Bombus pensylvanicus, le bourdon d'Amérique, est une espèce menacée de bourdon originaire d'Amérique du Nord. On le trouve dans l'est du Canada, dans une grande partie de l'est des États-Unis et dans une grande partie du Mexique. Autrefois le bourdon le plus répandu dans le sud des États-Unis, les populations de Bombus pensylvanicus ont considérablement diminué ces dernières années, y compris dans son État scientifique éponyme, la Pennsylvanie, où son nombre est considéré comme extrêmement faible. Dans l'ensemble, la population a chuté de près de 90% au cours des 20 dernières années seulement. Bombus pensylvanicus a tendance à vivre et à nicher dans les terres agricoles et les champs ouverts. Il se nourrit de plusieurs plantes alimentaires, favorisant les tournesols et les trèfles, et fonctionne comme un pollinisateur.

Bombus pensylvanicus appartient à l'ordre des Hyménoptères (comprenant les fourmis, les guêpes, les abeilles et les mouches à scie), à la famille des Apidae (comprenant le Coucou, le Creuseur, le Charpentier, le Bourdon et les Abeilles domestiques), à la Sous-famille des Apinae (comprenant le Miel, l'Orchidée, le Bourdon, les Abeilles à Longues cornes et les Abeilles Creuseuses) et au genre Bombus (composé de bourdons). Au sein de Bombus, B. pensylvanicus appartient au sous-genre Thoracobombus, qui comprend des espèces telles que Bombus armeniacus, Bombus pauloensis, Bombus dahlbomii, Bombus fervidus, Bombus humilis, Bombus morio, Bombus muscorum, Bombus pascuorum, Bombus pomorum, Bombus ruderarius, Bombus sylvarum et Bombus transversalis. Bombus pensylvanicus est parfois confondu avec B. terricola ou B. auricomus, mais son parent le plus proche est Bombus sonorus, trouvé au Mexique et en Arizona. Les scientifiques traitent parfois Bombus sonorus comme une sous-espèce de Bombus pensylvanicus, bien que chaque espèce conserve des différences dans les organes génitaux masculins. Des individus intermédiaires de B. pensylvanicus et de B. sonorus ont été trouvés dans des zones de chevauchement géographique, mais des preuves supplémentaires sont nécessaires pour distinguer si B. sonorus est une sous-espèce de B. pensylvanicus.

Bombus pensylvanicus est une espèce répandue, caractérisée comme à longue langue. Par rapport à son espèce similaire B. sonorus, B. pensylvanicus a un motif de couleur plus foncée et est situé dans l'est des États-Unis. Les caractéristiques de B. pensylvanicus comprennent: un dorsum thoracique jaune, un postérieur noir, 3 segments tergaux initiaux alternant noir et blanc, un espace malaire long et dégingandé et des cheveux courts. Ces caractéristiques ressemblent à celles de B. fervidus et de B. auricomus, ce qui entraîne une confusion entre les espèces. B. pensylvanicus est similaire en couleur et en gamme à Bombus fervidus. En termes de caractéristiques au sein de la ruche, une reine plus grande mesure 22-26 mm par rapport à une ouvrière de 13-19 mm. Les mâles ont une tête de valve pénienne vers l'extérieur avec une large forme de banane et ont souvent un jaune étendu sur le dos thoracique en arrière. Alors que les abeilles se nourrissent normalement près de leurs nids, il a été observé que les individus peuvent revenir jusqu'à 1,5 miles de distance. Bien qu'il y ait probablement des variations individuelles dans la capacité de retour et le temps qu'il faut à une abeille pour retrouver son chemin vers le nid. La méthode utilisée par les abeilles est très probablement une méthode d'essais et d'erreurs, et non un sixième sens ou un instinct de retour, car les abeilles ont maintenu des variations variables dans le temps nécessaire pour retourner au nid. Les mâles deviennent plus fréquents à la fin de l'été.

