FORTSCHRITTE AUF DEM GEBIET DER HONIGTAU-FORSCHUNG
Progrès
récentsdans le domaine de recherche
surle miellat
Hartwig KUNKEL Werner KLOFT
Institut für Angewandte Zoologie der Universität Bonn, An der Immenburg 1, 5300 Bonn, BRD
SUMMARY
PROGRESS IN HONEYDEW RESEARCH
In central Europe bees collect the honeydew from only few (58 known) species of Ster- norrhyncha (coccids, aphids, psyllids) (Table 1). This collecting it favored by an aggregation
near the floral parts, in roll
galls,
and at the peripheral branches of trees combined with less visitation by ants. But 72.4%
of all species possess a filter chamber. As a consequence, theseaphids secret 2-3 times more honeydew with 25-40% dry weight sucrose (from coccids and aphids)
instead of less than 1
%
sucrose found from aphids without a filter - gut. The appearance of other types of carbohydrates is discussed. Trehalose seems to occur in every honey-dew.Since raffinose is known to be
widespread
as a constituent ofphloem
sap, its occurence inhoneydew is also discussed. Not all the aphids can assimilate raffinose as seen from the arti- ficial diet studies. The honeydew from MB persicae is collected by bees, and, on the other hand, these aphids can be reared on artificial diet well. As a model their nutritional
physiology
can be well studied, and some results are reviewed. At the end, significance of host plants is
shown to the following items : summer depression in aphid populations, the analysis of
phloem
sap, influence of saliva in nutrition.
ZUSAMMENFASSUNG
Bienen sammeln den Honigtau von nur wenigen (58) einheimischen Pflanzenlaus-Arten
(Tab. 1) ein. Begünstigt wird das Sammeln durch Bildung von Aggregationen in der Nähe von Blüten, in
Rollgallen,
und im peripheren Bereich der Bäume mit geringem Ameisenbesuch.Vor allem aber fällt auf, daß 72,4
%
der angeführten Spezies einen Filterdarm besitzen. AlsKonsequenz wird erkannt, daß Aphiden eine 2-3 mal höhere Abgabefrequenz bei einem Honig-
tau haben, in dem 25-40
%
(bei Aphiden und Cocciden) anstatt unter 1 % (bei Aphiden ohne Filterdarm) des Trockengewichtes an Saccharose enthalten sind. Das Vorkommen weitererKohlenhydrate
wird diskutiert. Trehalose scheint in jedem Honigtau vorzukommen. Nachdem die weite Verbreitung von Raffinose im Phloem bekannt geworden ist, wird auch ihr Er- scheinen im Honigtau diskutiert. Nicht alle Blattläuse können Raffinose assimilieren, wie einVergleich
auf künstlicher Diät zeigt. Der Honigtau von M. persicae wirdgelegentlich
vonBienen
gesammelt.
Da sich diese Art gut auf einer künstlichen Diät halten läßt, konnte sie intensiv ernährungsphysiologisch untersucht werden. Hierzu sind einige Ergebnisse mitgeteilt.Am Schluß wird auf die Bedeutung der Wirtspflanzen bei folgenden Fragen hingewiesen :
Sommerliche Depression der
Pflanzenlaus-Populationen,
die Zusammensetzung des Phloem- saftes, die Beeinflussung der Nahrung durchSpeichelabgabe.
1. - NUR WENIGE PFLANZENLÄUSE WERDEN VON DER HONIGBIENE AUFGESUCHT
Es sind nun
gut
10Jahre her,
seitdem eine Liste einheimischerSternorrhyncha
veröffentlicht wurde(K LOFT , 1966),
die Hinweise auf dieSpezies enthällt,
derenHonigtau nachgewiesenermaßen
vonHonigbienen gesammelt
wird. Außer einerBearbeitung
der wissenschaftlichen Namen - die deutschen Namen bewähren sich - brauchte die Liste nurwenig
verändert zuwerden. Neue
Haupt-Honigtau-Lieferanten
dürften inMitteleuropa
kaumentdeckt werden
(s.
Tab.1)
Es kommen sicher immer wieder neueSpezies
hinzu,
die nurgelegentlich Honigtau liefern,
wenn dieHonigbiene
z.B. beimBlütenbesuch darauf stößt.
Als
typisches Beispiel
sei auf eineMitteilung
von MAURIZIO und GRAFL(1969) hingewiesen,
wonach bei der Ackerbohne und Luzerne während der Blütezeitgleichzeitig
Nektar undHonigtau
an dergleichen
Pflanzegesammelt
werde
(Erzeuger
vielleichtAphis-Arten).
Auch bei der etwas bedeutenderen
Honigtautracht
vonPeriphyllus
acericola
(W ALKER )
beobachtete FOSSEL(1963,
hier als P. villosus(H ARTIG ) Synonym
zu P. testudinaceus(F ERNIE ) bestimmt),
daß die Bienen nur von der Ahornblüteangelockt werden,
und « baldHonigtau,
bald Nektaraufnehmen,
wenn sie die
hängenden
Blüten von oben heranfliegen
n.Aber
gerade
dieHaupttracht-Lieferanten
werden nicht über die Blütengefunden.
Hier scheinen andere Faktoren bestimmend zu sein.Möglicherweise
hat dabei das
Angebot
einer besonders hohenMenge
vonHonigtau
pro Zeitein- heit und Individuum eineBedeutung,
weiterhin dieZusammensetzung
anKohlenhydraten (s.u.).
