ÜBER
DIEFÄHIGKEIT
DERBIENENKÖNIGIN (APIS
MELLIFICAL.)
ZWISCHEN ARBEITERINNEN-
UND DROHNENZELLEN
ZUUNTERSCHEIDEN
Surl’aptitude de la
reineà
distinguer les cellules d’ouvrières des cellules de
mâlesNikolaus KOENIGER
Institut für Bienenkunde der Universitüt, Frankfurt am Main, Oberursel
SUMMARY
ON THE NATURAL DISPOSITION OF THE QUEEN
FOR DISTINGUISHING WORKER BEE CELLS FROM MALE CELLS
The observation of the queen honeybee during oviposition showed that, during her inspection of a cell, both front legs are introduced into the cell. By fixing tiny « flags » (Fahnchen) at the queen’s fore legs the inspection could be blocked up. After inhibited inspection the queen prepon-
deratingly (89 %) is laying fertilized eggs into drone cells. After amputation of both trochanters the results were similar to those of blocking by « flags » (78 % worker pupae in drone cells). After
an amputation of both fore legs within the femur, there were 18 % worker pupae in drone cells, whereas there were only 3 % after an amputation within the tibia. Obviously, the one side amputa- tion of a fore leg does not impair much the perception (0,3 % worker pupae in drone cells). From
these results it was concluded that, caused by the specific stimulus of the drone cell, the fertilization of the egg is inhibited. So, the difference between drone cells and queen cells would cause the
deposition of fertilized eggs into queen cells.
ZUSAMMENFASSUNG
1. Bei eingehender Beobachtung des Eilegeverhaltens wurde gefunden, daß die Königin be
der Zellinspektion beide Vorderbeine in die Wabenzelle einführt.
2. Eine reversible Blockierung der Inspektion wurde durch Anbringen von « Fähnchen n an den Vorderbeinen der Königin erreicht.
3. Nach Blockierung der Inspektion werden von der Königin in Drohnenzellen überwiegend (89 %) befruchtete Eier abgelegt.
4. Nach Amputation beider Trochanter wurden ähnliche Ergebnisse wie bei der Behinderung
durch « Fähnchen » erhalten (78 % Arbeiterinnenpuppen in Drohnenzellen).
5. Die beidseitige Amputation der Vorderbeine innerhalb der Femora ergab 18 % und der
Tibien 3 % Arbeiterinnenpuppen in Drohnenzellen.
6. Die einseitige Amputation eines Vorderbeines scheint das Erkennen nur geringfügig zu beeinträchtigen (0,3 % Arbeiterinnenpuppen in Drohnenzellen).
7. Die Ergebnisse wurden dahingehend interpretiert, daß auf Grund des spezifischen Reizmus-
ters der Drohnenzelle die Befruchtung des Bieneneis verhindert wird. Der große Unterschied zwi- schen Drohnen- und Weiseizellen würde dann die Ablage von befruchteten Eiern in letztere bewirken.
EINLEITUNG
Die Kenntnisse über Verhalten und
Sinnesleistugen
der Arbeitsbiene wurden durch vieleUntersuchungen
auch während der letzten Jahre immer weiter ausge-baut,
so daß dieHonigbiene
sicher zu den am besten bearbeitetenObjekten
derBiologie gezählt
werden kann.Über
dieBienenkönigin dagegen liegen
nurwenige
Arbeiten vor. So ist die hier
aufgegriffene Frage,
wie dieKönigin
zwischen Arbei- terinnen- und Drohnenzellen unterscheidenkann,
seit über hundert Jahren immer wieder diskutiert worden. Dasweitgehende
Fehlen vonexperimentellen Untersuchungen
kann daher nur durch dieSchwierigkeiten
erklärtwerden,
diemit der
Beschaffung
von so vielen Bienenvölkern undKöniginnen
verbundensind,
wie zu
entsprechenden Experimenten benötigt
werden. So wurde die hier vorlie-gende
Arbeit erst durch dengroßen
Bienenbestand des Institutes für Bienenkunde in Oberurselermöglicht
12 3-I. - PROBLEMSTELLUNG
In einem Bienenvolk
gibt
es drei verschiedeneTypen
von Wabenzellen.Die Arbeiterinnenzellen haben einen
diagonalen
Durchmesser von etwa5,7
mm(eigene Messung).
Ihre Tiefebeträgt
10-12 mm(eigene Messung)
und die Wand- dicke0,07
mm(M ARTIN
undL INDAUER , 1966).
Die Arbeiterinnenzellen bilden denHauptanteil
der Waben. Daneben werden normalerweise auch zahlreiche Drohnenzellengefunden,
die in der Form mit den Arbeiterinnenzellen überein-stimmen,
sich aberaufgrund
dergrößeren
Dimensionen(diagonaler
Durchmes-ser
7,1
mm, Tiefe 15 mm(eigene Messung)
und Wanddicke0,09
mm(M ARTIN
1. Herr Professor 1)r. F. RUTTtvERgab mir die Anregung zu dieser Arbeit. Dafür sowie für die zahlreichen Diskussionen während des Fortganges der Versuche möchte ich recht herzlich danken.
2. Diese Arbeit wurde aus Mitteln gefördert, die Herrn Prof. F. RUTTNER von der deutschen
Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt worden waren.
