A new device for continuous temperature measurement in brood cells of honeybees (Apis mellifera)

Abstract

Nest temperature in honeybees is a crucial factor for brood development since it influences the task specialization of adult workers. Accurate and reliable data on temperature distributions are hence of major interest to understand colony function. We present a new device for temperature measurements in brood cells of honeybee combs. The instrument allows for a continuous temperature recording at the bottom of 768 brood cells. In contrast to previous techniques, we can record the complete temperature history of individual developing larvae under natural conditions in the hive. The device consists of a dense grid of thermistors connected to a computer for the recording and display of the temperature data. Software is provided to graphically display the temperature profile across the comb in false colors.

Zusammenfassung

Die Nesttemperatur ist bei Honigbienen ein entscheidender Faktor für die Entwicklung der Brut. Sie schwankt zwischen 32 °C und 36 °C bei einem Mittel von etwa 34,5 °C. Die Arbeiterinnen regulieren die Temperatur im Stock, indem sie durch Aktivierung ihrer Flugmuskulatur Wärme erzeugen oder durch Fächeln und Verdunstung von Wasser das Brutnest kühlen. Obwohl die Abweichungen von der mittleren Brutnesttemperatur gering sind, beeinflusst die Entwicklungstemperatur zahlreiche Eigenschaften der späteren adulten Tiere, darunter ihre Fähigkeiten zu lernen, ihre Entwicklungsge-schwindigkeit von Innendienst- zu Außendiensttätigkeiten sowie ihr Tanzverhalten. Um die Organisation der Kolonie und die Arbeitsteilung zwischen den Individuen besser zu verstehen, ist es daher von großem Interesse, die räumliche und zeitliche Temperaturverteilung im Brutnest aufnehmen zu können.

Wir stellen hier ein neues Gerät zur Temperaturmessung in den Brutzellen von Bienenwaben vor. 256 Temperatursensoren wurden auf einem 15 × 15 cm großen Raster angeordnet und liefern fortlaufend Temperaturwerte für 768 Zellen einer Testwabe (Abb. 1A). Die Messfühler ragen durch die Frontscheibe der Plexiglasbox, welche die Leiterplatte enthält (Abb. 1B) und berühren die Mittelwand der sich davor befindenden Testwabe. Das Ansteuern der Sensoren und die Temperaturdatenerfassung erfolgt über einen Personal Computer. Die aufgenommenen Temperaturen werden durch eine Software grafisch dargestellt, die auch wichtige Kenngrößen wie Durchschnittstemperaturen mit Standardabweichung über die Zeit, minimale und maximale Temperaturen und die Anzahl der Zellen in einem vorgegebenen Temperaturbereich ermittelt (Abb. 3A).

In einem empirischen Test des Gerätes haben wir im Bienenstock individuelle Temperaturprofile der sich entwickelnden Brut aufgenommen. Wir konnten höhere und konstantere Temperaturen im Zentrum des Brutnestes als in dessen Randbereichen feststellen (Abb. 4). Die auf der Rückseite der Wabe gemessenen Temperaturen waren dabei im Mittel um 1,4 °C niedriger als die Temperaturen der Vorderseite, in der sich die Brut entwickelte. Das hier vorgestellte Gerät ermöglicht es zum ersten Mal unter fast natürlichen Umständen innerhalb des Stockes, komplette Aufnahmen der Entwicklungs-temperaturen vom Eistadium bis zum Schlupf auf der Ebene von Individuen durchzuführen.