Königinnenpheromon bei primitiven Bienen entdeckt

Der eusoziale Bienenstaat zeichnet sich durch strenge Arbeitsteilung aus: Während die Königin für die Eiablage zuständig ist, übernehmen die meist sterilen Arbeiterinnen Aufgaben beim Nestbau, in der Brutpflege und Futtersuche. Von Arten mit hoch entwickeltem Sozialverhalten wie der Honigbiene ist bekannt, dass Königinnen das Verhalten und die Fruchtbarkeit ihrer Arbeiterinnen mit spezifischen Duftstoffen ("Pheromonen") steuern. Nun konnten Manfred Ayasse und Iris Steitz von der Universität Ulm erstmals zeigen, dass Königinnenpheromone auch das Sozialleben primitiver staatenbildender Insekten wie der Furchenbiene beeinflussen. Allerdings unterscheidet sich die chemische Zusammensetzung dieses Königinnenpheromons von höheren Insekten, was Rückschlüsse auf die komplexe Evolution des Königinnenpheromons zulässt. 

Ulmer Biologen untersuchen potenzielle Königinnenpheromone bei Furchenbienen.
Bild: Andreas Hasselböck

Die reproduktive Arbeitsteilung und das Kastenwesen gelten als Grundlage des evolutionären Erfolgs eusozialer Insekten wie Bienen, Wespen oder Ameisen. Aus früheren Studien ist bekannt, dass Arten mit höher entwickeltem Sozialverhalten ihr Zusammenleben über chemische Kommunikation organisieren. Eine Schlüsselrolle spielen dabei Königinnenpheromone, die insbesondere die Reproduktionsfähigkeit der Arbeiterinnen hemmen. Von primitiv eusozialen Arten wurde hingegen angenommen, dass die Königin ihre Arbeiterinnen durch aggressives Verhalten an der Fortpflanzung hindert. Allerdings ist das Sozialverhalten dieser Insekten, die in kleinen, einjährigen Kolonien zusammenleben und deren Königin sich äußerlich kaum von den Arbeiterinnen unterscheidet, noch nicht ausreichend untersucht. Diese Forschungslücke wollen Biologinnen und Biologen des Ulmer Instituts für Evolutionsökologie und Naturschutzgenomik schließen.

Bei der primitiv eusozialen Furchenbiene (Lasioglossum malachurum) haben sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die Suche nach möglichen Königinnenpheromonen gemacht. "Diese Bienenart ist besonders gut als Modellorganismus geeignet, da die chemischen Substanzen auf ihrer Körperoberfläche bereits ausreichend untersucht und identifiziert sind", erklärt Iris Steitz. Eine vergleichende chemische Analyse des Duftprofils von Furchenbienen-Königinnen und -Arbeiterinnen ergab Unterschiede in der Menge sogenannter makrozyklischer Laktone. Zudem variierte die Menge kutikulärer Kohlenwasserstoffe, die die Haut der Insekten bedecken sowie primär vor Austrocknung schützen, und die bei vielen höher entwickelten Arten als Königinnenpheromone dienen.

Das Sozialleben der Furchenbiene zeichnet sich durch reproduktive Arbeitsteilung aus.
Bild: Prof. Manfred Ayasse

Welche Mischung das charakteristische Duftprofil einer Furchenbienen-Königin ausmachen könnte, haben die Forschenden im Experiment untersucht. Dazu haben sie die Situation in den Erdnestern simuliert: Zwei Arbeiterinnen aus dem gleichen Nest wurden in einen durchsichtigen Schlauch gesetzt, um ihr Verhalten beobachten zu können. Danach wurde je eine der Bienen mit dem Original-Duftstoff einer Königin beziehungsweise mit synthetischen Mischungen aus kutikulären Kohlenwasserstoffen oder makrozyklischen Laktonen behandelt. "Durch diese Geruchsmanipulation konnten wir das Verhaltensrepertoire von Arbeiterinnen beobachten, die ihrer Königin im Nest begegnen. Die typische Reaktion besteht aus unterwürfigen, sich zurückziehenden Bewegungen", beschreibt Professor Manfred Ayasse. Dieses Verhaltensmuster zeigte sich besonders deutlich, wenn die jeweils andere Arbeiterin mit dem originären Duftstoff einer Königin oder mit einer synthetischen Mischung aus makrozyklischen Laktonen behandelt worden war. Kutikuläre Kohlenwasserstoffe alleine lösten hingegen keine typischen Reaktionen bei den nicht behandelten Arbeiterinnen aus, sie fungieren offenbar lediglich als chemischer Hintergrund des Königinnenpheromons der Furchenbiene.