3. Frau Ing. agric. G. ALPERN und Herrn Ing. agric. R. BAR-COHEN von der Experimental Beekeeping Station of the Ministry of Agriculture of the State of Israel danke ich für ihre Gastfreund- schaft und Unterstützung während meines Aufenthaltes in Israel.
und
L INDAUER , 1966)
leicht gegen dieseabgrenzen
lassen. Das Verhältnis vonArbeiterinnen- zu Drohnenzellen wird im
allgemeinen weitgehend
vom Bienen-halter bestimmt. Durch
Zugabe
von Mittelwänden werden die Bienen darangehin- dert,
Waben mit Drohnenzellen zu bauen. Läßt man die Bienenjedoch
nachBelieben
bauen,
so werden bei der BienenrasseApis mellifica
carnica etwa 5-10%
der gesamten Zellen als Drohnenzellen
angelegt.
In Drohnenzellen werden inMitteleuropa
von EndeApril
bisAnfang August von der Königin
Eier gelegt.
Ältere Königinnen
erzeugen oft mehr undlänger
Drohnen alsjunge Königinnen.
Auch bestehen zwischen den einzelnen Bienenrassen
größere
Unterschiede.Die
Königin belegt
die Arbeiterinnenzellen mit befruchteten Eiern und die Drohnenzellen mit unbefruchteten Eiern. Bisweilenjedoch
werden auchDrohnenpuppen
in Arbeiterinnenzellengefunden.
Bei nähererUntersuchung
der
Königin
läßt sich dann oftfeststellen,
daß entweder derSpermienvorrat
derKönigin
nahezuerschöpft ist,
oder daß krankhafteVeränderungen
an den Befruch- tungsorganen vorhanden sind(Fyg
1940u.a.).
Arbeiterinnenbrut in Drohnenzellenjedoch
wird sehr selten beobachtet.Die Arbeiterinnen- und Drohnenzellen dienen wiederholt zur Brutaufzucht.
Dabei bleibt
jeweils
dasPuppenhäutchen
derausgeschlüpften
Biene in der Zellezurück und wird an die Zellwand
angelagert.
Die Zellen werden auf diese Weise mitjeder Brutperiode
kleiner. So lassen sich auf älterenWaben,
weil nicht alle Zellengleich häufig
bebrütetwerden,
Differenzen in den Zelldurchmessern feststel- len(siehe
Abb.1).
Im
Gegensatz
zu den Arbeiterinnen- undDrohnenzellen,
derenLängsachse
um etwa 40 nach oben von der Horizontalen
abweicht,
ist dieLängsachse
derWeiselzelle mehr oder
weniger
vertikal. Die Weiselzelle hat eineeichelförmige
Gestalt. Der Durchmesser des runden
Querschnittes beträgt
an der weitestenStelle 9 mm
(F REUDENSTEIN , 1938).
Während die anderen Zellen wiederholtzur Aufzucht von Maden und zur
Speicherung
vonHonig
und Pollendienen,
Nird die Weiselzelle nur einmal benutzt und nach dem
Schlüpfen
derjungen Köaigin
von den Arbeiterinnenabgebaut.
Die
Befruchtung
des Eies findet während oder kurz nach derEiablage
statt(v. S IEBOLD , 1856).
Dabei wird das Ei im medianen Ovidukt an derEinmündung
des
Spermathekalganges vorbeibewegt
und mitSperma
versehen. Dicht unterhalb derSpermatheka
umschließt einOrgan,
das aus mehrerenMuskelgruppen aufge-
baut ist, den
Spermathekalgang (Spermapumpe, B RESSLAU , 1905).
Oberhalb derSpermapumpe
mündet diezweiästige Spermathekaldrüse
in denSpermathekalgang
ein. Die
Spermapumpe
und dieSpermathekaldrüse
werden von einem Ast desneunten Nerven des letzten
(vierten) Abdominalganglions
versorgt(R UTTNER , 1961).
Über
den Mechanismus derSpermazugabe
zum austretenden Ei sind mehrereHypothesen aufgestellt
worden. Nach Bresslau 1905 und Adam 1912 soll dieSpermapumpe
dieZugabe
desSpermas
hemmen oderermöglichen,
wobei durch Kontraktionen undErschlaffung
bestimmterMuskelgruppen
derSpermapumpe
der
Spermathekalgang geöffnet
bzw.geschlossen
werden soll.F
LANDERS
(1950)
betrachtet dieSpermapumpe lediglich
alsVentil,
das sichöffnet,
sobald ein Ei an derMündung
desSpermathekalganges vorbeigleitet.
Die
Aktivierung
desSpermas
durch das Sekret derSpermathekaldrüse
soll dieZugabe
desSpermas
zum austretenden Ei bewirken. Soll ein Ei unbefruchtet bleiben, so unterbleibt dieSekretausschüttung
derSpermathekaldrüse
und dasunaktivierte
Sperma
vermag nicht denWeg
bis zum Eizurückzulegen.
Es besteht also keine Klarheit über den Mechanismus der
Spermafreisetzung
aus der
Spermatheka.
Nochweniger
ist das der Fall hinsichtlich der Art seinerAuslösung.