So kann sich der
Honigtau
z.B. über Nacht inRollgallen sammeln,
wobeidiese
wäßrige Lösung häufig weitgehend
vor dem Verdunsten bewahrtwird,
ohne daß der
Zugang völlig gesperrt
wäre. Nimmt maneinige Spezies (Psylla
sp. sp.,
Phyllaphis fagi (L I 1V NAEUS )) heraus,
die besser zurnachfolgenden Kategorie gezählt
werdensollten,
sogehören
zu diesenRollgallen-Bildnern
aber nur 8
(13,8 %)
der in Tabelle 1aufgeführten
58 Arten.Mitglieder
dieserKategorie
werden aber anscheinend nurgelegentlich
örtlich von Bienen besucht.
Lieferanten von
Haupttrachten
befinden sich unter den restlichenPflanzenläusen,
und zwar unter den72,4 %
der in Tabelle 1genannten Arten,
die eine Filterkammer besitzen. Hierin könnte ein besonders
wichtiger
Schlüsselfür eine
Erklärung
dafürliegen,
weshalbHonigtau
nur von bestimmten Pflan- zenläuseneingesammelt
wird. Auffallend istweiterhin,
daß nahezu alle bekann-ten
Honigtau-Lieferanten
Holzbewohner sind. Ehe auf dieseDinge
nähereingegangen wird,
möchten wir hierbetonen,
daß selbstverständlich noch andere Faktoren dieBedeutung
alsHonigtau-Lieferanten
an dieHonigbiene
mitbestimmen.
Dies
zeigt
sich z.B. sehr schön bei den inzwischen von FossEL(1970;
1971 a,
b;
1972 a,b,
c;etc.)
und SCHEURER(1966, 1969, 1970,
1971etc.)
besonders intensiv untersuchten Cinara-Arten. Hier können wir verschiedene
ökologische Gruppierungen
vornehmen. Cinara-Arten im wahrscheinlichenAusgangszustand
der Evolution siedeln amjüngsten
Trieb derKoniferen,
wenn
möglich,
am Maitrieb. Sie bilden eine Vielzahl sehr kleiner Kolonien und werden nursporadisch
von Ameisen besucht.Über
eine Reihe vonÜber-
gangsstufen
besiedeln andereökologische Gruppen
immer ältere Baum-Partien bis zumStamm;
die Kolonien(Aggregationen)
werden im Laufe der Evolu- tion immergrößer
und am Endevöllig
von den Ameisenabhängig.
Die dickere Rindeverlangt längere Stechborsten,
was indirekt an der Zahl der Borsten- paarelängst
der Rinne des letzten Labium-Gliedes abzählbar ist(hierzu Angaben
beiFossEL, 1970; ScaEURES, 1970).
Mit demSteigern
derTropho- biose-Beziehung gehen
auch innerhalb derGattung
Cinara dieursprünglich
besonders
lang ausgebildeten
dorsalen Tibienhaareverloren,
ebenso das lar-vale
Verhalten,
den Kot mit den Hinterbeinen abzuschleudern(KurrxEL, 1973).
Die
ursprüngliche Ausgangsgruppe
mit C.pilicornis (H ARTIG ),
wohlauch C. costata
(Z ETTERSTEDT ),
dann C.pectinatae (N ÖRDLINGER ),
C. cuneoma-culata
( DEL G UERCIO ) (Syn.
C. boerneri HILLERisL AMBERS ),
C.neubergiARNHART
und C.
pinea (M ORDVILKO )
bilden nun interessanterweise diewichtigsten Haupttracht-Lieferanten
innerhalb der Cinara-Arten. Offenbar wirkt sich dieperiphere Besiedlung
der Bäume und dergeringe
Kontakt zu Ameisengünstig
aus.2. - DIE BEDEUTUNG DES FILTERDARMES VORKOMMEN DES FILTERDARMES
Ein Kurzschluß zwischen dem vorderen Bereich des Mitteldarmes und einem Teil des Hinterdarmes ist innerhalb der
Sternorrhyncha (Pflanzenläuse)
mindestens 8 mal
unabhängig
voneinander erfunden worden(K UNKEL ,
unpubl.).
Dies läßt sowohl auf ein Bedürfnis als auch aufgünstige morpho-
logisch-physiologische Vorbedingungen
schließen. EineHypothese
von BERLESE(1893) besagt,
daß(Anteile der) Kohlenhydrate
und Wasser über die Filter- kammer schnell durch denKörper
hindurchgeschleust werden,
während einnun
Stickstoff-angereicherter
Anteil desNahrungssaftes
« denlangen Weg »
durch den Mitteldarm nimmt. Nach unseren
physiologischen Erfahrungen
wird man zu diesem
« langen Weg »
auch den Bereich derHämolymphe
hinzu-zählen müssen.
Murrm
(1968
a,b, c)
konnte die BerleseHypothese
beiAuchenorrhyncha experimentell bestätigen.
Er vermuteteaufgrund elel!tronenoptischer
Bildereine
Druckfiltration,
wobei Aminosäurenzurückgehalten werden, dagegen Saccharose,
vielleicht sogarRaffinose,
und Azorubin-S(M UNK ,
1968b)
hin-durchgelassen
wird. Währendursprünglich
alle Cocciden eine Filterkammer besaßen und sie nur als Lokalbibitoren verloren(KuNIiEL, 1966, 1967),
istdie Filterkammer bei den
Aphiden sporadisch
verbreitet(BÖ RNER , 1938).
Unter den in der Liste KLOFT 1966
aufgezählten Spezies gehören
Lachnidenund
Callaphididen (se:!3su BÖ RNER )
dazu.Allerdings
verneint BöxrtER(1938, 1952)
das Vorhandensein einer Filter- kammer für eineGruppe
seinerCallaphididen,
die sehrheterogenen Phylla- phidinae (BÖ R P1 ER ).