Inwiefern das nun identifizierte Königinnenpheromon tatsächlich die Reproduktionsfähigkeit der Arbeiterinnen beeinflusst, haben die Forschenden in einem zweiten Experiment untersucht. Dazu wurden Arbeiterinnen ohne Königin in künstliche Nester gebracht, in die verschiedene, bei Königinnen gefundene Duftmischungen geleitet wurden. Als die Biologen nach sieben Tagen die Eierstock-Aktivität der Arbeiterinnen untersuchten, zeigte sich, dass diese vor allem dann reduziert war, wenn makrozyklische Laktone in das Nest gelangt waren. "Insgesamt lässt sich feststellen, dass die von uns identifizierten Königinnenpheromone aus makrozyklischen Laktonen bei Arbeiterinnen der Furchenbiene unterwürfiges Verhalten auslösen und deren Eierstock-Aktivität deutlich reduzieren", resümiert Steitz.

Somit ist den Forschenden wohl erstmals der Nachweis eines Königinnenpheromons bei weniger komplexen eusozialen Arten gelungen. Anders als die meisten bisher bekannten Duftprofile, die bei Königinnen von Arten mit höher entwickeltem Sozialverhalten gefunden wurden, gehört dieses jedoch nicht zur Substanzklasse der kutikulären Kohlenwasserstoffe. "Die meisten bisher publizierten Studien ließen vermuten, dass kutikuläre Kohlenwasserstoffe generell bei allen sozialen Insekten zu Königinnenpheromonen evolviert sind. Unsere Studie stellt diese Annahme in Frage und zeigt ein viel komplexeres Bild der Evolution", so Ayasse. Daher seien weitere vergleichbare Studien an weniger hoch entwickelten eusozialen Insektenarten wünschenswert.

Text: Annika Bingmann

20 unglaubliche Fakten über Bienen

1. Die Honigbiene gibt es schon seit Millionen von Jahren.
2. Honigbienen, wissenschaftlich Apis mellifera genannt, was "Honig sammelnde Biene" bedeutet, sind umweltfreundlich und als Bestäuber lebenswichtig.

3. Ist es das einzige Insekt, das Nahrung produziert, die auch Menschen essen.
4. Honig ist das einzige Lebensmittel, das alle lebensnotwendigen Substanzen enthält - inklusive Enzyme, Vitamine, Mineralstoffe und Wasser. Es ist zudem das einzige Lebensmittel mit Pinocembrin, einem Antioxidant, das die Denkfähigkeit anregt.
5. Honigbienen haben sechs Beine, zwei Facettenaugen, die aus Tausenden kleinen Linsen zusammengesetzt sind (eines auf jeder Kopfseite), drei einfache Augen auf der Oberseite des Kopfes, zwei Paar Flügel, einen Nektarmagen und einen Bauch.
6. Honigbienen verfügen über 170 Geruchsrezeptoren, gegenüber nur 62 bei Fruchtfliegen und 79 bei Moskitos. Ihre außergewöhnliche Riechfähigkeit ist so präzise, dass die Tiere Hunderte verschiedene Blumenarten unterscheiden können und darüber bereits aus einigen Metern Entfernung einschätzen können, ob die Blüten Pollen oder Nektar tragen.
7. Der Flügelschlag einer Honigbiene ist unglaublich schnell, etwa 200 Schläge pro Sekunde. Die Bewegungen sorgen auch für das berühmte Summen. Eine Honigbiene kann ohne Nahrungsaufnahme knapp zehn Kilometer weit fliegen, ihre Höchstgeschwindigkeit liegt bei 25 km/h.
8. Eine Arbeiterin produziert in ihrem Leben im Durchschnitt etwa 5,6 Gramm Honig.
9. Für ein Kilogramm Honig muss ein Volk knapp 145.000 Kilometer zurücklegen. Das entspricht drei Erdumrundungen.
10. Für eine Erdumrundung würde eine Biene 28 Gramm Honig benötigen.
11. Auf einem Sammelflug besucht eine Arbeiterin 50 bis 100 Blüten.
12. Das Gehirn einer Biene ist oval und misst ungefähr die Größe eines Sesamkorns. Dennoch hat es bemerkenswerte Lernkapazitäten, ein hohes Erinnerungsvermögen und komplexe Mathematikfähigkeiten, die es der Biene ermöglichen, Reisedistanzen und Sammelwahrscheinlichkeiten vorauszuberechnen.
13. Ein Bienenstaat besteht je nach Jahreszeit aus 20.000 bis 60.000 Honigbienen und einer Königin. Die Arbeit wird ausschließlich von Arbeiterinnen erledigt, deren Lebensspanne in etwa sechs Wochen beträgt.