Eine
intakte, vollgepaarte Königin
ist in derLage, jede
einzelne der zeitweisesechzigtausend
und mehr Brutzellen eines Bienenvolkes ohne Fehler mit demadäquaten
Ei zubelegen,
d.h. Drohnenzellen mit unbefruchteten und Arbei- terinnenzellen mit befruchteten Eiern.Seit der
Entdeckung
derParthenogenese
durch DZIERZON 1845 wird dieFrage diskutiert,
auf welche Weise dieKönigin
zu dieserLeistung befähigt
wird.Von den vielen
Hypothesen
undSpekulationen
über dieseFrage
sollen hiernur solche
besprochen werden,
die zumindest keine wesentlichen Fehler in ihren anatomischen undbiologischen
Praemissen enthalten. So erscheint esbeispiels-
weise
wenig sinnvoll,
auf eineHypothese einzugehen,
die davonausgeht,
daßder
Spermathekalgang
in den linken Ovidukt einmündet(B ENUS si-Bossi, 1901)
und nicht in den medianen
Ovidukt,
wie schon von v. SIEBOLD(1856)
und vielenanderen Autoren beschrieben wurde.
1. DZIERZON selbst vertrat die
Ansicht,
daß dieKönigin
willkürlich dieSpermazugabe
zum Eiregeln
könne : « DieKönigin
hat dieMöglichkeit,
nachBelieben männliche oder weibliche Eier zu
legen » (Neue
verbesserte Bienenzucht S.102). Ähnliche Auffassungen
wurden von v. SIEBOLD(1856),
von v. BERLEPSCH(1860),
NACHTSHEIM 1914 und ZANDER(1936)
vertreten. Dabei ist nichtklar,
was wissenschaftlich in diesem
Zusammenhang
unter « Belieben » oder « Willen »zu verstehen ist.
2. Eine ganz andere
Hypothese,
die als sogenannte Drucktheorie bis heutevon vielen Bienenzüchtern vertreten
wird,
findet sich bei PETRUNKEWITSCH(1901) :
« Nun sind aber die Arbeiterinnenzellen viel enger als die Drohnenzellen und das erschwert das
Hineindringen
des Hinterleibs derKönigin,
kann also bei derselben einen anderen Reflex auslösen. Je nach dem Eindruck wird also dieKönigin
reflektiv die
Wirkung
des denAusführungsgang
desReceptakulum
schließendenSphinkters
aufheben oder denselben in tonischer Kontraktion belassen ».Geger
diese
Hypothese,
die wohl schon vor PETRUNKEWITSCH voneinigen
Imkern ver-treten
wurde,
waren bereits verschiedene Einwände erhobenworden;
so weistv.
Berlepsch
daraufhin,
daß dieWeiselzellen,
die von derKönigin
mitbefruchteten Eiern
belegt werden,
einengrößeren
Durchmesser haben als Arbei- terinnenzellen. Auchbelegen
nach v. BERLEPSCHKöniginnen,
die mit Arbeiterin-nen auf Drohnenbau gesperrt
werden,
die Drohnenzellen mit befruchteten Eiern.V. BUTTEL-REEPEN
(1915) betont,
daß dasAblegen
von unbefruchteten Eiernan bestimmte
biologische
Periodengebunden
ist.Später
wurde die « Drucktheorie »in veränderter Form von FREUDENSTEIN
(1932)
vertreten. DurchMessungen
anfrisch
belegten
Weiselzellenzeigte
er, daß diese Zellen durchAnlage
eines « Be-fruchtungsringes
» an ihrerÖffnung
auf etwa5,37
mmeingeengt werden,
sodaßdie
Öffnungsweite
etwa einer Arbeiterinnenzelleentspricht.
FREUDENSTEIN faßt dann seineHypothese
wiefolgt
zusammen : « Wohl können in der sommerlichenBrunftstimmung
des ganzen Bienenvolkes die verschieden weitenZeüöffnungen
- einschließlich des
Befruchtungsringes
amWeiselnäpfchen - Befruchtung
oderNichtbefruchtung
des Eiesregulieren :
in den weiten Dohnenzellen ließe dann eine starkeSpreizung
derHinterleibsöffnung
bei dereicrlegenden Königin
das Eiunbefruchtet am
Samenausführungsgang vorbeigleiten;
im Herbst undFrühjahr zeigt
aber derEierlegetrieb
derKönigin,
wie alle Brunfttriebe derArbeiterinnen,
eine
geringere
Intensität : eine schwächereSpreizung
derHinterleibsöffnung
würde
infolgedessen
bei derEiablage
in Drohnenzellen ebenso zurBenetzung
der austretenden Eier mit
Spermien
führen wie in der Arbeiterinnen- und Wei- selzelle »(Wesen
der Bienen S.62).
Gegen
dieseHypothese
mußeingewendet werden,
daß durchSpreizung
derHinterleibsspalte
derKönigin
dieEinmündungsstelle
des Ductusspermaticus
eher verengt als erweitert wird. Es erscheint
überhaupt aufgrund
der Anatomieunmöglich,
daß ein Eiaustritt,
ohne dieMündung
des Ductusspermaticus
zuberühren,
dagerade
an dieser Stelle ein muskulöserZapfen,
die Valvulavaginalii)
in das Lumen das medianen Oviduktes
hineinragt (A DAM , 1912).