Für die anderenMitglieder
der Familie beschreibt erfolgende
«primitive
Filterkammer o : Der durch einen sehrlangen Oesophagus
an das Tierende
gelangte Beginn
des Mitteldarmesliegt
«festgeklebt
» aufdem Endteil des Hinterdarmes dicht vor dem After. Dies konnte durch eine Reihe
eigener Präparationen bestätigt
werden.Probeweise
Untersuchungen (KuNmEL, unpubl.) ergaben
aber auchähnliche Verhältnisse bei
Mitgliedern
der UnterfamiliePhyllaphidinae
BÖ RNER
. Bei Clethrobius comes
(W ALKER )
ist derOesophagus
nicht ganz solang;
einlängerer
Abschnitt des vorderen Mitteldarmes einschließlich derersten Schleife
liegt
auf dem Rectum(Hinterdarm)
«festgeklebt
o.Drepano- siphum platanoidis (SCHRANK)
hatdagegen
ebenfalls einen äußerstlangen Oesophagus;
aber anders als bei dentypischen Callaphididen liegt
der Mittel-darm-Beginn frei,
ein darauffolgender längerer
Mitteldarm-Abschnitt aberfestgeklebt
auf dem Rectum auf. Diese Filterdärme erinnern stark anjene
der
primitiven
Lachniden(Eulachnus
sp.sp.).
Daß sie trotz dermorpholo- gischen
Einfachheit eine besonderephysiologische
Funktionausüben,
sollfolgend dargestellt
werden.Frequenzen
derHonigtau-Abgabe
beiAphiden
Die in Tabelle 2 aus den verschiedensten
Quellen kompilierten
Zahlenüber die
Frequenz
derHonigtau-Abgabe
sind mitgroßer
Vorsicht zu betrach-ten und sollen nur Tendenzen
aufzeigen.
Gerade dieFrequenz (nicht
dasVolumen)
erweist sich nachUntersuchungen
von KUNKEL und HERTEL(1976, Myzus persicae (S ULZER )
auf künstlicherDiät)
als einempfindlicher
Indikator für
jegliche Veränderungen
von Einflüssen auf Blattläuse. AlsBeispiele
seienTemperatur, Licht, Luftfeuchte, Luftbewegung, Nahrungsqua-
lität und Nähe eines
Koloniemitgliedes genannt.
Weiterhin ändert sich dieFrequenz
im Laufe dernachembryonalen Ontogenie,
wobei(außer
im unmittel-baren Bereich der
Ecdysis)
durchHäutungen
derallgemeine
Verlauf nicht verändert wird. Dennoch scheintjede Spezies
beigleicher Temperatur
undauf ihr
günstigen Wirtspflanzen
unter normalen Verhältnissen einen bestimm-ten
Frequenzbereich
einzuhalten. Es wäre in diesemZusammenhang dri-igeiid
zu
wünschen,
eineAphide
mit Filterdarm auf eine künstliche Diät zu bekom-men
(s. K UNKEL , 1977).
Bei aller Vorsicht also lassen sich aus Tabelle 1
folgende
Tendenzenablesen : 1. An einem
Holzgewächs
wirdhäufiger gehotet
als an Kraut. 2.Aphi-
den mit Filterdarm lcoten 2-3 mal
häufiger
als solche ohne Filterdarm.In diesem
Zusammenhang
sollten die Gross GrowthEfficiency (GGE)-
Zahlen von DIXON
(1971, 1975)
diskutiert werden. Siegeben
eineEnergie-
bilanz
(in Kalorien) wieder,
wobei der Gewinn an Wachstum in Prozent deraufgenommenen Nahrung ausgedrückt
wird. FürAphiden
aufHolzgewächsen
erhält er den Bereich
5-20,
fürjene
auf Kraut 43-65(D IXON , 1975).
Ein beson-ders interessantes
Beispiel ergibt
sich fürRhopalosiphum padi (LiNNAEUS),
bei der er
(1971)
auf Prunuspadus 8-20,
auf Avencx sativa die Zahl 43 erhält.Dieses
Ergebnis
ist sehrinteressant,
wenn aucheinige
Bedenkenangcccldet
werden müssen.
So
berücksichtigt
er nicht die Verschiedenheiten derontogenetischen
Stadien
(K UNKEL
und HERTEL1975,
HERTEL undK UNKEL , 1976);
er mißt dieRespiration
bei einer anderenTemperatur;
aus seinen Werten für Frurzuspadus
errechnen wir die Zahl26,5.
Grundsätzlich wäre aber zu
diskutieren,
obAphiden
anHolzgewächs
und
Kraut,
vor allem aberAphiden
mit und ohne Filterkammer auf diese einfache Artverglichen
werden sollten. Der mehr oderweniger große
Durch-fluß allein von
Kohlenhydraten
bestimmt die Bilanz. Zumindestens ist der Schluß(D IXON , 1975),
daß man indirekt aus diesen Zahlen vermutenkönne,
die Amino-Stickstoff-Konzentration sei im Phloem von Kräuternhöher,
anfechtbar.
Für
Myzus persicae (S ULZER )
können wir bei etwagleicher Honigtau- Abgabefrequenz
wie auf Kraut(M ITTLER ,
1970 :1,1-1,39;
KuNKEL undH ERTEL
,
1976 :0,9-1,4
im Durchschnitt etwa1,1)
aus derEnergiebilanz
beiK UNKEL
und HERTEL
(1975) folgende
GGE-Zahlen errechnen :alatomorphe
L3
17,
fürapteromorphe
L3 35.Das Vorkommen von Saccharose im
Honigtau
Bei den
bisherigen Honigtau-Analysen
fällt im Hinblick auf Kohlen-hydrate auf,
daß von Cocciden undAphiden
mit Filterdarm Saccharose inbeträchtlichen
Mengen ausgeschieden
wird. Voneinigen
Autoren ist sogaretwas
voreilig geschlossen worden,
daß in diesem Fall eine Invertase(x- Glucosidase)
im Darmtrakt fehlen würde. Wie die in Tabelle 3kompilierten.
