Flight performance of artificially reared honeybees (Apis mellifera)

Abstract

Artificially reared larvae are an ideal model for experiments involving brood diseases or testing pesticides. Because conditions during larval development can influence the general performance of adult honeybees, we created an evaluation method for the viability of artificially reared honeybees. We compared the flight performance of honeybees artificially reared in the laboratory with that of their sisters naturally reared in the colony. Fresh and dry weight, wing surface area, flight speed, flight duration, and distance covered by honeybee workers after feeding defined amounts of different sugar solutions were measured during tethered flight in a roundabout. Our results demonstrate that after artificial rearing, adult honeybees at the natural age of flight exhibit similar flight performances to their naturally reared sisters. The naturally reared honeybees, however, attained higher maximum flight speeds when fed energy-rich 2molar glucose solution.

Zusammenfassung

Honigbienen können im Labor künstlich aufgezogen werden. Dazu werden Larven aus Brutwaben in Plastikschälchen übersiedelt und die umfassende Brutpflege der Ammenbienen im Stock durch wenige definierte Fütterungen ersetzt sowie die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit genau reguliert. Diese Methode ermöglicht es nun standardisierte Untersuchungen über die Auswirkungen von Chemikalien wie Pflanzenschutzmitteln oder Infektionen mit Krankheitserregern durchzuführen, ohne gesamte Völker in Kontakt mit den Schadstoffen oder Erregern zu bringen. Wir haben erstmals die Qualität von Arbeiterinnen die mit Hilfe dieser Technik aufgezogen wurden anhand ihrer Flugleistung in einem Karussell analysiert und mit der Leistung ihrer natürlich aufgezogener Schwestern verglichen (Abb. 1). Die durchschnittliche Fluggeschwindigkeit im Karussell betrug etwa 1 m/s und die maximale Fluggeschwindigkeit 1,4 m/s (Tab. I). Diese unterschieden sich bei künstlich und natürlich aufgezogenen Bienen nicht, wenn 10 μL einer 1-Molaren Glukoselösung gefüttert werden. Bei Fütterung von hochenergetischer 2-Molarer Glukoselösung flogen die Kontrollbienen, nicht aber die künstlich aufgezogenen, schneller als mit 1-Molarer Glukoselösung nämlich mit 1,2 m/sec Durchschnittsgeschwindigkeit. Die Maximalgeschwindigkeit (1,6 m/s) der Kontrollbienen war bei dieser Fütterung auch höher als die der künstlich aufgezogenen (1,4 m/s, Tab. I).

Ein guter Indikator für die Qualität der Larvalernährung ist das Gewicht der Arbeiterinnen, und wir fanden, dass das Trockengewicht bei den von uns künstlich aufgezogenen Bienen niedriger als bei den Kontrollbienen war. Wir konnten auch zeigen, dass dieser Unterschied vor allem in einem leichteren Thorax, in dem sich die Flugmuskulatur befindet, der künstlich aufgezogenen Bienen begründet ist (Abb. 2). Außerdem fanden wir schwache Unterschiede in den Flächen der Vorder- und Hinterflügel: wiederum waren die der künstlich aufgezogenen etwas kleiner als die der Kontrollbienen.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass künstlich aufgezogene Bienen das Alter von Sammlerinnen (über 20 Tage) erreichen können. Trotz eines etwas leichteren Thoraxgewichtes, in dem sich die Flugmuskulatur befindet, und etwas kleinerer Flügel zeigten sie annähernd ähnliche Flugleistungen wie natürlich aufgezogene Honigbienen.