3. GorrTnRSxi
(1935)
kommtaufgrund
seinerUntersuchungen
über dieMaße der Wabenzellen zu einer anderen
Vorstellung :
« Nicht der Reiz der abso- luten Größe der Drohnenzellebedingt
dieAblage
von unbefruchtetenEiern,
sondern ein bestimmtes Verhältnis zweier
Wabenzellgrößen.
Es erscheint die Annahmeberechtigt,
daß das Aussetzen derSpermapumpe
bei der Drohnenei-ablage
als Reaktion auf einen kinästhetischen Reizunterschied bei Arbeiter- und Drohnenzelle anzusehen ist » GOETZE(1940)
hält auch eine kinästhetischeAuslösung
derSpermazugabe
durch verschiedene Wabenmuster für wahrschein- lich. Imübrigen
betont erjedoch
dasZeitgesetz
des Brutinstinktes und nimnt einenperiodisch
verschiedenen Zustand derSamenpumpe
an.Gegen
dieseHypothese
muß diegroße
Veränderlichkeit des Wabenmustersangeführt
werden. Durch das Verdeckeln vonBrutzellen,
die sichverpuppende
Larven
enthalten,
entsteht eine mehr oderweniger
ebene Wabenoberfläche.Da
jedoch häufig
nicht alle beieinanderliegenden
Zellen zurgleichen
Zeitbelegt werden,
sind in diese Flächen mitgedeckelter
Brut oftungedeckelte
Zellen mitEiern oder
jungen
Madeneingeschoben.
Auf diese Weise ändert sich das Waben-muster
dauernd,
und es erscheint daherfraglich,
ob ein so veränderlicher Para-meter zur
Regulierung
derBefruchtung herangezogen
werden kann.4. FREUDENSTEIN
(1938)
hat die Ansichtdiskutiert,
daß die Arbeiterinnen beimZellputzen
die Arbeiterinnen- und Drohnenzelle mit verschiedenemSpeichel
zur
Eiablage
vorbereiten. DieKönigin
würde dannaufgrund
verschiedener olfak- torischer Reize Arbeiterinnen-und Drohnenzellen unterscheiden können. FYG(1941)
findet diese Ansicht « durchaus nichtabwegig
» und verweist auf das von v. FRISCH(1921)
untersuchte «plastische
Riechen der Insekten ».Solange
keineUntersuchungen vorliegen,
diequalitative
oder zumindestdeutliche
quantitative
Unterschiede in derEinspeichelung
zwischen Arbeiterinnen- und Drohnenzellennachweisen, gibt
esjedoch
keineAnhaltspunkte,
die für dieRichtigkeit
dieser Ansichtsprechen.
Derselbe Einwand der fehlendenexperimen-
tellen
Grundlage gilt
auch für alle anderenaufgeführten Hypothesen.
Denn trotzder recht intensiven Diskussion der
Frage
desUnterscheidungsvermögens
derKönigin
zwischen Arbeiterinnen- und Drohnenzellen sind bisher nur sehrwenige Experimente
unternommen worden :1. v. BERLEPSCH
(1860)
setzte sich mit der « Drucktheorie » auseinander.Er konnte
zeigen,
daß eineKönigin,
die mit Arbeiterinnen auf reinen Drohnenbaugebracht wurde,
die Drohnenzellen mit befruchteten Eiernbelegte.
Aus diesem
Ergebnis geht
klarhervor,
daß eineKönigin
nicht unter allenUmständen in eine Drohnenzelle ein unbefruchtetes Ei
ablegt,
sonderndaß,
wie man heute
aufgrund
von Erkenntnissen derVerhaltensforschung (T INBERGEN ,
1950
u.a.)
vermutenkann,
neben dem Reizmuster der Drohnenzelle nochphysio- logische Voraussetzungen
erfüllt sein müssen, um dieSpermazugabe
zum austre-tenden Ei zu blockieren.
Ein ähnliches
Experiment
wurde von FREUDENSTEIN(1935) ausgeführt,
der ein ganzes Bienenvolk auf Waben setzte, die nur aus Drohnenzellen bestanden.
Bei der
Ausmessung
derDrohnenzellen,
die mitArbeiterinnenpuppen
besetztwaren,
ergab sich,
daß dieKönigin bevorzugt
in die kleinsten Drohnenzellen befruchtete Eiergelegt
hatte. DieKönigin
scheint also in derLage
zusein,
dieZellgröße
zuperzipieren. Allerdings
darf in diesemZusammenhang
nicht außer Achtgelassen werden,
daß die Arbeiterinnen durch dasZellputzen beeinflussen,
in welche Zelle ein Ei
gelegt wird;
denn dieKönigin
bestiftet normalerweise nur geputzte Zellen(v. B UTTEL -R EEPEN ,
1915u.a.).
2. Fyc
(1943)
untersuchte denEilegeakt
derBienenkönigin.
Er wiederholte einen Versuch von HUBER(1814),
der einerKönigin
beide Antennen ampu- tiert hatte. EineKönigin
ist ohne Antennen nicht mehr in derLage,
Kontakt mit den Arbeiterinnen zuhalten,
undgeht
nach ein bis zweiTagen
zu Grunde. EineEiablage
konnte nachAmputation
der Antennen nicht mehr beobachtet werden.Dagegen
scheint dieKönigin
beiAmputation
nur einer Antenne bei derEiablage
nicht behindert zu sein. Aus diesen
Experimenten
schließt FYG, daß dieReize,
die die
Eiablage auslösen,
von derKönigin
mit Hilfe der Antennen auf enommenwerden.