Werte
zeigen, liegt
der Saccharose-Gehalt bei Filterdarm-Tieren zwischen 25-40%
desGesamt-Trockengewichtes,
währendjener
bei Läusen ohne Filter- darm unter 1% liegt. Möglicherweise
hat diesesSaccharose-Angebot
einenbesonderen Wert für die
Anlockung
vonHonigbienen.
Ehe
physiologische Konsequenzen
auf die Funktion eines Filterdarmes gezogenwerden,
sei auf die Tatsacheverwiesen,
daß Saccharose nicht bei allenFilterkammersystemen
imabgegebenen Honigtau
erscheint. SCHEFER IMMEL
(1957)
fand bei der Zikade Idiocerus laminatus FLOR. weder Mono- saccharide nochSaccharose,
sondern anscheinend nurtransglukosidierte
Zucker
(möglicherweise
hat sie Trehaloseübersehen,
s.unten).
KUNKEL(unpubl.)
konnte durch besondere Techniken in der Dünnschicht-Chromato-graphie
im Kot derAleyrodine
Trialeurodesvaporariorum (W ESTWOOD )
außer Trehalose nur 13 Flecken höherer Zucker entdecken. Dies erklärt z.T.wohl,
daß seit WEBER(1931)
den WeißenFliegen
ein Kot ohneKohlenhydrate zugesprochen wird,
was natürlich von derNahrungsquelle
hergesehen
unwahr-scheinlich wäre. Ein ähnliches Bild
(in geringer
Konzentration Monosaccha-ride,
eine hohe Anzahl verschiedensterOligosaccharide) ergibt
sichübrigens
aus der
Analyse
vonHonigtauen
diverser( f ilterdarmloser) Adelgiden (KurrxEL, 1966; unpubl.).
Hier ist eserklärlich,
da der Darm-Durchfluß bei diesen Lokalbibitoren(KuNKEL, 1967)
sehrlangsam
ist.Transglukosidierungen
dürften sich
übrigens
auch bei dervorläufigen Aufbewahrung
desHonigtaues
in einer Wachshülle
(KuNxEL, 1972)
oder in einer feuchten Galle fortsetzen.Spekulation
über dieLeistung
einer FilterkammerIn der Höhe der
Honigtau-Abgabefrequenz
und der Konzentration von Saccharose reihen sich dieprimitiven
Filterdärme derCallaphididae
sensuBÖ R IV
ER durchaus ein. Die Cocciden haben eine sehr
komplizierte
Filterkam-mer, an welcher der vordere Teil des Hinterdarmes und zusätzlich das Rectum in Form eines Blindsackes
beteiligt
sind. Außerdem sind diejeweiligen Epithel-
wände
histologisch
starkspezialisiert (K UNKEL , 1966).
Setzt man voraus, daß die Trockensubstanz des Phloemsaftes aus etwa
80
%
Saccharosebesteht,
daß dieTransport-Vorgänge
im Teil des «langen Weges » (Bereich
des Mitteldarmes und derHämolymphe)
bei allen Tieren sich in etwaentsprechen,
daß weiterhin die Saccharose desHonigtaues
fastausschließlich über den Kurzschluß der Filterkammer
geleitet wurde,
kannman in erster
Näherung folgende Aussage
machen : DieKohlenhydrat-Nahrung
(Raffinose
wirdübrigens
auch imHonigtau
von Filterdarm-Tierengefunden,
s.
unten)
wandert zu 50-70%
den «langen Weg
» durch den Mitteldarm bzsv.Hämolymphe,
der Rest über die Filterkammer.Spekuliert
man über denWeg
desWassers,
so könnte man die Kotfre- quenzen beiAphiden
zu Hilfe nehmen. Filterdarmtiere haben nach Tabelle 1 eine 2-3 mal höhereAbgabefrequenz,
was vermutenläßt,
daß nur 33-50%
des Wassers den «
langen Weg
» nimmt. Natürlich sind diese Zahlen bishernur unsicher
begründet,
vor weiterreichendenSchlußfolgerungen
sollte mansich hüten.
3. - WEITERE KOHLENHYDRATE IM HONIGTAU
Fructose und Glucose
Freie Fructose ist in vielen
Honigtauen gegenüber
der freien Glucosemengenmäßig
stärker vertreten. Sogibt
z.B. ERHARDT(1962, Megoura
viciae(BucxTON))
22Gesamtkohlenhydrat-Prozente
Fructosegegenüber
9%
freierGlucose an, BACON und DICKINSON
(1956, Eucallipterus
tiliae(LiNNAEUS))
14
gegenüber
4%.
Die Glucoseliegt
in Trehalose und höherenTransgluko- sidierungsprodukten (Oligosaccharide) gebunden
vor, inAdelgiden-Honigtauen
wohl ausschließlich
(KuNKEL, unpubl.).
Bei der
Mengenbestimmung
von Fructose und Glucoseinsgesamt
infreier und
gebundener
Form(H ERTEL
undKuNKEL, 1976, 1977,
Larvenstadienvon
Myzus persicae (S ULZER )
auf künstlicherDiät) ergab sich,
daß Fructosenur ca. 17
%
desGesamtkohlenhydrat-Gehaltes vertritt,
obwohl sie aus derDiät
(als Saccharose)
zu 50(10 aufgenommen
wird. Der Glucose-Wert schwankt auch viel extremer im Laufe derpostembryonalen Entwicklung
undreprä-
sentiert wohl viel stärker den Ablauf von
physiologischen
Prozessen im Bereich Mitteldarm undHämolymphe.
EHRHARDT(1962,
M.viciae)
fandübrigens
eine Isomerasen-Aktivität im Darm. Leider ist über die
Verdauungsphysiologie
bei Insekten so überaus
wenig
bekannt(s.
auch HERTEL undKuNxEi,, 1976).