14. Die Königin wird bis zu fünf Jahre alt. Ihre Hauptaufgabe ist es, die Waben mit Eiern zu befüllen. In den Sommermonaten muss sie bis zu 2.500 Eier pro Tag legen, um dem Volk zu seiner maximalen Stärke zu verhelfen. In ihrer Entscheidung liegt es, ob sie männliche oder weibliche Eier legt. Wenn sie ihre Spermienvorräte angreift, entwickelt sich eine weibliche Made, aus unbefruchteten Eiern werden Drohnen. Mit anderen Worten, die männlichen Nachkommen verfügen ausschließlich über Gene ihrer Mutter.
15. Drohnen sind größer als ihre Schwestern, verfügen über keinen Stachel und arbeiten nicht. Ihr einziger Lebenszweck ist die Paarung mit einer Königin, die sie nicht überleben. Vor dem Winter oder bereits, wenn das Futter knapp wird, werfen die Arbeiterinnen die Drohnen aus dem Stock.

16. Jedes Volk hat einen einzigartigen Duft, über den die Bienen ihre Kolleginnen identifizieren.
17. Arbeiterinnen stechen nur, wenn sie sich bedroht fühlen. In den meisten Fällen sterben sie danach. Auch Königinnen verfügen über einen Stachel, sie verlassen aber den Stock nach ihrem Jungfernflug nicht mehr und würden sich nicht an der Verteidigung des Stocks beteiligen. Schätzungsweise 1.100 Stiche wären bei Menschen tödlich.
18. Die Arbeiterinnen legen aus Wachs Waben mit sechseckigen Zellen an, in denen Honig produziert wird, den sie aus Blütennektar gewinnen. Um ein Pfund Wachs herzustellen, benötigen sie zwischen sechs und acht Pfund Honig als Nahrung.
19. Die Kommunikation läuft über Tanzen ab. Verschiedene Bewegungen stehen für Zeit, Strecke und Himmelsrichtungen.
20. Im Winter lebt das Volk von dem im Sommer eingetragenen Honig. Die Bienen bilden eine Traube, um die Königin und sich selbst bei etwa 37° Celsius warm zu halten.

Quelle: beesinfo.info

Umfrage für Seminararbeit

Der Eichenauer Schüler Matthias Hausen bittet Imker aus dem Großraum München um Teilnahme an einer Umfrage für seine Seminararbeit "Auswirkungen des Klimawandels auf die Bienen". Bis 6. September können Imker noch einen Online-Fragebogen dazu ausfüllen:

Link zum Fragebogen  

Mit Hilfe von Wetterdaten will der 17-Jährige dann ermitteln, welche Folgen der Klimawandel auf die Bienen haben wird. Das Ergebnis der Arbeit für das Rhabanus-Maurus-Gymansium in St. Ottilien wird auch hier auf dem Blog veröffentlicht.

Also nehmt bitte noch zahlreich an der Befragung teil, damit die Berechnungen auf einer guten Datenbasis fußen. Dauert etwa fünf Minuten.

Bienenfilm in Zeitlupe

...mit beeindruckenden Bildern und ein paar (englischen) Infos.

Danke an Michael Sutton!

Nach Brand in Notre-Dame Honig mit Blei belastet

Nach dem Brand der Kathedrale von Notre-Dame in Paris ist der Honig in weiten Teilen der französischen Hauptstadt mit Blei belastet. Die Sommerernte nach dem Großfeuer im April 2019 sollte deshalb nicht in Umlauf gebracht werden, wie das Pacific Center for Isotopic and Geochemical Research der Universität von British Columbia/PCIGR meldete, dessen Wissenschaftler den Honig von 36 Imkern auf Schwermetalle hin untersucht haben, deren Völker in Stadtvierteln stehen, über die die Rauchwolke hinweggezogen war.

Während der gesamte Pariser Stadthonig innerhalb der zulässigen EU-Grenzwerte für den sicheren Verzehr lag, wies Honig aus Bienenstöcken in Windrichtung des Notre-Dame-Feuers eine Bleikonzentration auf, die mindestens dreifach höher lag als vor dem verheerenden Brand. Gegenüber Honig aus anderen Stadtteilen oder vom Land betrug die Konzentration mindestens das Vierfache. Als Ursache für die erhöhte Bleibelastung könne ganz klar der Rauch ausgemacht werden, weil die Wetterlage in der Nacht des Feuers eindeutig gewesen sei, erklärte Kate Smith, Hauptautorin der Studie und Doktorandin am PCIGR.