Hiergegen
mußeingewendet werden,
daß dieAmputation
beider Antennen als ein sehrgravierender Eingriff angesehen
werdenmuß,
und es erscheint dahermöglich,
daß die soherbeigeführte Verhinderung
derEiablage
eher eineFolge
des
gestörten Allgemeinzustandes
derKönigin
ist als eine direkteAuswirkung
der
Amputation
auf diePerzeption
vor derEiablage.
3. Im weiteren Verlauf seiner
Untersuchungen greift
FY! das Problem derReizleitung
bei derEiablage
auf. Er konntezeigen,
daß dieEiablage
durch dieDurchtrennung
des Bauchmarkes vor dem viertenAbdominaigangüon
blockiertwird. Eine so behandelte
Königin zeigt
nach FYC einen im wesentlichen intakten Ablauf desEilegeverhaltens, lediglich
das Austreten des Eies unterbleibt.Die
Eiablage
kann also nicht als einperipherer
Reflexaufgefaßt werden,
sondern ist nach diesen Befunden ein zentralnervös gesteuerter
Vorgang.
Nach diesem
Überblick
über dieHypothesen
und diewenigen Experimente
erscheint es zunächst
nötig,
unbeeinflußt von den bishergeäußerten Vermutungen
durch genaue
Beobachtung
desEilegeverhaltens
derKönigin
einen Ansatz füreigene
Versuche zu finden. Ziel derUntersuchung
soll sein, einenexperimentellen Beitrag
über dasUnterscheidungsvermögen
derKönigin
zwischen Arbeiterinnen- und Drohnenzellen zu leisten.11. - MATERIAL UND METHODE
Beobachtungen und Versuche wurden im Sommer 1966, 1967 und 1968 am Institut für Bienen-
kunde in Oberursel durchgeführt. Dabei wurde vorwiegend mit Bienen der Rasse Apis mellifica
carnica gearbeitet. Von Januar bis Mai 1967 wurde in Sarafand (Israel) mit Apis mellifica ligustica experimentiert. Zu den Versuchen wurden starke Bienenvölker mit mindestens 5 Brutwaben ver- wendet. In Israel befanden sich die Völker auf Langstrothwaben in Magazinbeuten, während in
Oberursel hauptsächlich Blätterstöcke mit zwölf Waben (Deutsch-Normalmaß) benutzt wurden.
Alle Völker enthielten zumindest eine Wabe mit Drohnenbau.
Zur Beobachtung des Eilegeverhaltens der Königin wurde ein Beobachtungskasten mit einem
Thermostaten nach Lindauer mit einem Bienenvolk (drei Brutwaben) besiedelt. Die Temperatur
wurde auf 32 °C einreguliert, was sich für die Beobachtung als sehr günstig erwies. Bei niedrigeren Temperaturen bildeten die Bienen nämlich eine dicke Schicht auf der Brutfläche und versperrten
so die Sicht auf die Königin.
Das Einweiseln der Königinnen in die Versuchsvölker wurde mit Hilfe von Drahtkäfigen, die
in eine Wabe eingeschnitten wurden, durchgeführt. Nach zwei Tagen wurde die gekäfigte Königin
durch Ausfressen eines Zuckerteigverschlusses im Volk freigelassen. Nach dreißig Tagen, wenn
schon die erste Brut der zugesetzten Königin ausgelaufen war, wurde mit dem Versuch begonnen.
Die ersten von der Königin beeglten Drohnenzellen wurden durch ein Absperrgitter (ein Gitter, dessen Stäbe einen so großen Abstand haben, daß die Arbeiterinnen hindurchschlüpfen können, während d die größere Königin es nicht passieren kann) abgetrennt. Sollte an der Königin ein Eingriff vorge-
nommen werden, so wurde sie aus dem Volk herausgefangen. Die Zeit außerhalb des Volkes darf nicht mehr als zehn Minuten betragen, da sonst das Wiederzusetzen ohne Käfig, bei dem die Königin
mit Zuckerteig bestrichen wird, mit zu großen Verlusten verbunden ist.
Die Waben mit den Drohnenzellen wurden jeweils 15-18 Tage nach dem Auffinden der ersten
Eier aus dem Volk herausgenommen. Die mittlerweile verdeckelten Zellen wurden geöffnet und das
Geschlecht der verpuppten Bienen festgestellt. Die Puppen wurden einzeln aus den Zellen heraus- präpariert und drei bis sechs Millimeter über dem Zellgrund der diagonale Zelldurchmesser mit Hilfe einer Schublehre (Genauigkeit 0,02 mm) gemessen. Da das Bienenwachs bei Zimmertemperatur
verformbar ist, was die Präparation und ein genaues Messen sehr erschwert, wurden die Waben vorher auf etwa - 10 °C gekühlt. Zellen mit mindestens 6,5 mm im Durchmesser wurden bei den Versuchen als Drohnenzellen berücksichtigt (GONTARSKI 1935 u.a.).