S.A. Cameron a observé que les abeilles du genre Bombus ont tendance à avoir une morphologie comparable dans toute leur aire de répartition, ce qui signifie que les adaptations comportementales peuvent jouer un rôle important dans la colonisation de différents habitats. L'évolution mimétique est postulée pour tenir compte à la fois de la variation interspécifique et intraspécifique du motif de couleur. Le B. pensylvanicus de l'est de l'Amérique du Nord et le B. sonorus de l'Ouest de l'Amérique du Nord sont des taxons qui ont une morphologie similaire, mais qui ont des motifs de couleur distincts et des organes génitaux masculins différents. Dans les régions où les deux taxons se chevauchent, il y a une introgression génétique entre B. sonorus et B. pensylvanicus, ce qui suggère que les deux taxons peuvent en fait être conspécifiques (car ils produisent une progéniture fertile) et mieux considérés comme des sous-espèces.

Bombus pensylvanicus s'étend de l'est des Grandes Plaines à l'est et au centre des États-Unis et au sud du Canada, et au Mexique. L'espèce est devenue plus rare, diminuant en nombre principalement dans les parties nord de son aire de répartition. B. pensylvanicus niche généralement dans les champs d'herbes longues, mais peut parfois nicher sous terre. L'espèce utilise des faisceaux de foin ou d'herbe longue pour créer des nids abrités au-dessus du sol. Certains nichent dans des crevasses et des terriers établis, tels que de vieux nids d'oiseaux, des terriers de rongeurs ou dans des parpaings. On a même noté que cette espèce nichait dans des objets fabriqués par l'homme, comme des seaux ou des granges.

Bombus pensylvanicus maintient un cycle de reproduction similaire à celui des autres espèces de bourdons. Les facteurs environnementaux ainsi que l'accessibilité des ressources affectent l'avancement cyclique de la colonie. Le cycle commence en février et se termine vers novembre ou décembre. Les abeilles femelles peuvent produire des œufs sans avoir besoin de s'accoupler, un processus connu sous le nom d'haplodiploïdie. Les œufs non fécondés se développent en mâles, tandis que les œufs fécondés se développent en ouvrières ou reines. Le cycle de reproduction commence en juillet / août, lorsqu'un mâle s'accouple avec une reine fraîchement éclose. La reine fécondée reste en hibernation jusqu'au printemps de l'année suivante, attendant les conditions optimales pour chercher un nid. En mars, la reine des abeilles recueille du pollen et du nectar, comme source de nutrition et pour construire un pot de cire, et établit sa colonie. Ces colonies s'organisent et commencent probablement en février. Les ouvrières se développent à travers le pollen collecté car il stimule les ovaires pour créer des œufs, qui sont fécondés à partir des mâles de l'année précédente. La reine continue à réchauffer les œufs dans un premier temps, puis les œufs poursuivent leur cycle de développement: premier stade larvaire, puis nymphes, et enfin ouvrières adultes. Les ouvrières s'occupent du nid et des œufs, tandis que la reine pond des œufs. Ce processus de l'œuf à l'abeille adulte prend environ 4 à 5 semaines. Les travailleurs initiaux se nourrissent et augmentent la taille de la colonie en apportant des ressources pour la croissance. Ainsi, les ouvrières qui éclosent plus tard dans l'année, vers le milieu de l'été, ont tendance à être plus grosses que les ouvrières initiales. Les ruches continuent de croître et à la fin de l'été, il peut y avoir plus de 200 abeilles ouvrières. Au moment où la taille de la ruche est suffisante, la reine arrête la production d'un produit chimique qui empêche la production ovarienne de certaines femelles, ce qui entraîne une augmentation de la production d'œufs de reines et d'œufs mâles. Certaines ouvrières peuvent produire leurs propres œufs, mais la reine s'en débarrassera généralement. La bataille constante entre la reine et les ouvriers se poursuit jusqu'à la fin de l'été, lorsque les ouvriers piquent la reine à mort. Le cycle recommence en hiver lorsque les œufs de la reine des abeilles éclosent et que les abeilles ouvrières meurent.