Die Forscher hatten den nach dem Großbrand gesammelten Honig mit einer Honigmischung aus Pariser Stadthonigen von 2018 und mit Proben aus der Region Auvergne-Rhône-Alpes von 2017 verglichen. Die höchste Bleikonzentration, 0,08 Mikrogramm pro Gramm, wurde in einer Probe aus einem Bienenstock gefunden innerhalb von fünf Kilometern westlich der Kathedrale. Der Pariser Honig vor dem Brand hatte 0,009 Mikrogramm Blei pro Gramm, und Honig aus den Rhône-Alpes hatte 0,002 bis 0,009 Mikrogramm Blei pro Gramm. Der maximal zulässige Bleigehalt in der EU beträgt 0,10 Mikrogramm pro Gramm für Sirupe, Süßstoffe und Säfte.

Tonnen von Blei in Dach und Turm der Kathedrale

Blei war während der Bauzeit von Notre-Dame, die bis ins 12. Jahrhundert zurückreicht, ein in Paris verbreitetes Baumaterial. Das Dach und der Turm der Kathedrale enthielten mehrere hundert Tonnen Blei. Während das meiste davon einfach im Feuer schmolz, erreichten einige Flammen Temperaturen, die hoch genug waren, um verschiedene Bleioxide zu aerosolisieren, und geschätzte 180 Tonnen Blei bleiben in den Trümmern zurück. Sie konnten nicht extrahiert und gezielt entsorgt werden.

"Die Tatsache, dass der Notre-Dame-Turm mit Blei beladen war, war eine absolut einzigartige Forschungsmöglichkeit", sagte Co-Autor Dominique Weis, Direktor des PCIGR. "Wir konnten zeigen, dass Honig auch bei einem akuten Verschmutzungsereignis wie dem Notre-Dame-Brand ein hilfreicher Indikator für Umweltverschmutzung ist." An sich sei dies allen vorher klar gewesen, da erhöhte Mengen an Blei in Staub und Erde nachgewiesen wurden, die in der Windrichtung des Feuers untersucht wurden. Aber durch die Studie sei nun auch bewiesen, dass erhöhte Mengen an Blei im Honig waren. - Ein weiterer Beleg, dass belasteter Honig als Indikator für Umweltschäden im Sammelgebiet der Bienen gelten müsse. Da Bienen in einem Umkreis von zwei bis drei Kilometern um ihren Stock herum sammeln, könne Honig eine nützliche Momentaufnahme der Umwelt liefern. Während die Bienen Futter suchen, sammeln sie Staub und Partikel aus der Luft und den Pflanzen, die auch in den Honig gelangen.

Bienenstöcke auf dem Dach der Sakristei von Notre-Dame

Geschmolzenes Blei, das beim Feuer aus der Wand ausgetreten war

Für die Studie hatten Smith und Weis mit den Pariser Berufsimkern von Beeopic zusammengearbeitet, die etwa 350 Bienenstöcke im ganzen Stadtgebiet verwalten. Aus allen wurden Proben entnommen, die dann im Reinraublabor des PCIGR analysiert wurden. Die Studie gilt als erste Schwermetallanalyse von Honig aus einer Megacity. In früheren Forschungsarbeiten hatten Smith und Weis bereits Schwermetallanalysen an Honig aus sechs Stadtteilen von Vancouver mit dem Ziel vorgenommen, Bienen und ihre Produkte als Frühindikatoren von Umweltschäden heranzuziehen. 

Quelle: Universität von British Columbia, https://news.ubc.ca/2020/07/29/lead-released-in-notre-dame-cathedral-fire-detected-in-parisian-honey/

Praxisleitfaden zu Amerikanischer Faulbrut

Das zum Niedersächsischen Landesinstitut für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit/Laves gehörende Bieneninstitut Celle hat einen ausführlichen Leitfaden zur Amerikanischen Faulbrut herausgegeben. Die Autoren, Dr. Otto Boecking und Dr. Pia Aumeier, haben gut drei Jahre lang daran gearbeitet, um Imkern sowohl das Erkennen der ersten Symptome als auch die Behandlung ihrer befallenen Völker zu ermöglichen.

