento de insetos sociais. As etiquetas RFID usadas possuíam 2,5 mm × 2,5 mm × 0,4 mm de tamanho e peso de 5,4 mg, confeccionados pela Hitachi Chemicals (HITACHI CHEMICAL, 2016) com operação adequada às condições de variação de temperatura e umidade características do clima brasileiro. Os equipamentos que compõem o sistema de registro do fluxo de atividades das abelhas foram fornecidos por colaborador do projeto, vinculado à Empresa Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) (SOUZA et al., 2018) (Figura 1).

Figura 1
Caixa protetora de alumínio (18,5 cm × 10,5 cm × 5,5 cm) e acessos periféricos: (1) RFID antenas e portas; (2) Antena GPS; (3) Antena Wi-Fi; (4) Porta micro-USB GNSS; (5) Tomada de alimentação elétrica

O software usou linguagem de programação Python versão 2.7, multiprocessamento do módulo de IoT (Internet of Things) Intel Edison, com processador de dois núcleos (dual core) para gerar arquivos de registros diários, conhecidos como logs, que armazenaram informações sobre a operação de cada unidade do hardware e dados capturados das etiquetas RFID (SOUZA et al., 2018).

Cada etiqueta possuía um Código Eletrõnico de Produto (EPC) e, nesse código, foi registrado um identificador hexadecimal exclusivo gravado no chip da etiqueta. Metadados sobre as abelhas foram codificados no EPC, descrevendo informações sobre o local onde a abelha foi marcada, em que tipo de plataforma a abelha foi marcada e espécie e tipo informações sobre a abelha (Figura 2).

Figura 2
Aplicativo desenvolvido pela empresa de pesquisa australiana CSIRO para gravar a identidade de cada indivíduo

Os ensaios em abelhas africanizadas ocorreram entre agosto e dezembro de 2017 e setembro e novembro de 2018, utilizando uma colmeia Langstroth do apiário Iracema (126'10,86''S; 4826'36,05''), Fazenda Experimental da Embrapa Amazônia Oriental, em Belém-PA, Brasil.

O clima da região é Af1 de Köppen com temperatura variando de 31,5 a 33,1°C, umidade relativa do ar acima de 78% e ventos predominantes de leste e nordeste com variação de 4 a 6.7 km/h. A precipitação anual varia entre 2.769,4 a 3.775,6 mm com período chuvoso de dezembro a maio e menos chuvoso de junho a novembro (INMET, 2020).

O comportamento foi acompanhado de abelhas de idades diferentes em dois períodos. Abelhas operárias adultas em que foram coletadas na entrada da colmeia. Neste grupo foram marcadas abelhas adultas fêmeas estéreis (operárias) e machos (zangões). As abelhas eram capturadas em um tubo e, com o auxílio de um bastão, com uma esponja foram empurradas para uma tela na outra extremidade onde tinham as etiquetas RFID fixadas ao seu mesotórax. As marcações eram feitas semanalmente, marcando-se 50 abelhas operárias e 10 zangões. O período do experimento foi durante o mês de agosto de 2017. Foram marcadas, no total, 250 abelhas operárias e 50 zangões em idade fisiológica de voo. E em abelhas operárias recém-emergidas, em que, as abelhas na fase de pupa nos favos de cria foram levadas à uma câmara climática com temperatura 33ºC e umidade relativa de 60%. Ao emergirem dos alvéolos, as abelhas com até 24 horas foram marcadas com etiquetas RFID. As abelhas, operárias jovens após terem fixados as tag’s RFID em seus dorsos, eram dispostas em recipiente plástico fechado, transparente e aerado, em temperatura de 33º e UR70%, aguardando a dissipação do odor da cola para minimizar rejeições na colmeia, e a devolução das abelhas marcadas se dava após 2 horas. A avaliação desse grupo ocorreu de setembro a outubro de 2018. As marcações eram feitas semanalmente, marcando-se sempre 50 abelhas, totalizando 250 abelhas marcadas ao final.

A execução dos experimentos se deu no período menos chuvoso para possibilitar o acompanhamento das atividades da colônia concomitante ao fluxo polinífero e nectarífero presente durante o segundo semestre em parte da região amazônica, período que ocorre uma redução dos índices pluviométricos, possibilitando o trabalho de pastejo e o desenvolvimento populacional dos enxames de abelhas africanizadas

Na Figura 3 observa-se os métodos empregados para fixação das etiquetas no mesotórax das abelhas jovens e adultas.

