Avertissement
Cette page est en construction et un guide de travail pour la réalisation d'un projet dans le cadre de la faironnerie ABC.
Je ne suis pas apiculteur, ni entomologiste, elle comporte surement des erreurs.
Merci pour votre indulgence.
Plan (hide)
Source : Victoria Cannon
1. Ruche connectée
Un ami d'une de mes filles lui a posé une question concernant ses ruches. Serait-il possible de détecter l'essaimage de façon automatique ?
L'utilisation d'un smartphone sous android ou d'un arduino ou encore d'un raspberry me semble être des pistes intéressantes, mais en premier lieu un petit tour du web peut sans doute donner des idées sur ce qui est fait, reste à faire et les bonnes idées. Premier constat l'instrumentation des ruches est un sujet qui est largement traité avec des solutions diverses et souvent intéressantes. On y trouve des mesures de température et d'humidité, des compteurs d'abeille, des mesures de poids ... Le problème de l'essaimage en l'état actuel de nos butinages sur le web est peu traité, il y a cependant une piste intéressante qui est l'apidictor conçu par Eddie Woods.
Pour commencer il faut donc partir d'une ruche que nous pourrons par la suite instrumenter et modifier. La partie instrumentation expérimentale pourra alors se faire avec un téléphone android dans un premier temps.
2. Plans de ruche
Je suis complètement néophyte sur le sujet mais j'ai trouvé quelques éléments d'anatomie d'une ruche [4] ainsi que des plans. La construction d'une ruche Warré semble réalisable [6 et 7].
On trouve des tutoriaux et des plans détaillés. L'idéal pourrait être une découpe préalable à l'aide d'une machine à commande numérique comme le propose le Fablab de Barcelone avec les plans d'une ruche Warré [3] ou encore d'une ruche horizontale (colorado déclinaison de la kenyane) [5].
3. Instrumentation des ruches
Dans cette partie je me propose de reprendre différents montages proposés au fil du web.
3.1 Compteur d'abeilles
Thomas Hudson propose un système sur instructables pour compter les abeilles en temps-réel qui rentrent et qui sortent. L'auteur utilise une plate-forme teensy sorte d'arduino pour son nombre d'E/S.
Le système est simple, la sortie de la ruche est constituée de couloirs parallèles qui comportent deux capteurs infra-rouge permettant de déterminer si l’abeille rentre ou sort.
3.2 Température - humidité
Intelligence collective
"[L’essaim] reste suspendu à la branche jusqu’au retour des ouvrières qui font l’office d’éclaireurs ou de fourriers ailés et qui, dès les premières minutes de l’essaimage, se sont dispersées dans toutes les directions pour aller à la recherche d’un logis. Une à une elles reviennent et rendent compte de leur mission, et, puisqu’il nous est impossible de pénétrer la pensée des abeilles, il faut bien que nous interprétions humainement le spectacle auquel nous assistons. Il est donc probable qu’on écoute attentivement leurs rapports.
L’une préconise apparemment un arbre creux, une autre vante les avantages d’une fente dans un vieux mur, d’une cavité dans une grotte ou d’un terrier abandonne. Il arrive souvent que l’assemblée hésite et délibère jusqu’au lendemain matin. Enfin le choix se fait et l’accord s’établit. A un moment donné, toute la grappe s’agite, fourmille, se désagrège, s’éparpille et, d’un vol impétueux et soutenu qui cette fois ne connaît plus d’obstacle, par-dessus les haies, les champs de blé, les champs de lin, les meules, les étangs, les villages et les fleuves, le nuage vibrant se dirige en droite ligne vers un but déterminé et toujours très lointain. Il est rare que l’homme le puisse suivre dans cette seconde étape. Il retourne à la nature, et nous perdons la trace de sa destinée."
[2] Maurice Maeterlinck. La vie des abeilles.
4. Essaimage
Les éléments d'information ici sont principalement issus de [2] et [8] . Ils constituent au mieux un mauvais résumé ! N'hésitez pas a aller lire les originaux, le premier en particulier pour sa poésie.
Les abeilles sont des insectes sociaux et elles ont différents modes de communication qui permettent la cohésion de la ruche, l'identification des individus, la diffusion d'alertes, le repérage de sources de nourriture, ou encore un emplacement possible d'installation de l'essaim.