Unter diesem Link kann man das ausführliche PDF-Dokument kostenlos herunterladen. Und denkt daran: Diese Seuche ist anzeigepflichtig! Vorbeugen sollten Imker außerdem, indem sie bei ihren Kunden, Freunden und Bekannten dafür werben, dass kein gepanschter Honig gekauft wird oder wenigstens die Gläser mit dem verseuchten Zuckerwasser aus den USA nur gut gespült in die Glassammlung gegeben werden...

Jugendchor ConTakt hat verstanden...

... dass wir Bienen für unser Leben brauchen. Der Klangkörper hat das Lied zur Unterstützung von #DeutschlandSummt aufgenommen. - Und das Lied von Johanna Jarzina ist nicht nur schön, sondern auch noch soooo wahr!

Auch die Bebilderung ist echt gelungen. Vielen Dank dafür.

Faulbrut-Sperrbezirk Eichenau aufgehoben

Das Veterinäramt Fürstenfeldbruck hat eine gute Nachricht zurückgehalten: Der Sperrbezirk nach Auftreten der Amerikanischen Faulbrut in Eichenau und Emmering ist wieder aufgehoben worden. Das hat uns heute eine Mitarbeiterin telefonisch versichert, als wir uns nach wochenlanger Funkstille der Behörde über den Stand der Dinge erkundigt haben. Damit dürfen wir Imker unsere Völker wieder nach Belieben zwischen unseren Standorten hin- und herbewegen.

Petition "Schützt die Biene vor Gentechnik"

Die Aurelia Stiftung in Berlin, die sich für den Artenschutz - vor allem von Insekten - einsetzt, hat eine Petition gestartet, um Bienen vor Gentechnik zu schützen. Es wird von mehreren Umwelt- und Imkerorganisationen unterstützt, so auch vom Berufsimkerbund und dem Naturschutzring.

Mit dem Argument, die Bienen schützen zu wollen, greifen Forscher in deren Erbgut ein. Beim Genome Editing soll beispielsweise mit genveränderten Darmbakterien in das Immunsystem der Honigbiene eingegriffen werden, um sie vor Krankheiten zu schützen. Andere Wissenschaftler arbeiten daran, das Erbgut der Biene mit der Genschere CRISPR/Cas resistenter gegen Pestizide zu machen. Die Überlegungen gehen sogar so weit, Bienen gentechnisch so zu manipulieren, dass sie durch gezieltes Ein- und Ausschalten von Genen zur Bestäubung auf ausgewählte Felder gelenkt werden können. Dieser Gene Drive genannte Mechanismus könnte aber auch ganze Arten auslöschen.

Als offenstes aller landwirtschaftlichen Produktionssysteme ist die Imkerei besonders von der neuen Gentechnik betroffen. Vor dem Hintergrund aktueller Versuche mit gentechnisch veränderten Darmbakterien zur Bekämpfung von Bienenkrankheiten warnte unter anderem Randolf Menzel: „Da Bakterien außerordentlich schnell mutieren, lässt sich nicht ausschließen, dass sie ihre Wirkungen auf andere Tiere und den Menschen übertragen. Welche Auswirkungen damit verbunden sein können, ist nicht vorherzusehen. Aus diesen Gründen halte ich die Anwendung dieser Methode außerhalb des Labors für nicht verantwortbar.“

Zur Teilnahme an der Petition!

Die konkreten Forderungen der Petition sind auf den Punkt gebracht:
Schützt die Biene vor Gentechnik.
Das Gentechnik-Grundsatzurteil des EuGH darf nicht dereguliert werden.
Keine Freisetzungen gentechnisch veränderter Organismen, deren Ausbreitung nicht zuverlässig kontrolliert werden kann.
Keine Freisetzung von Gene-Drive-Organismen gemäß der Resolution des Europäischen Parlaments.

Honigernte im Frühjahr

Das Bieneninstitut im nordrhein-westfälischen Mayen hat die Umfrage zur Frühjahrsernte von Honig in diesem Jahr in seinem aktuellen Infobrief veröffentlicht. Demnach wurden im Schnitt 15,7 kg je Volk geschleudert - eingerechnet der 10,8 Prozent jener Imkereien, die aus verschiedenen Gründen nicht geerntet hatten. Ohne diese Imkereien liegt der Durchschnittsertrag bei 17,4 kg je Volk.

Die besten Ergebnisse erzielten Imker in der Mitte Deutschlands, grob gesagt in Thüringen und Sachsen-Anhalt. Den geringsten Ertrag verbuchten weite Teile Bayerns.