Im Sommer 1968 wurden Drohnenwaben bei den Experimenten benutzt, die frisch aus vorge- prägten Mittelwänden (Fa. Dadant, Hamilton Ill. U.S.A.) gebaut waren. Bei diesen Waben haben alle Zellen einen Durchmesser von etwa 7,4 mm, sodaß auf das Ausmessen der einzelnen Zellen verzichtet werden konnte.
Im Frühjahr und Sommer wurden die Drohnenzellen von der Königin sofort bestiftet, ab August wurde es trotz intensiver Fütterung der Versuchsvölker immer schwieriger, bestiftete Droh- nenzellen zu erhalten. Deshalb wurden bei sechs Versuchen die Königinnen auf Waben gesperrt, die hauptsächlich aus Drohnenzellen aufgebaut waren. In diesen Fällen wurden jedoch nur Ergeb-
nisse berücksichtigt, bei denen die Königin vor dem Eingriff unter den gleichen Bedingungen wie
im Experiment, also auf eine Wabe mit Drohnen- und Arbeiterinnenzellen gesperrt, in die Droh- nenzellen nur unbefruchtete Eier gelegt hatte.
Königinnen wurden nach einem Versuch weiter verwendet, sofern sie entweder fast reine Drohnenbrut erzeugt hatten oder wenn sie nach Aufhebung einer experimentellen Behinderung eine
Drohnenwabe richtig belegt hatten.
Ein Versuch dauert auf diese Weise etwa 50 Tage. Mit 28 starken Bienenvölkern und 54 Köni-
ginnen habe ich die Untersuchungen durchgeführt.
11I.. DAS LEGEVERHALTEN DER KÖNIGIN
Vor der Aufnahme eines Eies werden die Zellen von den Arbeiterinnen inten- siv beleckt und etwa vorhandene Rückstände werden entfernt. Nicht geputzte Zellen
übergeht
dieKönigin
bei derEiablage (B UTTEL -R EEPEN 1915).
Trifft die
Königin
bei ihrenEilegegängen
auf einegeeignete Zelle,
so bleibtsie vor der
Zellöffnung
stehen und senkt denKopf,
sodaß die Stirnseiteparallel
zur Wabenoberfläche
gestellt
wird. Dabei werden die Tibien des erstenBeinpaares
seitlich an den
Kopf angelegt.
In dieserStellung
werden nun derKopf
und daserste
Beinpaar vollständig
in die Zellehineingesteckt,
bis das Thoraxschild dorsal an den Zellrand stößt. So verharrt dieKönigin
kurzeZeit,
während sie die Tibien des mittlerenBeinpaares
von außen an die Zelleanlegt.
Anschließend werdenKopf
und erstesBeinpaar
aus der Zelleherausgezogen (Abb. 2-4).
Das eben beschriebene Verhalten wird als
Inspektion
der Zelle bezeichnet.Die Dauer der
Inspektion
vom Einführen desKopfes
in die Zelle bis zum Heraus-ziehen
beträgt
etwa drei Sekunden(min. 1,5
sec., max. 10sec.)
Auf dieInspek-
tion
folgt
entweder dieEiablage,
oder dieKönigin
entfernt sich und sucht eineneue Zelle auf. Unter den nicht sehr natürlichen
Bedingungen
imBeobachtungs-
kasten
(alle
Waben sind in einer Ebeneangeordnet
und nichtparallel
neben-einander wie im natürlichen
Bienenvolk)
wurde durchschnittlich nach zweiInspektionen
eineEiablage
beobachtet.Eierlegen
ohnevorhergegangene Inspek-
tion konnte nicht bemerkt werden.
Wird ein Ei
abgelegt,
so werden nach derInspektion
die Gelenke zwischen Tibia und Femur des mittleren und hinterenBeinpaares gestreckt,
sodaß sich derKörper
derKönigin
von der Wabenoberfläche abhebt. Dabeibewegt
sichdie
Königin einige
Schritte vorwärts und krümmt das Ende des Abdomens nach vorn, bis es sich über derÖffnung
der vorherinspizierten
Zelle befindet. Beimfolgenden
Einführen des Hinterleibes in die Zelle ist beieinigen Königinnen
eineDrehung
desKörpers
um dieLängsachse
der Zelle zubeobachten,
sodaß derKopf
derKönigin
bei derEiablage
dann nach untenzeigt.
DerEilegevorgang
vom Einführen des Abdomens in die Zelle bis zum Herausnehmen dauert etwa 25 sec.
(min.
16 sec., max. 42sec.) (Abb. 5, 6).
Im
allgemeinen
laufenInspektion
undEilegeakt
so wie oben beschriebenab,
doch wurden auch kleinereAbweichungen
beobachtet. So ist z. B. dasAnlegen
des mittleren
Beinpaares
von außen an dieinspizierte
Zelle nichtmöglich,
wenndiese von verdeckelten Brutzellen
umgeben
ist. Auch werden die einzelnen Bewe- gungen derKönigin
oft von vorbeilaufenden Arbeiterinnengestört,
ohne daßes zu einer
Verhinderung
derjeweiligen Eiablage
käme.Unterschiede zwischen
Apis mellifica Ligustica
undApis mellifica
ca/’/ncawurden nicht
festgestellt.