Figura 3
Colmeia equipada com equipamento da CSIRO dotado de plataforma acoplada às antenas incorporadas ao computador para gravar informações (A); Sistema para fixação de sensores em abelhas adultas, no apiário da Embrapa Amazônia Oriental (B); Sistema de fixação de sensores abelhas jovens no Laboratório de Entomologia da Embrapa Amazônia Oriental (C); abelha africanizada recém-emergida sendo marcada com sensor (D); abelhas africanizadas com o sensor fixado aguardando a dissipação do odor da cola para devolução à colmeia (E); abelha com sensor na entrada da colmeia (F).

Um algoritmo de extração lexicográfica, implementado em software escrito na linguagem de programação Python, versão 3.6, extraiu dos logs gravados o total de eventos e os armazenou em um cartão de memória.

Os eventos foram processados pelos seguintes filtros (sequenciais e de efeito cumulativo): Foram excluídos todos os registros da tag FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF, que serve apenas para efeitos de debug do sistema; foram excluídos, para cada abelha, os eventos captados a menos de 60 segundos de diferença do anterior. O objetivo foi mitigar o efeito de a mesma abelha ser captada seguidas vezes enquanto completa seu movimento (de entrada ou saída); e foram eliminadas as tags que não contribuíram com ao menos 5 eventos, após a aplicação dos filtros anteriores.

Os dados gravados representavam leituras (logs) ocorridas durante o mês de agosto de 2017. Contabilizaram-se 254.231 eventos que após aplicados os filtros, restaram 3.812 eventos, que dizem respeitos a 56 abelhas mais ativas, sendo 41 operárias e 15 zangões, as quais foram sintetizadas em heatmap (Figura 4).

Como resultado da aplicação dos filtros elencados, foram verificadas 4.079 observações de 56 tag´s diferentes, as quais foram sintetizadas em heatmap (Figura 04).

Observou-se a rejeição da colônia para algumas das abelhas, provavelmente por conta do odor da cola nos sensores nas abelhas marcadas, já que, as abelhas eram soltas imediatamente após a marcação, identificado através do sistema de comunicação química intraespecífica que as abelhas A. mellifera possuem por meio de feromônios (WYATT, 2003).

Verificou-se ainda muitas perdas em decorrência às ferroadas que as abelhas aplicavam durante a fixação das etiquetas, haja visto que as abelhas que ferroam perdem seu ferrão e morrem em seguida.

O comportamento observado das operárias coincidiu com a maior oferta de alimentos (pólen e néctar) no ambiente, o que intensificou a atividade das abelhas no período da manhã.

Apesar das dificuldades apresentadas dos indivíduos registrados no sistema, os resultados demonstraram que a marcação com as etiquetas RFID nas abelhas adultas, coletadas na entrada das colmeias, permitiu um acompanhamento imediato do fluxo de entrada na colmeia, uma vez que estes indivíduos já estavam no período fisiológico para executar atividades de abelhas de defesa (guarda) ou de coleta de alimento (campeiras ou forrageiras), porém, como a marcação foi realizada em indivíduos adultos, há a indicação da idade dessas especimes ou mesmo o tempo que essas abelhas e estavam executando as atividades de campeiras anteriormente. O período máximo de acompanhamento as abelhas operárias adultas foram 7 dias, sendo que 75% das abelhas foram apenas visualizadas durante três dias.

Figura 4
Frequência de detecção de abelhas adultas por hora do dia: tags do grupo 42000000 indicam zangões; tags do grupo 43000000 foram usadas para operárias

Souza et al. (2018) observaram que quando se usa RFID para acompanhar a atividade das abelhas, devem ser consideradas as perdas condicionadas ao manuseio na fixação das tags, tipo de cola, tamanho das tags, ou a remoção individual das tags pelas abelhas.

De acordo com Chen et al. (2012) foi observado que o tempo médio de 15 dias visualizações após a fixação do chip RFID, e que houve uma perda gradual das abelhas operárias marcadas com o RFID, entre 24% a 44% por diversas situações: inimigos naturais, expulsão da colmeia, morte natural, ou ocasionada pelo manuseio na fixação do chip.

O mesmo resultado foi observado com os machos (zangões) que puderam ter seu comportamento visualizado no sistema imediatamente. O período máximo de tempo possível de armazenamento de dados do zangão adulto foi 12 dias, sendo que 75% foram visíveis durante 7-8 dias. Entretanto sabe-se que os zangões apresentam maior longevidade e podem viver aproximadamente o dobro do que as abelhas operárias.

