Open Access

Jochen Pflugfelder

• Bei Honigbienen werden im Rahmen der Kolonievermehrung zahlreiche junge Königinnen aufgezogen, von denen letztlich nur eine einzige pro Bienenvolk verbleibt. Die Eliminierung überzähliger Königinnen erfolgt im direkten Kampf der Königinnen gegeneinander. Dabei endet dieser Kampf zwischen zwei jungen unbegatteten Königinnen stets mit dem Tod einer Konkurrentin. Der Kampf der Königinnen ist der zentrale Mechanismus zur Sicherung der Monogynie. Diese Arbeit greift die Fragen auf, welche Reize das aggressive Verhalten der Königin auslösen und wo diese lokalisiert sind. Grundlage der Untersuchungen ist ein Biotest, in dem das Stechverhalten der Königin innerhalb einer Versuchsarena quantifiziert werden kann. Hierbei zeigte sich, dass der Ablauf des Verhaltens dem unter natürlichen Bedingungen im Bienenvolk entspricht. Das Auftreten des Stechverhaltens wurde bei Königinnen verschiedenen Alters und Fertitilitätszustandes untersucht. Es wurde gezeigt, dass das Stechverhalten bei frisch geschlüpften, begatteten und älteren Königinnen, die bereits Eier legen, vorhanden ist. Zur Untersuchung phylogenetischer Aspekte wurden die Verbreitung sowie die interspezifische Wirksamkeit der Auslöser des Stechverhaltens bei insgesamt fünf Apisarten untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die Auslöser des Stechverhaltens über die Artengrenzen hinweg wirksam sind. Dies weist darauf hin, dass die Auslöser des Stechverhaltens phylogenetisch an der Wurzel innerhalb des Genus Apis sind. Arbeiterinnen lösen das Stechverhalten dagegen nicht aus. Es zeigte sich allerdings, dass die als Pseudoköniginnen zwischen Arbeiterinnen und Königinnen intermediären eierlegenden Arbeiterinnen der Kaphonigbienen A. m. capensis die Auslöser des Stechverhaltens besitzen und ebenso wie eine Königin mit Stechverhalten auf eine Königin reagieren. Dies weist darauf hin, dass die Auslöser des Stechverhaltens neben der Sicherung der Monogynie möglicherweise noch eine weitere Funktion besitzen, die nicht im Zusammenhang mit der Kolonievermehrung (Schwarmvorgang) steht. Im Gegensatz zu den europäischen Unterarten von Apis mellifera treten bei der in Ägypten endemischen A. m. lamarckii sehr viele Jungköniginnen auf, die sich während der Schwarmphase zunächst tolerieren. In vergleichenden Untersuchungen mit A. m. carnica Königinnen wurde der Frage nachgegangen, ob die Variabilität des Stechverhaltens und dessen Auslöser hierfür Ursache sind. Hierbei wurde deutlich, dass die Auslöser des Stechverhaltens bei A. m. lamarckii Königinnen reduziert sind. Dies kann im biologischen Kontext als eine ökologische Anpassung an die Produktion vieler kleiner Schwärme verstanden werden. Ziel weiterer Analysen war eine Charakterisierung der Auslöser durch das schrittweise Eingrenzen und die Übertragung der biologischen Aktivität. Es wurde experimentell nachgewiesen, dass antennaler Kontakt für das Auslösen des Stechverhaltens notwendig ist. Hierbei zeigte sich, dass die über Kontakt wahrgenommenen Auslöser auf den abdominalen Tergiten lokalisiert sind. Untersuchungen der Tergitoberfläche mit dem Rasterelektronenmikroskop gaben hier weitere Hinweise. Auf der Kutikula der abdominalen Tergite von frisch geschlüpften Königinnen sind Sekretprotuberanzen zu erkennen, die bei älteren Königinnen zunehmen. In diesem Bereich liegen die von Renner und Baumann (1964) beschriebenen subepidermalen Tergittaschendrüsen. Da die Auslöser des Stechverhaltens in diesem Bereich lokalisiert sind, ist zu vermuten, dass diese Sekretprotuberanzen den Tergittaschendrüsen entstammen und die Auslöser des aggressiven Verhaltens enthalten. Zum Nachweis einer chemischen Natur der Auslöser wurde ein Entfernen und Übertragen von Oberflächensubstanzen auf Attrappen untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die Auslöser durch Abwischen der Tergite entfernt und durch Aufreiben übertragen werden können. Das Entfernen durch Extraktion sowie eine Übertragung der Auslöser durch das Auftragen von Extrakten war mit dem unpolaren Lösungsmittel n-Pentan möglich. Hierdurch wurde klar belegt, dass es sich bei den über Kontakt wahrgenommenen Auslösern des Stechverhaltens um chemische Reize handelt. Zur Eingrenzung der Komponenten wurde das biologisch aktive Extrakt durch eine präparative Gaschromatographie schrittweise fraktioniert. Anschließend wurde die biologische Aktivität dieser Fraktionen im Biotest bestimmt. Die weitere Identifikation der Komponenten in der biologisch aktiven Fraktion erfolgte durch Analyse der Massenspektren, chemische Reaktionen sowie Vergleiche mit Referenzen. Beim Vergleich der biologisch aktiven Fraktion mit den inaktiven Fraktionen wurden alle Komponenten analysiert, die ausschließlich in der aktiven Fraktion enthalten waren. Hierbei wurden die drei langkettigen Ester Hexadecyllinoleate, Hexadecyloleate und Octadecylpalmitoleate identifiziert. Diese bei Arbeiterinnen nicht vorhandenen Ester wurden ebenfalls in den Tergitextrakten von Apis florea und Apis cerana Königinnen nachgewiesen. Eine Identifikation des biologisch aktiven Isomers durch dessen Synthese und Nachweis im Biotest gestaltet sich aufgrund der Vielzahl möglicher Stereoisomere sehr aufwendig und sprengt deutlich den Rahmen dieser Doktorarbeit. Den Ergebnissen zu Folge ist davon auszugehen, dass die auf den dorsalen Tergiten der Königin nachgewiesenen langkettigen Ester Hexadecyllinoleate, Hexadecyloleate und Octadecylpalmitoleate, die den dort befindlichen subepidermalen Tergittaschendrüsen entstammen und über Kontaktperzeption von der Königin wahrgenommen werden, die Auslöser für das aggressive Verhalten zwischen Königinnen sind.