Trehalose
Der « Blutzucker » der Insekten erweist sich als ein kontinuierlicher Bestandteil des
Honigtaues.
EHRHARDT(1962,
M.viciae)
fand immerhineinen 35
%
Anteil an denGesamt-Kohlenhydraten. Ältere
Autoren rechneten Trehalose unter « Dextrine ». Vielleicht ist Trehalose auch schon einmal als Maltose verbucht worden.Trehalose kann durchaus als Substrat für
Transglukosidierungs-Prozesse
dienen
(E HRHARDT , 1962).
Ein Trisaccharid bestehend ausTrehalose,
an derin bisher nicht bekannter Weise Glucose
gebunden ist,
bildet denHauptanteil
des Blutzuckers bei
Adelgiden
undPhylloxeriden (KuNKEL, unpubl.).
Dement-sprechend
sind auch dieOligosaccharide
imHonigtau
derAdelgiden
sehrkomplex,
z.T. nimmt auch noch Galactose daranteil,
die in demNährgewebe
der
Ananasgallen
freivorliegt (KuNmEL, 1966).
Bisher wurde von uns kein
Honigtau
ohne Trehalosegefunden. (z.B.
Pseudo-coccus maritimus
E HRH .,
diverseAdelgiden-Arten, Pemphigus
bursarius(L
INNAEUS
), Prociphilus xylostei ( DE G EER ), Aphis
craccivoraKocH, Aphis
rumicis
L INNAEUS , Myzus persicae (S ULZER ), Acyrthosiphon pisum (H ARRIS )).
Raffinose
Die
Verbreitung
von Raflinose und a-Galactosidasen : Heute weiß man, daß Raffinose(und
evtl. weitere Glieder derRaffinose-Reihe)
als ein die Sac-charose
begleitender
Zucker(von
0 bis etwa 30%
derSaccharose)
im Phloemder weitaus meisten bisher untersuchten Pflanzen vorhanden ist. Eine gute
Übersicht geben
ZiMMERMnrtN und ZIEGLER(1975).
Dementspricht
auch eineweite
Verbreitung
von a-Galactosidasen in den Darmtrakten von Cocciden undAphiden (u.a. D USPIVA , 1954, E HRHARDT , 1962, eigene Untersuchungen).
Dabei dürften die Aktivitäten einer a-Glucosidase zu der einer
a-Galactosidase
in ähnlicher Relation stehen wie das
Mengenverhältnis
von Saccharose zuRaflinose in der
Nahrung.
Ein Hinweis auf eine β- h-Fructosidase - das Erscheinen von Melibiose - konnte nur bei Cocciden erhalten werden.Bei
Honigtau-Analysen
wird Raffinose nur seltenangegeben.
Oleaceaehaben z.B. einen hohen
Raffinose-Anteil,
so daß es nichtüberrascht,
daß derHonigtau
vonPsyllopsis fraxinicola (FöxsTER)
ebenfalls viel Raffinose bzw.auch Glieder der Raffinose-Serie aufweist
(B ACON
undD ICKINSON , 1956).
Daraus aber zu
schließen,
daß diesePsyllide
Raffinose nicht verwertenkann,
halten wir für
voreilig.
Wahrscheinlich werden Anteile von Raffinose über die Filterkammer schneller aus demKörper ausgeschleust. Übrigens fanden
die Autoren sogar Melibiose im
Honigtau,
was man als Indiz für die Aktivität einer β- h-Fructosidase werten könnte. Bei einer Reihe von Cinara-Artenan Koniferen
gibt
HARAGSIM(1963)
Raffinose an, was aber anscheinend von MAURIZIO
(1966)
nicht unterstützt werden kann. ZIEGLER und MITTLER(1959)
fanden in Phloemsaft von Picea abie.s
keine,
CHARARAS(1962) dagegen
imRindengewebe
sehr wohl eine Raffinose. SALAMA und RIZK(1969);
SALEH undS
ALAMA
(1971) geben
den Zucker imHonigtau
zweier Cocciden an. Wahrschein- lich dürfte Raffinose in vielenHonigtauen
bisher noch nicht identifiziert worden sein.Im Nektar ist Raffinose äußerst selten
(LÜ TTGE , 1962),
so daß mandurchaus diskutieren
sollte,
ob die a-Galactosidase im Bienendarm eineAnpas-
sung an die
Honigtau-Tracht
darstellt.Bei
Aphiden
ist bisher die Abwesenheit einer a-Galactosidase miteiniger
Sicherheit nur bei
Megoura
viciae(B UCKTON ) (E HRHARDT , 1962)
undAcyrtho- siphon pisum (H ARRIS ) (S RIVASTAVA
undA U C L AI R , 1962)
bekannt. Dies konnten wir für beideSpezies bestätigen.
AusschließlichWirtspflanzen
beider
Aphiden
sind(krautige) Fabaceen,
eineGruppe,
bei der nach ZIMMER-MANN und ZIEGLER
(1975)
nur äußerst selten und dann nur inSpuren
Raffi-nose im Phloemsaft
gefunden
worden ist.Vergleich
vonMyzus persicae
undAcyrthosiphon pisum
an einer künstlichen
Raffinose-Diät
Exakte
physiologische
Einsichten lassen sich beiAphiden eigentlich
nurmit Hilfe einer Diät
gewinnen.
A.pisum (ohne a-Galactosidase)
und M. per- sicae(mit
einera-Galactosidase)
ist auf dergleichen
künstlichen Diät zu halten(nach M ITTLER , 1966,
modifizierteDiät, K UNKEL ,
1977 : diet a3).
Die 15%
Saccharose der Kontroll-Diät
(1)
wurde durch 10%
Saccharose+
5%
Raffi-nose
(2),
und durch 10%
Raffinose(3)
ersetzt(K UNKEL , unpubl.).
