Das Speichelsekret der Wespenlarven und seine biologische Bedeutung

Zusammenfassung

• 1. Wespenlarven werden von den Imagines durch Tastsignale zur Abgabe ihres Labialdrüsensekrets veranlaßt. Die chemische Zusammensetzung dieser Flüssigkeit und ihre biologische Bedeutung wurden untersucht.

• 2. Der wäßrige Larvenspeichel enthält bei Vespa vulgaris neben Aminosäuren und Eiweiß durchschnittlich 9% Zucker (Trehalose+ Glucose). Einen ähnlich hohen Kohlenhydratgehalt weisen die Sekrete von Vespa germanica und Vespa crabro auf. Die Zuckerkonzentration des Speichels ist rund viermal so groß wie die der Larvenhämolymphe. Der Aminosäuren- und Eiweißstickstoffgehalt beträgt dagegen nur ein Fünftel der entsprechenden Mengen im Blut. Harnsäure und Ammoniak sind nur in sehr geringen Mengen vorhanden. An Ionen liegen neben Ammonium- vor allem Phosphat- und Kaliumionen vor. Im Sekret finden sich eiweiß- und kohlenhydratspaltende Enzyme.

• 3. Die Speichelzusammensetzung ist unabhängig von Alter, Geschlecht und späterer Kaste der Larven.

• 4. Durch Markierungsversuche mit ³²P konnte nachgewiesen werden, daß das Sekret von den adulten Wespen häufig aufgenommen und von diesen an andere Imagines und auch an Larven weitergegeben wird. Hauptkonsumenten des Speichels sind die Arbeiterinnen, vor allem ältere Wespen.

• 5. Das Sekret wird wegen seines Zuckergehalts gefressen und besitzt keine besonderen Attraktivstoffe.

• 6. Durch den Larvenspeichel werden keine Brutpflegereaktionen stimuliert.

• 7. Während Jungarbeiterinnen und Geschlechtstiere widerstandsfähiger gegen Hunger sind, sterben Flugwespen bei Nahrungsentzug innerhalb weniger Tage. Erhalten solche Tiere jedoch von Larven Speichelsekret, so überleben sie die Hungerbelastung.

• 8. Der respiratorische Quotient von ruhenden und sich bewegenden Arbeiterinnen beträgt rund 1. Dies weist auf eine Ausnutzung von Kohlenhydraten hin. Ruhende Arbeiterinnen verbrauchen durchschnittlich 50 γ Glucose pro Stunde, sich langsam bewegende Tiere 150 γ. Somit kann eine Wespe von dem mittleren Kohlenhydratgehalt eines Mikroliters Speichel bis zu 1,8 Std leben. Mit der Zuckermenge, die eine große Larve durchschnittlich bei einmaliger Sekretabgabe liefert, kann die Imago ihren Ruhestoffwechsel etwa einen halben Tag bestreiten.

• 9. Die biologische Bedeutung des Speichelsekrets wird diskutiert. Neben der ursprünglichen Funktion als Speichel zur Aufbereitung der Larvennahrung hat das Sekret wichtige soziale Aufgaben für das gesamte Volk. Durch häufige Aufnahme der Nährflüssigkeit durch die Imagines und ihre Weitergabe bis zurück an die Larven selbst wird ein ständiger Futterfluß im Nest erreicht. Dadurch können alle Tiere des Volks gleichmäßig ernährt werden. Bei Nahrungsmangel im Wespennest stellt der reichlich fließende Larvenspeichel eine Futterreserve dar, von der die Imagines mehrere Tage leben können.

• 10. Erste Ergebnisse über Vorkommen und Zusammensetzung von Larvensekreten bei Ameisen werden berichtet.

Summary

• 1. Wasp larvae can be stimulated with touch signals given by the imagines for releasing their labial gland contents. Chemical composition of this fluid and its biological significance are investigated.

• 2. The aqueous larval saliva of Vespa vulgaris contains in addition to amino acids and proteins on the average 9% sugar (trehalose and glucose). The carbohydrate concentrations in the secretion of Vespa crabro and Vespa germanica are of similar magnitude. The concentration of sugar in the saliva is about four times as much as that in the larval haemolymph. The contents of amino acids and proteins however are only one fifth of the corresponding quantities in the blood. Uric acid and ammonia can be found only in low concentrations. Besides ammonium the main ion contents are potassium and phosphate ions. The secretion contains proteolytic and carbohydrate splitting enzymes.

• 3. The saliva composition is independent of age, sex and later castes of the larvae.

• 4. By tracer experiments with ³²P it could be shown, that the secretion is frequently taken up by the adult wasps and transferred to other imagines and also to the larvae. The main consumers are worker wasps, mainly the older ones.

• 5. The secretion is eaten because of its sugar content. It possesses no special attractive substances.

• 6. Brood care reactions are not stimulated by the fluid.

• 7. While the young worker wasps and reproductives are more resistent toward starving, foragers starve within few days. However when getting saliva from the larvae they survive.

• 8. The respiratory quotient of resting and moving workers is about 1. This indicates carbohydrate utilization. Resting worker wasps need on the average 50 γ glucose per hour, those in slow motion 150 γ. With the sugar contents from one microliter saliva a worker wasp is able to live up to 1,8 hours. With the quantity of sugar which a large larva releases on the average, when being milked one time, the imago can defray its resting metabolism for half a day.

• 9. The biological function of the larva secretion is discussed. In addition to the original function as saliva for preparing the larval food, the fluid has important social purposes for the whole colony. By frequent uptake of the nutritive fluid by the imagines and its transport back to the larvae again, a constant food stream is reached in the nest. In this way all members of the colony are steadily nourished. When the society is lacking food, the plentifully flowing saliva of the larvae represents a food reserve, from which the imagines can live for some days.

• 10. First results concerning occurence and composition of larval secretions in ants are reported.