Les danses et les phéromones sont les deux vecteurs essentiels. Nous nous concentrerons dans ce qui suit sur ce dernier. En effet les phéromones jouent un rôle important dans la cohésion de la ruche "autour" de la reine et de l'essaimage.
Karlston et Lüscher en 1959 [9] ont proposé le terme de phéromone à partir de la contraction de deux mots grecs : pherein (porter) et horman (excitation). Celles qui nous intéressent ici sont celles de la reine qui ont à la fois un rôle inhibiteur et stimulant. Le mécanisme qui conduit à l'essaimage est lié à plusieurs facteurs interdépendants certains étant éventuellement plus importants que d'autres :
- Encombrement du nid, c'est-à-dire exiguïté de l'espace de stockage, la congestion du nid à couvain et le nombre d'ouvrières.
- La distribution de l'age des abeilles, un grand nombre de jeunes abeilles produit un surplus de nourrices qui génère une plus grande quantité de nourriture du couvain qui peut être utilisé dans l'élevage royal.
- L'age et la génétique de la reine.
- Des ressources abondantes.
- Température trop élevée de la ruche.
Des signaux conduiront alors éventuellement à l'essaimage.
Rôle des phéromones
Revenons maintenant sur l'encombrement du nid et ses conséquences sur la diffusion des phéromones royales. La reine émet ses molécules chimiques à l'aide de glandes :
- mandibulaires QMP (queen mandibular pheromon).
- tarsales (extrémité des pattes).
- tergales (abdomen).
Elles ont des effets inhibiteurs, elles bloquent le développement ovarien des ouvrières et l'élevage de nouvelles reines, retardent l'élevage de mâles. À l'inverse, elles favorisent le comportement d'élevage du couvain, la construction des alvéoles, le butinage ... Lorsque la ruche ressemble au périphérique parisien à 6h du soir, les QMPs ne sont plus ressenties par toutes les ouvrières et le mécanisme d’inhibition est beaucoup moins fort sur l'ensemble de la colonie. Les abeilles vont donc construire des loges royales en périphérie puisqu'elle est plus éloignée de la reine et donc moins sensible aux phéromones.
Signaux sonores
Avant toute chose il me semble utile de préciser que l'abeille n'a pas d'oreille, ni même d'organe tympanique, elle n'entend donc pas au sens où nous l'entendons ! C'est grâce à ses antennes qui bougent suite aux oscillations de l'air provoquées par l'onde sonore. Ces mêmes antennes pourraient également percevoir des champs électriques [10] et lui permettre de savoir si une fleur a été butinée ou pas.
Tout le monde à déjà entendu bourdonner des abeilles, mais au niveau de la ruche ont peu parfois écouter le piping des ouvrières qu'il ne faut pas confondre avec celui de la reine. Il a plusieurs rôles :
- signal qui met fin à l'alerte ;
- signal lié à l'essaimage.
D'après [11] , peu de temps (~ 1h) avant l'essaimage des ouvrières excitées parcourent la colonie dans tous les sens, s’arrêtant environ chaque seconde pour émettre un son (son flûté) durant un peu moins d'une seconde (0,82 +/- 0,42s) dans les gammes de 100-200 jusqu'à 200-250 Hz.
Cela va crescendo et a pour conséquence que des abeilles battent des ailes ce qui provoque une élévation de la température qui passe de 33 à 35°C. D'autres abeilles parcourent la colonie dans tous les sens en effectuant une danse les bourdonnements montent en puissance ainsi que les piping une apogée est atteinte et l'essaim décolle.
Intelligence collective
Cela n'a pas nécessairement sa place ici car peu lié au problème qui nous concerne, quoique, mais il me semble dommage de ne pas relier tout cela avec nos préoccupations scientifiques.
A Suivre
4.1 Surveillance des fréquences
Ce qui suit est un résumé de [1] qui est issu des observations de Eddie Woods et est complété par ce qui précède sur le piping.
Les acousticiens connaissent un phénomène qu'il appelle l'effet cocktail party qui consiste à être capable de focaliser son attention auditive sur un flux verbal dans une salle pleine de gens discutant et de se concentrer sur une seule conversation et pas nécessairement la plus forte. Cette capacité a été utilisée par Eddie Woods pour "séparer" un certain nombre de sons enregistrés au niveau d'une ruche.
Il a ainsi remarqué dans ce qu'il écoutait un gazouillement qui variait entre un la et un do dièse (225 à 285 Hz). Ce bruit allait en augmentant puis s'est arrêté, un jour ou deux plus tard, un essaim a décollé.