Solchehohen Raffinose-Werte kommen in der Natur als Phloemsaft-Anteil sicher nicht vor. Bei diesem Vorversuch sollten aber Tendenzen
abgeschätzt
werden.Mit anderen Diät-Formulationen und z.T. auch anderem
Erfolg
habenschon AUCLAIR
(1967, Aphis gossypü G LOVER )
und MITTLER et al.(1970, Myzus persicae (SuLZER))
Raffinoseangeboten. Gegenüber
letzteren Autorenlagen
bei unseren Versuchen dieÜberlebensquoten
undReproduktionsraten günstiger.
Doch das Reizvolle unseres Vorversuches war die
Gegenüberstellung
beider
ernährungsphysiologisch
unterschiedlichenAphiden-Spezies.
Wie erwar-tet,
zeigen
dieErgebnisse
-Überlebensdauer
der Mütter in Tabelle4, Repro-
duktionsrate in Tabelle 5 - tatsächlich
große
Unterschiede. Die Differenz in Tabelle 5 würde noch deutlicher insAuge fallen,
wenn diejeweiligen
Larven-Anzahlen nicht auf die
gerade
noch lebendenMütter,
sondern auf deren Aus-gangszahl bezogen
wären.Auch für M.
persicae
erscheint eine Diät mit solch einem hohen Raffinose- Anteilunphysiologisch.
Die Zahl der lebenden Mütter sinktgegenüber
demStandard
(Tabelle 3),
ebenfalls dieReproduktionsrate.
Die reine Raffinose-Diät wird vielleicht aus
geschmacklichen
Gründen am erstenTag
nurzögernd
angenommen
(Reproduktionsrate 1,57,
s.K UNKEL , 1977).
4. - MYZUS PERSICAE AUF KÜNSTLICHER
DIÄT,
EIN MODELLHonigtau
der Pfirsichblattlaus M.persicae
wirdgelegentlich
von Bienengesammelt (S CHMUTTERER , 1953, 1958).
Da für diese Blattlaus eine recht
gute
künstliche Diät entwickelt worden ist(Übersicht : KuNI!EL, 1977), ergab sich zum ersten Male die Möglichkeit, Nahrungsaufnahme-Menge, Körpergewichtszunahme, Transpiration, Respi-
ration und Exkretion direkt zu messen. Der Fortschritt einer
Trennung
vonder sich
ständig
veränderndenWirtspflanze
mit der unbekanntenjeweiligen Zusammensetzung
des Phloem-Saftes wird erkauft durch künstliche Bedin- gungen an der Diät. Doch passen die erzieltenErgebnisse (Honigtau-Abgabe- frequenz, Lebendgewicht, Reproduktionsrate, Kotzusammensetzung,
Ausnut-zung der
Nahrung
im Hinblick auf den Stickstoff-Haushaltetc.)
durchausin den Rahmen
dessen,
was von der Pflanze her bekannt ist.Für das dritte Larvenstadium konnten bereits
Stoffmengen,
Aminosäure(N)-, Glucose-,
Wasser- undEnergie-Bilanzen vorgelegt
werden(KuNIiEL
undH
ERTEL
, 1975).
Für den kurzen Zeitabschnitt zuBeginn
des 4. Stadiums wurdedie
Nahrungsaufnahme, Frischgewichtszunahme
desKörpers,
der Verlauf derGesamtkohlenhydrat-und Stickstoff-Abgabe
alsHonigtau
miteinander inBeziehung gesetzt (H ERTEL
undKuNIiEL, 1976).
Besonders faszinierendist,
daß bei diesen Versuchen dieZusammensetzung
derNahrung
bekannt und konstant war.Ein
wichtiges Ergebnis
erscheint uns, daß diegeflügelten
undungeflü- gelten Morphen
auch verschiedeneernährungs-physiologische Typen reprä-
sentieren. Dies
zeigt
sich besonders in der Relation vonKohlenhydrat-
undStickstoff-Bilanzen. Grundsätzlich nutzen beide
Morphen
aber nicht nur die Aminosäuren aus, wie eshäufig
vereinfachend angenommen wird. Die alsPflanzenparasiten
stärkerspezialisierten apteren Morphen
mit ihrer höherenReproduktion
nutzen die Aminosäuren zu 70%
aus, die alaten zu 64%;
die
Kohlenhydrate dagegen entsprechend
zu 30%
bzw. 58% :
derjeweilige
Rest wird als
Honigtau ausgeschieden.
Die Alaten bauen mit denKohlenhy-
draten ihre etwa 50
%
höheren Fettreservenauf,
die sie für denAusbreitungs- flug
brauchen.Gerade im Hinblick auf
Honigtau-Probleme
wäre eine ähnliche Unter-suchung
an einer Blatt- oder Schildlaus mit Filterkammer sehr interessant.Die
Honigtaue
beiderTypen (mit
und ohneFilterkammer)
erscheinen im Hinblick auf die Relation Stickstoff zuKohlenhydraten
nicht sehr unterschied- lich(M ICHEL , 1942, L INDEMANN , 1948,
MALTAIS undA UCLAIR , 1952, M I TTLER,
1953, E HRHARDT ,
1962etc.).
Uns sind nur zwei Fällebekannt,
bei denenzugleich
direktNahrung
undHonigtau
im Hinblick auf dieses Problem ver-glichen
werden kann :Z IEGLER , 1956,
Coccide an Efeu( ?