Para esta casta de abelhas o acompanhamento do comportamento de zangões de abelhas africanizadas usando RFID é inédito no Brasil. Segundo Ayup et al. (2021), que realizaram estudos com zangões de A. mellifera ligustica (abelha italiana) na Argentina, a maioria dos métodos para mensurar o comportamento de A. mellifera são aplicados para abelhas fêmeas, e o levantamento do comportamento dos zangões pode agregar entendimentos acerca do comportamento reprodutivo dessas abelhas. Ademais, este conhecimento gerado com o monitoramento de zangões poderá auxiliar com o fornecimento de informações para determinar a melhor época para suplementar as colônias para potencializar os machos para o acasalamento de abelhas rainha.

De acordo com Martínez Carantó (2006), depois do nascimento os zangões levam 12 dias para atingir a maturidade sexual, apesar de começarem a fazer seus primeiros voos por volta do 6 e 7 dias de vida. Esses zangões podem viver em média 80 a 90 dias.

Verificou-se também que houve diferença no comportamento das duas castas, zangões (machos) e operárias (fêmeas estéreis) adultas, que foram marcadas. Operárias apresentaram comportamento de saída da colmeia entre 5:00 e 19:00 horas com maior intensidade entre 8:00 e 11:00 da manhã.

Chen et al. (2012), estudando operárias de A. m. ligustica usando o RFID em Taiwan, relataram que o início das atividades se dava a partir das 5:00h da manhã com pico de atividades às 10:00h e decréscimo até as 19:00h.

Aos horários em que os zangões apresentaram atividade foi entre as 14:00 e 16:00 horas, sendo 15h e 16h as maiores concentrações de atividades. Estes horários corroboram com Heidinger et al., (2014), onde observaram com o uso de RFID que as rainhas deixaram seus enxames para o vôo nupcial entre 13h-16h, sendo observados, em média, dois voos nupciais diários por rainha, com uma duração média de 17 minutos. De acordo com Texeira (1992), Cristino (2003) e Martínez Carantón (2006), o fluxo de zangões ocorre no período da tarde, iniciando por volta de 14:00 com pico às 15:00 até as 16:00h.

Ayup et al. (2021), indicaram que os zangões de A. m. ligustica podem apresentar distintos horários de fluxo nas colmeias, podendo iniciar as atividades entre 10:00 e 12:00 horas, e registrando-se seu retorno até as 18:30, com pico de atividade às 15:00 horas. Porém, no verão, as atividades só foram registradas entre 15:00 e 17:30 horas.

O comportamento das abelhas macho (zangões) pode munir de informações os produtores que tem como objetivo a produção de enxames/famílias de abelhas indicando as épocas mais propícias para produção artificial de rainhas na região, local de aglomeração dos zangões, horários mais frequentes do voo nupcial, velocidade e altura média dos zangões durante o voo. Estas informações potencialmente podem otimizar, a produção de enxames, uma vez que as rainhas podem ser fecundadas por um e até diversos zangões, e o acasalamento só ocorre durante o voo nupcial.

Os dados gravados no cartão de memória representavam leituras (logs) ocorridas no período de setembro a outubro de 2018. Contabilizaram-se 20.826 eventos que foram filtrados, e restaram 2.346 eventos, que dizem respeito a 40 abelhas diferentes, as quais foram sintetizadas no gráfico heatmap (Figura 5). Durante o período de observação a temperatura variou entre 26 e 28Cº, e Umidade Relativa acima de 73% e valores pluviométricos acumulados de 493 mm (INMET, 2020).

Figura 5
Frequência de detecção de abelhas africanizadas operárias acompanhadas por RFID desde a emersão das células, por hora do dia.

Considerando o grupo das abelhas recém-emergidas marcadas, a perda de indivíduos marcados com os sensores foi menor, porém verificou-se uma mortandade após a fixação dos sensores RFID, possivelmente vinculada ao manuseio no ato da marcação de seus corpos ainda em processo de enrijecimento. De acordo com Breed et al. (2015), as abelhas recém emergidas apresentam menos hidrocarbonetos em suas cutículas, e por isso aceitas mais prontamente em uma nova colônia.

Para Sousa et al (2018), a eficiência do uso do RFID em abelhas sociais pode variar de 20% no caso de manuseio inadequado junto às condições de climáticas e abelhas africanizadas (A. mellifera), a até 90% usando zangões e abelhas recém emergidas.

Verificou-se que os horários de ação das abelhas iniciaram aproximadamente às 5 h da manhã, estendendo-se até às 18 h, com pico de atividades das 9h às 10h da manhã. Como as abelhas foram marcadas jovens, é possível que as visualizações de atividades em horário noturno, iniciando sua atuação como abelha guardas, uma vez que, nas abelhas marcadas já adultas, tal comportamento foi pouco observado. Para Chen et al., (2012), o início das atividades se dava a partir das 5:00h da manhã com pico de atividades às 10:00h e decréscimo até as 19:00h.