Auch beimEierlegen
in Drohnenzellen konntegegenüber
Arbeiterinnenzellen keine
Änderung
des Verhaltens bemerkt werden.IV. - EIABLAGE
UNTER VERÄNDERTEN BEDINGUNGEN : « DER BERLEPSCHVERSUCH »
Im
Frühjahr
wurde ein starkes Volk auf reinen Drohnenbau gesetzt,lediglich
die
Randwaben,
die normalerweise zu dieser Jahreszeit nie mit Eiernbelegt
wer-den,
bestanden aus Arbeiterinnenzellen. Bei der Kontrolle nach dreiTagen
wurdenjedoch
auf einer Randwabe Eiergefunden,
und die Bienen hatten in den freien Raum zwischen der Randwabe und der Wand der Beute eine neue, ausschließlichaus Arbeiterinnenzellen bestehende Wabe
gebaut.
Die bestiftete Randwabe und dieneugebaute
Wabe wurdenentfernt,
sodaßjetzt
nur noch Drohnenwaben vorhanden waren. Wieder aber wurde von den Bienen eine neue Arbeiterinnenwabegebaut
und sofort von derKönigin
mit Eiernbelegt.
Daraufhin wurde der Hohlraum zwischen der Waben und der Beutenwand mit Holztafelngefüllt,
sodaß kein Raum für neue Waben vorhanden war. Nun wurden sofort zwei Drohnenwabenbestiftet,
und die verdeckelten Zellen wurden nach 18Tagen
kontrolliert. Dabei wurdenhauptsächlich Drohnenpuppen gefunden. Lediglich
inwenigen Zellen,
die deutlich kleiner waren als normale Drohnenzellen
(Durchmesser 5,9 mm)
wurden
Arbeiterinnenpuppen gefunden.
Dieser Versuch wurde mit einem zweiten Volkwiederholt,
wobei streng daraufgeachtet
wurde, daß ausschließlich Drohnen- zellen vorhanden waren. Bei der Kontrolle der verdeckelten Brutzellen wurdennur
Drohnenpuppen gefunden.
Im Herbst wurde dann der «Berlepschversuch
omit einem schwachen Volk
durchgeführt,
undjetzt
erzeugte dieKönigin
nebenwenigen Drohnenpuppen hauptsächlich Arbeiterinnen,
obwohl wiederum nurDrohnenzellen zur
Verfügung
standen.Diese
Ergebnisse
stimmen mit den von v. BERLEPSCH und FREUDENSTEINdurchgeführten Experimenten
recht gut überein. ImFrühjahr
wurden die Drohnen- zellen vonKöniginnen
in starken Völkern mit unbefruchteten Eiernbelegt;
dagegen
im Herbst wurden in einem schwachen Volk befruchtete Eier in Drohnen- zellenabgelegt.
DieKönigin
beantwortet also das Reizmuster derDrohnenzelle,
wenn sie sich in einem starken Volk zu einer
Jahreszeit,
in der normalerweise Drohnen erzeugtwerden, befindet,
mit derAblage
unbefruchteter Eier. ImSpätsommer jedoch
ist das Verhalten derKönigin plastischer,
und siereagiert
dann auf diese
Zwangssituation biologisch
sinnvoll.V. - BEHINDERUNG DER INSPEKTION
Die
Entscheidung
über dasBelegen
einer Zelle wird anscheinend während derInspektion getroffen.
Daß dabei auch die Art der Zelle(Drohnen-
oder Arbei-terinnenzelle) festgestellt wird,
nach der sichja
dieBefruchtung
des Eiesrichtet,
erscheint
möglich.
Daher soll zunächst eineBlockierung
derInspektion
versuchtwerden.
Einer
Königin
wurde eine 8-9 mmlange Nylonborste
auf die Stirnseite desKopfes geklebt,
um das Einführen desKopfes
in die Zelle während derInspektion
zu verhindern. Anschließend wurde die
Königin
in denBeobachtungskasten
zurückgesetzt :
nachdem dieKönigin
zuerst beleckt undgefüttert wurde, begannen
einige
Arbeiterinnen die Borste mit den Mandibeln zu bearbeiten und intensivdaran zu zerren. Allmählich kamen immer mehr Bienen
hinzu,
und dieKönigin
wurde an der Borste
langsam
zumFlugloch hingezogen.
In diesem Stadium wurdeAngriffsverhalten einiger
Arbeiterinnen gegen dieKönigin
beobachtet : die Arbei- terinnen krümmten das Abdomen, und es konnten deutlicheStechbewegungen gesehen
werden.Fünfzehn Minuten nach dem Zusetzen der
Königin
löste sich durch daskräftige
Ziehen der Klebstoff vomKopf
derKönigin,
und dieNylonborste
wurdezum
Flugloch hinausgetragen.
Sofort wurde das Verhalten der Arbeiterinnen zur
Königin normal,
und dieKönigin begann
mit derEiablage.
Die Form des
Kopfes
derKönigin
scheint also für die Bienenwichtig
zu sein.Deshalb muß die
Verhinderung
derInspektion
erreichtwerden,
ohne amKopf Veränderungen
vorzunehmen. Das soll durch Bekleben der Vorderbeine versucht werden.Dazu wurde in zahlreichen Vorversuchen
folgende
Technik entwickelt :etwa 1 mm breite und 10 mm
lange
Streifen Klebefolie(Tesafilm)
wurden mitXylol gereinigt,
dünn mit wasserunlöslichem Kontaktkleber bestrichen und fünfzehn Minutengetrocknet.