B. pensylvanicus a une stabilité variable au cours de son cycle de colonies. Les reines sont considérées comme la caste dominante car ce sont généralement les plus grosses abeilles de la colonie. À mesure que les abeilles ouvrières mâles grossissent en longueur moyenne des ailes, elles deviennent la caste dominante à mesure que le nombre de reines diminue. La longueur des ailes des mâles varie selon le point de développement de la colonie. Les mâles initiaux qui ont trouvé la colonie ont tendance à avoir une longueur d'aile plus petite que la première ou la deuxième génération de la colonie. L'approvisionnement en nourriture est rare, au début, car la reine est la butineuse. Jusqu'en juillet, les ouvrières sont la caste butineuse et on observe une énorme augmentation de la taille du corps. Les proportions d'ouvrières diminuent lorsque les mâles reproducteurs se développent, ce qui représente un tournant dans la colonie, à mesure que la taille des mâles augmente jusqu'à ce que les abeilles actives atteignent la taille d'une reine vers novembre et décembre, lorsque la population d'ouvrières se dissipe. Les reines maintiennent le moins d'écart-type pour la longueur moyenne des ailes et constituent donc la caste la plus stable de la colonie. Il est postulé que c'est parce que les reines sont faites dans un court laps de temps lorsque les ressources de la colonie ont atteint son seuil. L'activité de B. pensylvanicus dans une zone subtropicale ressemble à celle des espèces dans les zones tempérées, maintenant des périodes où il n'y a pas d'abeilles actives.

Bien que Bombus pensylvanicus conserve une coloration aposématique et un dard défensif, il fait face à de nombreux prédateurs. La prédation est probablement causée par une attaque pour gagner les ressources de la ruche, qui contient du nectar, des larves et du pollen abondants en glucides et en protéines. Les prédateurs se composent principalement de mammifères tels que les mouffettes, les ours et les ratons laveurs. De plus, les bourdons sont prédatés par les oiseaux pour se nourrir. Les butineuses sont fréquemment prédatrices par les invertébrés. Les araignées-crabes et les insectes en embuscade de couleur cryptique tendent une embuscade aux abeilles sur les fleurs pour les attraper. Les mouches voleuses ressemblent à des bourdons et serrent les bourdons, les insèrent avec des enzymes, puis mangent leurs organes internes. Mallophora bomboides est une espèce de mouche voleuse qui s'attaque spécifiquement à B. pensylvanicus et l'utilise comme modèle pour le mimétisme batésien. Les guêpes, comme l'espèce de loup-garou Philanthus bicinctus, interceptent les abeilles puis les paralysent avec du venin, les utilisant pour nourrir les larves de la guêpe. Les insectes assassins et les libellules sont également des prédateurs courants de l'abeille.

Les bourdons sont généralement l'hôte d'une diversité de parasitoïdes dans lesquels les larves se développent à l'intérieur de l'hôte vivant. La majorité des parasitoïdes des bourdons sont des mouches et environ 30% ou plus des abeilles de la région peuvent être infectées. Le processus de parasitisme consiste en ce que la mouche s'attache à l'abeille en vol et insère ses ovules entre le terga de l'abeille. La mouche larvaire éclot dans l'hôte de l'abeille et se développe en se nourrissant des tissus de l'hôte. L'abeille vit environ deux semaines avant de mourir. La mouche se nymphose ensuite et passe l'hiver à l'intérieur de l'abeille, complètement développée, avant qu'elle n'émerge l'année suivante. Bombus pensylvanicus abrite une espèce de bourdon "coucou", B. variabilis. Les reines bourdons en hibernation sont parasitées par un ver nématode, Sphaerularia bombi. Ce parasite ne réduit pas la durée de vie, mais provoque plutôt la stérilisation de la reine. Il a été observé que les reines affectées se nourrissent deux à trois semaines plus tard que celles qui ne sont pas affectées. Les microorganismes parasites utilisent également les abeilles comme hôte. Les effets des microorganismes parasites peuvent être mortels ou sublétaux. Les agents pathogènes peuvent être transmis au sein d'une colonie ou l'abeille peut être infectée au niveau des fleurs. Les acariens trachéaux (Locustacarus buchneri) réduisent l'efficacité de la recherche de nourriture en vivant dans les alvéoles de l'abeille. Certains protozoaires et champignons consomment le tissu hôte ou les substances intestinales du tube digestif du bourdon, ce qui diminue l'efficacité de la recherche de nourriture, la durée de vie et donc la forme physique de la colonie. Les abeilles peuvent contenir des bactéries symbiotiques qui offrent une certaine immunité aux agents pathogènes. Une exposition supplémentaire à la perte d'habitat ainsi qu'à l'exposition aux pesticides peut entraîner une prédisposition des abeilles, favorisant ainsi la décomposition de l'espèce.