Coccushesper-
idum
L INN A EU S, ? Stadium),
undE HRHARDT , 1962,
M.viciae, aptere
Adulte.In allererster
Näherung
könnte man die Gewichte vonKohlenhydraten
(angenommen :
1g)
und Aminosäuren(x
g,Leucin-Äquivalente)
inBeziehung
setzen. Betrachtet man dann die x g Aminosäuren der
Nahrung
als 100%,
erhält man die Werte für
Honigtau
in der Tabelle 6.Die Coccide mit dem
komplizierten
Filterdarm hat offenbarinsge-
samt
gesehen
einen extrem hohen Anteil an Aminosäuren in denKörper
auf-genommen. Bei diesen Zahlen sollte man
bedenken,
daß bei derVerwertung
es auf die
jeweiligen
absoluten Konzentrationen beiderKomponenten
in derNahrung
ankommt(H ERTEL
undK UNKEL , 1977).
DieBezugsgröße
Kohlen-hydrat
ist weiterhin keine Konstante. So verwenden die alatenMorphen
vonM.
persicae Kohlenhydrate
für dieBereitung
von Reservestoffen.Selbstverständlich muß man bei allen
Honigtau-Analysen wissen,
daßeine hohe Anzahl variabler Faktoren auf dessen
Zusammensetzung
einwirkt.H
ERTEL und KUNKEL
(1976)
hieltenNahrung
und abiotische Faktorenmöglichst konstant,
als sie die erste Hälfte des 4. Larvenstadiums(apter)
untersuchten. Die
Zusammensetzung
desHonigtaues
wechselteständig.
Zuerst wurde der
Nahrung
vor allem Wasser entnommen(um
sich damit zum neuenKörpervolumen auszudehnen).
Bis zur Stadienmitte wurden besondersgroße Mengen
Aminosäuren entnommen,nachfolgend
mehrKohlenhydrate.
Auf eine Reduktion sämtlicher Aminosäuren um 50
% reagierten
dieLarven
je
nachontogenetischem
Alter unterschiedlich. EineHyperphagie (bis
zu 20% gesteigerte Nahrungsaufnahme)
trat nur ab Stadienmitte auf.Grundsätzlich aber wurde der
Ausgleich
durch Reduktion(um
ca. 35%)
derWachstumsrate
gefunden :
Es entstehen die auch in der Natur bekannten sogn.Minus-Apteren (K UNKEL
und KLOFT1974).
Diese Tieresteigern
überraschen- derweise nicht ihreNahrungsaufnahme.
Die filterdarmlosen M.
persicae
konnten aus der um 50%
an Aminosäuren ärmeren Diät nicht einmalproportional
einen(gegenüber Honigtau
an derStandardlösung
= 100%)
um 50% herabgesetzten
Anteilentnehmen,
aller-dings
immerhin45,8 % (H ERTEL
undK U 1V KEL , 1977).
Beigleicher Nahrungs- aufnahme-Menge
und einer Reduktion um 35%
anKörpergewichtszunahme
scheiden sie
erwartungsgemäß
bedeutend mehrHonigtau
aus(über
40% mehr,
K
UNKELund
H ERTEL , 1976).
Nach
Erhöhung
des Aminosäure-Anteils(150 %
und 200%) verringert
sich dessen
Resorption exponentiell (H ERTEL
undKuNKEL, 1977).
Dabeinähert sich das Verhältnis Stickstoff zu
Kohlendydrate
imHonigtau
etwasdem des
Nahrungsangebotes,
wobeiallerdings
dieungefähre
Relation 10 : 1 beiderQuotienten gewahrt
bleibt. Offenbar ist in der Nähe der Standard- Diät-Konzentration eineoptimale Ausnutzung
desNahrungssaftes
im Hinblickauf die
Aminosäure-Resorption
erreicht. Beigeringerer
Konzentration läßt sich die Aufnahme nichtsteigern,
für höhere Konzentrationen scheint der Darm oder derGesamtorganismus
ebenfalls nichtentsprechend gerüstet
zusein. Auffallenderweise
liegt
dasStickstoff/Kohlenhydrat-Verhältnis
imHonigtau
von Läusen an ihrerWirtspflanze
imgleichen Bereich;
und dasVerhältnis in der Standard-Diät wurde
experimentell
erarbeitet(u.a. optimale Körpergewichtszunahme
derTiere).
5. - BEZIEHUNGEN VON APHIDEN ZUR WIRTSPFLANZE
Zu diesem Thema seien abschließend
einige
kurzeBemerkungen gemacht.
Jahreszeitliche Abhängigkeiten
Für die
Honigtau-Tracht
ist es vonBedeutung,
daß diePopulationen
von Schild- und Blattläusen eine sommerliche
Depression erleiden,
im Herbstsich aber bei manchen
Aphiden
wieder aufbauen. Von dieserRegel gibt
esAbweichungen (bei
Gallbewohnernverlängert
sich dieFrühjahrs-Saison, K
UNKEL
, 1966; krautige
Pflanzen haben oft andereVegetations-Zeiten;
Lokalbibitoren sind manchmal nicht
betroffen, K UNKEL , 1967).
Seit LI1VDEMAP1N
(1948)
wird der sinkende Gehalt an Aminosäuren im Phloemsaft dafür verantwortlichgemacht (s.
auchZ IEGLER , 1956).
Doch auchandere Substanzen erreichen im Sommer eine um 50-80
% niedrigere
Konzen-tration,
um im Herbst wiederanzusteigen.
Bisher bekannt dafür sind
myo-Inosit (K LUGE , 1970),
Adenosin-Triphosphat (B ECKER , 1973; Z IEGLER , 1975)
und Kalium(D IXON , 1975,
indirekter Hinweis durch
Honigtau-Analysen).
Aufgrund
von Versuchen mit künstlichen Diäten wissenwir,
daß besonders der Level an Aminosäuren und Kalium Wachstum undReproduktion
vonAphiden bestimmen,
doch auchmyo-Inosit
und ATP wesentlichen Einflußnehmen.
Interessanterweise können die Blattläuse
gerade
diese Stoffe aus derkomplexen
Diätherausschmecken,
wie Wahlversuchezeigen (Übersicht
K U P1 KEL
, 1977).
