Neue Studie zeigt mithilfe von Videos, dass Honigbienen ihren Futtermechanismus wechseln, wenn sich die Ressourcenbedingungen ändern

Feature vom 21. August 2023

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von Stephanie Baum, Phys.org

In der Natur bestimmt die Kompatibilität der Fütterungsmechanismen der Tiere mit ihren Nahrungsquellen die Bandbreite der verfügbaren Ressourcen und den Erfolg der Tiere bei der Nahrungsaufnahme. Diejenigen, die sich vom Nektar von Blüten ernähren, wie zum Beispiel Honigbienen (Apis mellifera), stoßen auf unterschiedliche Blütenkronentiefen und Zuckerkonzentrationen. Der Blütennektar ist die wichtigste Energie- und Wasserquelle für Honigbienen, die weltweit die dominierenden Bestäuber sind.

Regionale Klimabedingungen tragen dazu bei, dass Pflanzen Nektar in unterschiedlichen Mengen und Konzentrationen produzieren, und Verdunstung und Bestäuberfütterung führen häufig dazu, dass die Nektarreservoirs der Blüten nicht mehr voll sind. Daher ist die Fähigkeit der Honigbienen, sich unter natürlich variierenden Ressourcenbedingungen „gewinnbringend“ zu ernähren, von Vorteil.

Ein internationales Forschungsteam hat die Fressmechanismen von Honigbienen untersucht und darüber berichtet, wie diese Bienen zwischen Saugen und Läppen wechseln, um den größtmöglichen Nutzen aus Blüten unterschiedlicher Größe und Zuckerkonzentration zu ziehen. Die Studie des Teams mit dem Titel „Honigbienen wechseln ihre Mechanismen, um tiefen Nektar effizient zu trinken“ wurde in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Frühere Forschungsarbeiten haben das Saugverhalten und das Fressverhalten von Honigbienen untersucht, aber in diesem Artikel wird darauf hingewiesen, dass frühere Studien einen „unnatürlichen Zustand praktisch unbegrenzter Nektarvorräte“ festgestellt haben. Solch große Nektarvorkommen sind bei den Blüten, die sie in freier Wildbahn besuchen, selten.

In dieser Studie zeigt das Team, dass beim Füttern der Abstand zwischen den Mundwerkzeugen der Honigbienen und dem Nektar sowie die Zuckerkonzentration im Nektar entscheidende Faktoren dafür sind, ob die Bienen ihn durch Saugen oder Läppen aufnehmen.

Der Nahrungsmechanismus von Honigbienen besteht aus einem langen, dünnen Rüssel, der ein Paar labialer Palpi in einem Paar länglicher Galeas (Lappen) enthält. Diese Struktur dient als Nahrungsröhre und darin befindet sich die haarige Glossa (Zunge) der Biene.

Für diese Studie ließen die Forscher Honigbienen vorab hungern, fütterten sie mit Saccharoselösungen von 10, 30 und 50 Gew.-%, die in Kapillarröhrchen enthalten waren, und zeichneten das Fressverhalten der Bienen mit Hochgeschwindigkeitsvideos auf. Für den visuellen Kontrast wurde jeder Lösung ein blauer Farbstoff zugesetzt, der keine ernährungsphysiologische Wirkung hatte, und die Bienen vertrugen ihn gut.

Bei einer Konzentration von 10 % w/w steckten die Bienen ihre Rüssel tief in die Lösung und streckten ihre Zungen über die Rüsselröhren hinaus, um die Flüssigkeit abzusaugen, bis sie den Meniskus nicht mehr erreichen konnten.

Bei 30 % Gewicht/Gewicht – einer ungefähren Konzentration, die den Untersuchungen zufolge in der Natur häufig vorkommt – begannen die Bienen damit, die Lösung schnell zu lecken, verlangsamten die Geschwindigkeit, als der Flüssigkeitsspiegel zurückging, und wechselten dann allmählich zum Saugen, bis die Flüssigkeit außer Reichweite war.

Bei 50 % Gewicht/Gewicht leckten die Bienen die Lösung, wobei sie schnell anfingen und mit dem Zurückweichen der Flüssigkeit langsamer wurden, und überhaupt nicht zum Saugen übergingen. Bemerkenswert ist, dass die Bienen bei 50 % Gewicht/Gewicht eine geringere Abnahme der Läpphäufigkeit zeigten als beim Übergang zum Saugen bei 30 % Gewicht/Gewicht.

Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass das Läppen über kurze Distanzen Honigbienen dabei hilft, Nektar am effizientesten zu sammeln, um die maximale Sammelkapazität ihrer Zungen zu füllen. Das Läppen über längere Distanzen wäre jedoch weniger effizient als das Saugen, da das Füllen der Kapillaren mehr Zeit benötigt. Die beim dicksten der getesteten Nektare beobachtete verringerte Häufigkeit des Überlappens deutet auf eine Berücksichtigung des Kapillaranstiegs hin, der für eine maximale Zungensättigungskapazität erforderlich ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Läppen unabhängig von der Nektartiefe eine bessere Strategie für Honigbienen ist, die Nektar mit hoher Zuckerkonzentration sammeln, und dass das Saugen bei Nektaren mit niedrigerer Zuckerkonzentration schneller erfolgt.

Das Team glaubt auch, dass das Umschaltverhalten des Fressmechanismus eine einzigartige Fähigkeit dieser Art sein könnte. Unter Hinweis auf eine frühere, in Soft Matter veröffentlichte Studie, in der Hummeln (Bombus terrestris) bei Nektaren unterschiedlicher Viskosität nicht zwischen ihrem Fressverhalten wechselten, verwendete das Team in dieser Studie auch eine Lösung mit 10 % w/w bei Hummeln, um zu testen, ob dies der Fall ist würden sich entsprechend ihrer Entfernung von der Flüssigkeit ändern, was aber nicht der Fall war; Die Hummeln zeigten nur Läppen.

Darüber hinaus haben frühere Untersuchungen mit Orchideenbienen (Euglossini) gezeigt, dass diese hauptsächlich ihre langen Saugrüssel nutzen, um Nektar durch Saugen zu beschaffen, dass sie jedoch sowohl das Saugen als auch das Überlappen mit kleinen Mengen (Filmen) Nektars gezeigt haben. Derzeit gibt es jedoch keine Belege dafür, dass Orchideenbienen diesen Wechsel aufgrund der Blütenkronentiefe oder der Nektareigenschaften vornehmen.

Zum Forschungsteam gehörten Mitglieder der chinesischen Sun Yat-Sen University School of Aeronautics and Astronautics und der School of Advanced Manufacturing, der University of Washington Department of Biology und des Burke Museum of Natural History and Culture in den USA sowie der südafrikanischen University of Pretoria Department of Zoology und Entomologie; Belgiens Université libre de Bruxelles, Abteilung für nichtlineare physikalische Chemie und Université de Mons, Laboratoire InFlux; und der Abteilung für Zoologie der Universität Kiel in Deutschland.

Mehr Informationen: Jiangkun Wei et al., Honigbienen wechseln ihre Mechanismen, um effizient tiefen Nektar zu trinken, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2305436120

Zeitschrifteninformationen:Proceedings of the National Academy of Sciences, Soft Matter

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