Étant donné que les bourdons se caractérisent par un motif de couleur frappant ainsi qu'une piqûre défensive, ils sont impliqués dans des complexes mimétiques (mimétisme müllerien et mimétisme batésien) avec d'autres insectes qui gagnent également en prédation réduite. Bombus pensylvanicus est imité par diverses mouches à scie, papillons diurnes (par exemple Hemaris diffinis), coléoptères, mouches et autres abeilles, telles que les abeilles charpentières et pelleteuses.

Wesselingh et Arnold (2000) ont étudié les préférences des pollinisateurs pour l'Iris fulva (à fleurs rouges) et l'Iris brevicaulis (à fleurs bleues). B. pensylvanicus préfère les hybrides à fleurs violettes. Les abeilles ont continué à visiter les fleurs les plus proches la plupart du temps, démontrant que les mouvements se faisaient généralement entre une diversité de types de fleurs plutôt que de donner la priorité à un seul type de fleur. Ainsi, l'absence de génotypes intermédiaires d'hybrides d'iris n'est pas due à la préférence des pollinisateurs de B. pensylvanicus, mais plutôt au comportement de pollinisation qui se fait par accouplement mixte de types de fleurs alternés de différents syndromes de pollinisation.

Johnson a testé les différences d'utilisation des ressources de taille intraspécifique chez B. pensylvanicus. Au Minnesota, des fleurs à corolles courtes et à corolles longues existaient dans des peuplements d'espèces simples et mixtes. Des plantes fourragères à corolle courte et à trompe plus courte (langue) ont été découvertes dans des peuplements d'espèces mixtes. Johnson a conclu que les butineuses de B. pensylvanicus préféreraient la longueur de la corolle qui correspond à la longueur de leur trompe. Une comparaison plus poussée des fourragères conspécifiques des peuplements d'espèces mixtes par rapport aux peuplements d'espèces simples a révélé une longueur de trompe plus courte pour les espèces mixtes par rapport aux peuplements d'espèces simples pour la corolle courte. Cette étude postule qu'une diversité d'espèces à fleurs peut influencer l'abeille spécifique qui pollinise l'espèce pour un seul peuplement d'espèces.

Les espèces de bourdons se sont considérablement détériorées entre 1940 et 1960 et continuent de diminuer actuellement. Les aires de répartition de Bombus pensylvanicus ont spécifiquement diminué dans l'Illinois, coïncidant avec les investissements agricoles dans l'État. Lozier et Cameron ont évalué la structure génétique en utilisant des marqueurs microsatellites dans l'Illinois pour comparer la variation génétique des collections historiques par rapport aux collections contemporaines au sein de B. pensylvanicus. On a constaté que B. pensylvanicus avait une plus grande structure de population, ce qui indique un flux de gènes et une dispersion réduits parmi les populations. Il a été constaté que la diversité génétique n'a pas été modifiée de manière significative au fil du temps, mais il y a eu quelques réductions chez B. pensylvanicus. De légères pertes de diversité génétique chez B. pensylvanicus peuvent être une indication du déclin de l'espèce. Ces résultats étaient attendus en raison de la diminution récente de la population, ce qui entraînerait une diminution de la diversité génétique pour les situations de goulot d'étranglement grave. Ainsi, l'altération du flux génétique peut suggérer une différenciation génétique future potentielle du B. pensylvanicus.

Les recherches actuelles indiquent que Bombus pensylvanicus est rare et en déclin rapide. Comme indiqué dans les sections précédentes, l'aire de répartition septentrionale de B. pensylvanicus a considérablement diminué. Autrefois l'espèce la plus abondante dans le sud des États-Unis, B. pensylvanicus est maintenant une espèce rare qui a disparu dans certaines régions et qui a subi un déclin dans d'autres. Les efforts de conservation sont encouragés afin de maintenir l'espèce, y compris l'agriculture avec des techniques respectueuses de la faune, y compris les haies et la lutte antiparasitaire.