Stachellose Bienen: Rekrutierung und Kommunikation

Forschungsprojekt P 14328Stachellose Bienen: Rekrutierung und KommunikationFriedrich G. BARTH08.05.2000 Für eusoziale Insekten, die in großen Kolonien leben, spielt die Ökonomie bei der Nutzung von Futterquellen eine große Rolle. Dementsprechend findet man bei ihnen hochentwickelte Kommunikationssysteme. Deren bekanntestes ist die Tanzsprache der Honigbiene. Im vorliegenden Projekt geht es um stachellose Bienen (Meliponinae), eine Gruppe von über 20.000 Arten mit einer bemerkenswerten Vielfalt von Rekrutierungs- und Kommunikationsmechanismen. Trotz wertvoller erster Einblicke in diese Mechanismen sind für kaum eine Handvoll von stachellosen Bienen Details dazu bekannt; keine Art kann als annähernd ausreichend untersucht gelten. Vieles ist offen. Unser eigener Beitrag wird sich auf das Signalisieren und die sensorischen Mechanismen der Kommunikation bei der Rekrutierung konzentrieren. Mit moderner Meß- und Analysetechnik sollen verschiedene möglicherweise bei der Rekrutierung von Nestbienen und ihrer Weisung zur Futterquelle eingesetzte Signale quantitativ erfaßt und ihre tatsächliche Bedeutung für die Rekrutierung untersucht werden. Im Sinne eines organismischen Ansatz werden Verhaltensversuche, Laboranalytik, und Freilandarbeit miteinander verbunden. Das Projekt verfolgt drei Ziele. 1 Auf der Suche nach einem Verständnis der Diversität des Rekrutierungsverhaltens der stachellosen Bienen wird bei ausgewählten Arten dessen mögliche Abhängigkeit von der Koloniegröße und von der Qualität und Verfügbarkeit von Futter untersucht werden. Dabei stehen Unterschiede in dem Repertoire und der Ausgestaltung der zur Kommunikation mit prospektiven Rekruten eingesetzten Signale im Mittelpunkt des Interesses. 2. Erstmals werden die verschiedenen Verhaltensweisen und die damit verbundenen potentiellen Signale im Nest selber analysiert werden. Dabei wird eine Miniatur-Infrarotkamera eingesetzt. Ein Laser-Vibrometer erlaubt die Analyse von vibratorischen Signalen und ihrer Transmission durch verschiedene Teile des Bienennestes. 3. Das Absetzen von Duftmarken als Wegweiser zum Futter für die Neulinge soll erstmals ausreichend quantitativ beschrieben und die Duftmarken selbst chemisch analysiert und ihre Wirkungsweise in Verhaltensversuchen untersucht werden. Ein wesentlicher Teil der Projektarbeit muß in Brasilien in Kooperation mit Professor R.Zucchi (Universität von Sao Paulo, Ribeirao Preto) durchgeführt werden. Die chemischen Analyse der Duftmarken wird in Zusammenarbeit mit einschlägig erfahrenen Spezialisten erfolgen: Dr. M. Ayasse (Universität Wien) und Professor W. Francke (Universität Hamburg).

Stachellose Bienen (Meliponini) sind tropische und subtropische Bienen, die als hoch soziale Insekten unterschiedliche Wege zur effektiven Ausbeutung von Nahrungsquellen beschreiten. Sammelbienen informieren Nestgenossinnen über wertvolle Ressourcen und veranlassen sie, sich am Sammeln für die Kolonie zu beteiligen. Im Projekt P14328 ging es um "recruitment communication" bei stachellosen Bienen. Die Versuche zum Verhalten wurden in Zusammenarbeit mit Professor R. Zucchi an der Universität von São Paulo in Ribeirao Preto, Brasilien, durchgeführt. Die Futtersuche und das damit verbundene Kommunikationsverhalten folgen einem von zwei Mustern. Während die Sammelbienen der "Melipona Gruppe" innerhalb des Nestes kommunizieren und rekrutieren, legen Vertreter der "Trigona Gruppe" Duftpfade außerhalb des Nestes an, um den Rekruten damit den Weg zum Futter zu zeigen. Unsere Forschung konzentrierte sich entsprechend auf Kommunikation (i) im Nest (M. seminigra) und (ii) außerhalb des Nestes (Scaptotrigona depilis). (i) Eine kritische Frage ist noch immer, ob stachellose Bienen wie Melipona ähnlich wie die Honigbiene mit ihrer Tanzsprache symbolisch kommunizieren, um die Position der Futterquelle anzugeben. Nach unseren Befunden ist dies nicht der Fall. Trotz gegenteiliger Behauptungen in der Literatur wissen wir noch immer nicht, wie die Position des Futters bei Melipona und Verwandten angezeigt wird. Unser Augenmerk galt deshalb insbesondere den vibratorischen Signalen (auch als Luftschall meßbar), welche die Sammlerin bei der Übergabe des Futters an Bienen im Nest mit der Brustmuskulatur erzeugt. Frühere eigene Untersuchungen hatten bereits das Fehlen einer Korrelation zwischen der Futterposition und der zeitlichen und spektralen Struktur dieser Signale gezeigt. Nun stellte sich heraus, daß die Vibrationen stark von der Qualität (Zuckerkonzentration) des Futters abhängen. Weiterhin ließ sich die Fähigkeit der Sammlerinnen nachweisen, den "visual flow" zur Abschätzung der geflogenen Distanz zu nutzen. Jüngste Experimente zeigen jedoch, daß der "visual flow" nicht dazu benützt wird, die Entfernung zur Futterquelle in Form der vibratorischen Signale zu codieren. Chemisches Markieren der Futterquelle hilft den Rekruten, diese zu finden. Die entsprechenden Pheromone werden in einer neu beschriebenen Drüse im Bein produziert und am Tarsus abgegeben, aber nicht von der Tarsaldrüse sezerniert, wie bisher bei anderen Bienen angenommen. (ii) Bei der "Trigona Gruppe" ist die Kommunikation noch spärlicher untersucht als bei der "Melipona Gruppe". Über die Duftpfade ist nur wenig bekannt. Unsere Befunde sind folgende. Die Duftpfadarten rekrutieren sehr erfolgreich und ihre Lokalisation der Futterquelle ist sehr genau. Der Erfolg des Rekrutierens scheint dem der Honigbiene keineswegs nachzustehen. Neben den Duftpfadpheromonen werden andere Pheromone zur Markierung der Futterquelle eingesetzt. Und: Für das Markieren des Duftpfads gebrauchen die Sammelbienen nicht ihre Mandibeldrüsen, wie bislang vermutet, sondern ihre Labialdrüsen.