Les abeilles occupent plusieurs métiers dans leur courte vie (celles nées au printemps vivent 38 jours alors que celles nées entre août et novembre vivent environ 6 mois). Elles sont d'abord femme de ménage du 1er jour au 4éme jour nettoyant les alvéoles vides du couvain. Ensuite les glandes mammaires au niveau de la tête se développent, elles jouent alors le rôle de nourrice et elles s'occupent tout d'abord des larves les plus âgées puis des plus jeunes lorsqu'elles sont capables de produire de la gelée royale. Cette période dure donc du 4,5ème au 11ème jour. Les glandes mammaires s’atrophient et ces ouvrières changent de fonction pour devenir magasinières durant les 11ème et 13ème jours, elles stockent le pollen et le nectar dans les alvéoles et maintiennent la température de la ruche. Les glandes permettant de fabriquer de la cire sont maintenant développées, elles battissent les alvéoles durant le 14ème jour et le 17ème jour. L'avant dernière activité est celle de sentinelle, du 18ème au 21ème jour. Elles terminent leurs vies en devenant butineuses à partir du 22ème jour.
Woods pense que le son est émis par les abeilles âgées de 4,5 à 6 jours (nourrices), son raisonnement est le suivant :
Dans une colonie normale, il y a environ 4000 nourrices, dont la moitié nourrissent du couvain et l'autre moitié, la reine, qui mange 20 fois son propre poids en un jour.
Lorsque une colonie décide d'essaimer, sa première action est de réduire la nourriture fourni à la reine pour la faire maigrir afin qu'elle soit en mesure de voler. Cela entraîne moins de travail chez le nourrices mais également une réduction de la ponte. Ce phénomène s'amplifie et quelques jours plus tard, il y a moins de larves à nourrir et plus nourrices deviennent inactives. Pour conserver une dépense énergétique "constante" elles battent des ailes, ventilant de fait la ruche.
Examinons maintenant le problème des fréquences. Une abeille adulte bat des ailes 250 fois par seconde (250 Hz), mais lorsqu'elles ventilent la ruche la fréquence descend à 190 Hz. Les ailes des jeunes abeilles ne sont pas dures avant qu'elles ne soient âgées de 9 jours, la fréquence de résonance est donc plus élevée. Les abeilles âgées de 4,5 jours ont une fréquence de 285 Hz et celles de plus de 6 jours 225Hz, le son est alors un mélange de fréquences simples. On constate qu'il y a un problème puisque la plage de fréquence qu'il est nécessaire d'observer (225 à 285 Hz) contient celle du vol ! Cela implique donc de réaliser cela lorsque le vol a cessé donc le soir.
Le gazouillement ne signale pas nécessairement un essaimage mais par contre qu'il est nécessaire de surveiller la ruche. Il est difficile de savoir si cela fonctionne réellement l’appareillage date des années 60 et il y a peu de trace d'utilisation.
Mise en œuvre
5. Références
[1] Boys Rex. Listen to the bees. 1999. [retour]
[2] Maeterlinck Maurice. La vie des abeilles. Bibliothèque-Charpentier, 1901. [retour]
[3] Open source beehive. Barcelona Warré hive v 2.4. https://github.com/opensourcebeehives/Barcelona_Warre_Hive [retour]
[4] Oudin Charles Olivier. En début d'été première récolte Rustica [retour]
[5] Open source beehive. Colorado top bar hive v 5.4. https://github.com/opensourcebeehives/Colorado_Top_Bar [retour]
[6] Heaf David. Une ruche simple et productive. L'écologiste n°30 Vol 10 n°3 2009 pp 62-65 [retour]
[7] Abbé Warré. L'apiculture pour tous. http://www.apiculture-warre.fr/ [retour]
[8] [retour]
[9] Karlson P., Lüscher M. Pheromones: a new term for a class of biologically active substances. Nature 183:55-56, 1959 [retour]
[10] Greggers, U., Koch, G., Schmidt, V., Dürr, A., Floriou-Servou, A., Piepenbrock, D., ... et Menzel, R. Reception and learning of electric fields in bees. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 280(1759), 20130528. 2013.[retour]
[11] Seeley, T. D., et Tautz, J. Worker piping in honey bee swarms and its role in preparing for liftoff. Journal of Comparative Physiology A, 187(8), 667-676. 2001. [retour]
http://www.beehacker.com/wp/?page_id=189
