Mating flight duration of Apis mellifera queens: As short as possible, as long as necessary

Abstract

Polyandry in queen honey bees (Apis mellifera) prolongs the duration of nuptial flights which increases costs and risks. Under conditions of limited drone numbers the hypothesis was tested whether or not there is a threshold for successful mating during mating flight. In 29 queens we found a significant negative correlation between mating flight duration and number of spermatozoa in the spermatheca (Pearson r = −0.38, P = 0.04). This negative correlation supports the idea that queens continuously get information on her mating success during flight and return to the colony as soon as they have met a sufficient number of drones. In case of normal availability of drones queens fly from 10 to 30 minutes, so we compared 2 groups of queens (flight duration less than 30 versus more than 30 minutes). Sperm numbers differed significantly between the two groups (3.0 ± 0.77 and 1.1 ± 1.04 million, Wilcoxon, P < 0.001). These results further indicate that queens monitor mating success during flight.

Zusammenfassung

Die Mehrfachpaarung der Bienenkönigin führt zu einer Verlängerung des Paarungsfluges. Dadurch steigen die „Kosten“ und vor allem auch die Risiken des Paarungsfluges erheblich und einer Optimierung der Flugdauer im Sinne eines Selektionsvorteils kommt zweifelsfrei eine wesentliche evolutive Bedeutung zu.

Wir haben in einem Gebiet, in dem die Anzahl der vorhandenen Drohnen auf 2500 experimentell vermindert war, die Frage untersucht, ob Königinnen den Paarungserfolg überwachen und heimkehren, sowie die Schwelle für erfolgreiche Paarungen erreicht ist. Bei einer Drohnenanzahl von 2500 dauerten die Paarungsflüge von 29 Königinnen im Durchschnitt 21, 8±9, 67 Minuten, während wir früher bei mehr als 10 000 Drohnen eine signifikant kürzere Flugdauer von 13,7 ± 6, 1 Minuten (Koeniger et al., 1989) gemessen hatten. Das war eine Bestätigung für unsere Annahme, dass die Anzahl der Drohnen die Dauer des Paarungsfluges der Königin beeinflusst und zugleich ein erster Hinweis darauf, dass Königinnen ihren Paarungserfolg während des Fluges „überwachen“.

Bei 29 Königinnen ergab sich eine negative Korrelation zwischen der Flugdauer und der Anzahl der in der Spermatheka gefundenen Spermien (Pearson r = −0,38, P = 0,04). Diese negative Korrelation spricht für die Idee, dass die Königin während des Fluges kontinuierlich Information über den Paarungserfolg erhält und sofort zurück fliegt, wenn sie genügend Drohnen getroffen hat.

Sind genügend Drohnen vorhanden so streut die Dauer der Hochzeitsflüge, wie wir am gleichen Ort in den Vorjahren feststellten, zwischen 10 und 30 Minuten. Auf dieser Grundlage (Apriori — Annahme!) wurden die Daten in 2 Gruppen unterteilt:

Zum ersten in die Gruppe der Königinnen, die weniger als 30 Minuten ausgeflogen waren und zum zweiten in die Gruppe von Königinnen, die länger als 30 Minuten gebraucht hatten. Die Spermienzahlen zwischen den beiden Gruppen unterschieden sich erheblich. Die kürzer als 30 Minuten geflogenen Königinnen hatten im Durchschnitt 3,0 ± 0,77 Millionen Spermien in der Spermatheka während die länger als 30 Minuten geflogenen Königinn mit nur 1, 1 ± 1, 04 Millionen signifikant weniger Spermien hatten (Wilcoxon, P < 0,001). Bei längerem Flug der Königin könnte der Honigvorrat im Kropf zu Ende gegangen sein. Die betroffene Königin wäre dann gezwungen sofort den Heimflug anzutreten und könnte nicht weiterfliegen, bis sie eine ausreichende Zahl von Paarungen erzielt hätte.

Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass die Königin während des Hochzeitsfluges den Paarungserfolg kontrolliert, der mit der Anzahl der Kopulationen (Schlüns et al., 2005) sowie auch mit der Anzahl der Spermien in der Spermatheka (Woyke, 1964) zusammenhängt und zurück fliegt sobald die Reizschwelle erreicht ist.