Constatou-se que estas abelhas levaram em média 7 dias para iniciarem suas atividades no exterior da colmeia, sendo que algumas levaram até 20 dias para serem registradas pela primeira vez, e o tempo máximo de registro das abelhas após marcadas foi de 41 dias, sendo que 75% delas sumiram do sistema após 22-23 dias que foram marcadas.

Considerando a biologia das abelhas, a tecnologia permitiu verificar o amadurecimento das operárias e tempo de vida em atividades fora da colmeia, o que demonstrou ser possível acompanhar as abelhas marcadas durante toda sua vida de atividades externas.

Para Sousa et al. (2018), a eficiência do uso do RFID em abelhas sociais pode variar de 20% no caso de manuseio inadequado junto às condições de climáticas e abelhas africanizadas, a até 90% usando zangões e abelhas recém emergidas.

Enquanto que, He et al. (2012), em estudo na China, relataram ter tido êxito no registro de abelhas marcadas ao emergir por até 36 dias. Os autores verificaram que as abelhas só começavam as atividades externas 14 dias após emergidas de suas células.

As abelhas operárias de A. mellifera executam diversas atividades na colmeia, geralmente passam de uma atividade para outra de acordo com sua maturidade ou desenvolvimento fisiológico e ou com a necessidade na colônia. Para Free (1980) e Winston (2003) as abelhas recém emergidas são responsáveis pela limpeza, entre o 4º e o 14º dias tem como função de alimentar as larvas e a rainha, do 14º ao 19º construir os favos e fechar os opérculos, entre o 19º e o 21º são responsáveis pela defesa da colônia contra inimigos e possíveis invasores, e seus últimos dias como campeira fazendo toda a parte de coleta de recursos florais e água.

Corroborando ao observado no acompanhamento de abelhas adultas, a visualização da intensidade de atividade das abelhas operárias pode indicar a presença de floradas, com oferta de néctar e pólen, para suprir as necessidades da colônia e, consequentemente, gerar acúmulo de reservas de alimento. Esses dados, se bem exploradas, podem munir os apicultores para identificar determinada época do ano ou lugares onde essa intensificação se reflita em produtividade, dando ao produtor uma ferramenta de decisão de grande importância no processo produtivo.

Desse modo, pode-se inferir que durante o período observado em dois anos diferentes, foi possível verificar que existe pico de fluxo de operárias entre 9:00 e 10:00 da manhã.

Desse modo, constatou-se que os dois sistemas se mostraram eficientes e eficazes ao seu propósito, apresentando apenas dificuldades mínimas inerentes a cada um dos sistemas. A marcação das abelhas jovens permite o acompanhamento de toda a vida das abelhas.

O uso de microchips em abelhas africanizadas na Amazônia é de grande importância para a ciência e para a apicultura, e com o maior uso dessa tecnologia e a com a evolução constante sensores de rádio frequência, mais precisas serão as informações geradas, informações essas essências e valiosas para o entendimento dos diversos microclimas em ambientes amazônicos.

A importância das informações levantadas tem relação com a capacidade de acompanhar tanto o fluxo anual de abelhas, com as floradas existentes no meio ambiente, como também para validação da relação das abelhas com determinadas culturas agrícolas: potencial na comparação da atividade de voo das abelhas, ou a intensidade de atividades desde com a abertura e o fechamento das flores, que poderá ser muito útil para validar a relação positiva das abelhas com determinados fluxos nectaríferos e poliníferos que ocorrem naturalmente para produção dos subprodutos das colmeias em uma determinada região (mel, pólen e própolis); validação da eficiência de polinização nas diversas espécies de cultivos agrícolas pelo serviço de polinização das abelhas e, com isso, valorizar a conservação das abelhas sociais por serem ferramentas efetivas para aumentar a produção de alimentos no Brasil; identificar o impacto no comportamento de produção de mel em colmeias acometidas por pragas e doenças, como a varroatose, em que o ácaro Varroa destructor se alimenta dos corpos gordurosos das abelhas, deixando-as mais fracas e ainda servindo de vetor de doenças; Avaliação do comportamento de polinizadores expostos a pesticidas.

Desse modo, o RFID poderá também se tornar uma ferramenta de auxílio a tomada de decisão para programas de seleção gênica para manutenção de indicadores ambientais, principalmente quando comparados com regiões onde esses insetos podem atuar naturalmente.

daniel.pereira@embrapa.br