Außer sehrwenigen
Aminosäuren(vor
allemMethionin)
werden einzelne Aminosäuren
geschmacklich
nichtdiskriminiert,
ebenfallskeine Vitamine
(bei
Ascorbinsäure aber u.U.kurzzeitig
eineAblehnung)
unddie meisten
anorganischen
Ionen.Vergleich Phloemsaft-Diät
Je länger
mit einer künstlichen Diätgearbeitet wird,
desto unbekannter erscheint derPhloemsaft,
dessenKopie
man doch anstrebt. Willkürlich seieneinige
auftauchendeFragen
erwähnt(s.
auchKuNxEL, 1977).
Blattläusearrangieren
sich mit einer Diät ohneÜberdruck,
müssen sie es auch manchmalan ihrer
Wirtspflanze ?
Siebevorzugen
einen leicht alkalischenpH,
den sieauch in ihrer
Wirtspflanze finden,
während in diesem Bereich in der künstli- chen DiätMetallphosphate
und-hydroxide präzipitieren.
Falls Sterole imPhloemsaft vorkommen — FORREST und KNIGHTS
(1972,
M.persicae) bringen
durch ihre
Honigtau-Analysen
ein indirektesIndiz;
AKEY und BECK(1972,
A.
pisum)
konnten durchHinzufügen
von Cholesterin eine Wachstumsförde- rungerzielen;
EHRHARDT(1968,
Aulacorthumcircumflexum)
wies eine ausrei-chende
Synthese
von Cholesterin allein durchBlattlaus-Symbionten
nach - .wie werden diese
hydrophoben
Substanzendispergiert (Träger
oder Netz- mittel?).
Welche Substanzenfungieren
als Chelatbildner fürSpurenelemente (Ascorbinsäure,
Zitronensäure?),
welche als Antioxidantien ? Welche Substan-zen sind noch im Phloemsaft zu erwarten ? Haben Pflanzenhormone oder
Zuckerphosphate
eineBedeutung
für die Blattläuse ? Freie RNA scheint im Phloemsaft vorzukommen(ZiEGLER, 1975),
und auch in der Diät förderlichzu sein
(D ADD , 1967).
Unseres Wissens haben Botaniker Folsäure im Phloem noch nichteindeutig nachgewiesen,
alle bisher untersuchtenAphiden
sind aberauf eine Zufuhr
streng angewiesen.
Riboflavindagegen
müßte imAphiden-
körper synthetisiert werden,
denn es ist bisher im Phloemsaft nicht sichernachgewiesen,
wirkt in der Diät als Deterrent und steht imVerdacht,
alsChelat-Bildner die
Spurenelemente
zu fest zu halten.Einfluß auf
dieWirtspflanze
Die
Vorstellung,
daß durchSpeicheln (K LOFT , 1960,
LAMB et al.1967)
in die Pflanze diese
zugunsten
derErnährung
von Schild- und Blattläusen verändertwird,
ist schon voreiniger
Zeit in unserem Hause sehrgepflegt
worden
(K LOFT 1950, 1956, 1956/60, 1960, K UNKEL , 1966, 1967, 1968
a, 1968b).
Um die enge
Beziehung
zu denmorphologisch
definierten Gallen zu unter-streichen,
wurde derBegriff
«Physiologische
Galle »eingeführt (K LOFT , 1956/1960).
In der Zwischenzeit konnte durchelegante
Versuche(Besiedlung
des
gleichen
Blattarealsjeweils
sowohl von der Ober- als auch von der Unter-seite, Besiedlung
mit einem oder mehrerenIndividuen)
dieseVorstellung
untermauert werden
(W AY
undC AMMELL , 1970;
DIXON undW RATTEN , 1971;
S HEARER , 1976).
Jene Ergebnisse
haben natürlich Einfluß aufÜberlegungen,
wie nützlichHonigtau-Erzeuger
seinkönnen;
oder inwieweit durchExperimente
mitBlattläusen von den Botanikern ein « echtes » Bild der Phloemverhältnisse erhalten wird.
Der
Honigtau
dürfte nach alldem,
was obenvorgebracht
wordenist,
sehr
komplex
und sehr variablezusammengesetzt
sein. Es fehlen Untersu-chungen,
ob Bienen ihn nur alsZuckerlösung
verwenden oder ob er ihnenmehr bietet.
Eingegangen
im Mai 1977.Re!u pour pu6lication en mai 1977.
RÉSUMÉ
En
Europe
centrale les abeilles ne récoltent le miellat que sur peud’espèces (58 connues)
de Sternorrhynches (Tabl. 1). Cette récolte est favorisée près des fleurs par des accumulations,
dans les galles et dans les branches périphériques par une moindre visite des fourmis. Mais 72,4 ’7! de toutes les espèces possèdent une chambre filtrante. En conséquence ces pucerons sécrètent 2 à 3 fois plus de miellat et ce miellat renferme 25-40
%
de saccharose en poids secau lieu de 1
%
chez les pucerons qui n’ont pas de chambre filtrante. On discute de la présenced’autres hydrates de carbone. Le tréhalose semble présent dans tous les miellats. Puisque le
raffinose est connu pour être largement répandu dans la sève de phloème, sa présence dans le
miellat est discutée. Tous les pucerons ne peuvent pas assimiler le raffinose, comme le prouvent les études sur milieux artificiels. Le miellat de M. persicae est récolté à l’occasion par les abeilles. Puisque, par ailleurs, cette espèce s’élève bien sur milieu artificiel, on a pu étudier intensivement la physiologie de la nutrition. On fait part de certains de ces résultats. A la fin
on montre l’importance des plantes-hôtes dans les questions suivantes : dépression estivale des
populations de pucerons, analyse de la sève de phloème, influence de la salive dans la nutrition.