Ein so vorbereiteter Streifen wurde mit der Mittevon vorn um die Tibia des Vorderbeines der
Königin gelegt
und beide Enden hinter der Tibiazusammengepreßt.
Die so aufeinandergeklebten
Enden wurdenderart
abgeschnitten,
daß sie 2 mm nach hinten wie eine kleine Fahne abstanden(im Folgenden
wird diese Art derBehinderung
als Fähnchenbezeichnet). (Abb. 7)
Nach dem Bekleben beider Tibien in der beschriebenen Weise wurde die
Königin
zurück in den
Beobachtungskasten
gesetzt; die Arbeiterinnen leckten und füt-terten die
Königin,
und nur einzelne Bienenbegannen,
an den Fähnchen zuzerren, was die
Königin
mit den Mittelbeinen abwehrte. Nach zehn Minuten wurde die ersteEiablage
beobachtet. Bei derInspektion legte
dieKönigin
die Tibiender Vorderbeine seitlich an den
Kopf
an undversuchte,
sich in die Zelle hineinzu
beugen.
Doch dieFähnchen,
die durch dieDrehung
der Tibien beimAnlegen
an den
Kopf,
nun zur Seiteabstanden,
wurden senkrecht auf den Rand der Zellegedrückt
und verhinderten auf diese Weise das Einführen desKopfes.
Dabeibefand sich der
Kopf
mit der Stirnseiteparallel
zurWabenoberfläche,
während die Antennen den Rand der Zelle betasteten. Das mittlereBeinpaar
wurde dannwie bei einer normalen
Inspektion
von außen an die Zelleangelegt,
und die Köni-gin
verharrte in dieserStellung
einenAugenblick,
bevor sie das Abdomen in der oben beschriebenen Weise zurEiablage
einführte. So wurden während derersten Stunde dreizehn
Eiablagen
beobachtet. In den Pausen wurde dieKönigin gepflegt
undgefüttert.
Sie führte bisweilen intensivePutzbewegungen
aus, bei denen sieversuchte,
die Fähnchen mit Hilfe der Mittelbeine abzustreifen. Nach 24 Stunden wurden die Fähnchendagegen
kaum mehr beachtet und nur hin und wieder von den Bienen beleckt.Um die
Auswirkung
derBehinderung
durch Fähnchen zuuntersuchen,
wurden dreiKöniginnen
zunächstjeweils
eine Wabe mit Drohnenzellengeboten,
die sie ohne Fehler
bestifteten,
d.h. in den Drohnenzellen wurden bei der Kontrolle ausschließlichDrohnenpuppen gefunden.
Nachdem diesenKöniginnen
Fähnchenangelegt
waren, wurden wiederum Drohnenzellengeboten.
In diesen Drohnenzellen fanden sich bei derAuswertung überwiegend Arbeiterinnenpuppen.
Daraufhinwurden die Fähnchen entfernt und den nun wieder unbehinderten
Königinnen
neuerlich Drohnenwaben
geboten.
Diese Drohnenzellen enthielten nur Drohnen- puppen;lediglich
bei einerKönigin (Is 5),
die zur Zeit derEiablage
nur noch einVorderbein
hatte,
wurde eineeinzige Arbeiterinnenpuppe
neben 406 Drohnen-puppen
gefunden (siehe
Tabelle Nr. 1 A und Abb.8).
VI. - AMPUTATION VON ANTENNEN UND VORDERBEINEN
Da das Verhindern der
Inspektion
zu einer starkenBeeinträchtigung
desUnterscheidungsvermögens führt, liegt
esnahe,
daß dieKönigin
eine Drohnen- zelle beimHineinbeugen
in die Zelle während derInspektion
« erkennt ». Als Sitzder
entsprechenden Rezeptoren
kommen in erster Linie die Antennen und die Vorderbeine inFrage, die,
wie obenbeschrieben,
in die Zelleeingeführt
werden.Die
vollständige Ausschaltung
beider Antennen führt zumbaldigen
Todder
Königin,
da dieKönigin
ohne Antennen keinen Kontakt mehr zu den Arbeite- rinnen halten kann(F YG 1943).
DieAmputation
nur einer Antennedagegen
behin-dert die
Königin
bei derEiablage
undZellunterscheidung nicht,
wie in einemeigenen
Versuchbestätigt
werden konnte.Nach MARTIN und LINDAUER 1966 sind die Antennen zur
maßgerechten Anlage
der Wabenzellen entbehrlich. Unter derAnnahme,
daß dieKönigin
zurZellunterscheidung
dengleichen
Mechanismus benutzt wie die Arbeiterinnen beimZellbau, sprechen
auch dieseErgebnisse
gegen eineBedeutung
der Antennen für das Erkennen der Drohnenzelle.Deshalb erscheint es zunächst
angebracht,
den Einfluß der Vorderbeine zuuntersuchen. Die Vorderbeine der
Königin
wurden dazujeweils beidseitig
etwaan der
gleichen
Stelle mit einer feinen Schereabgeschnitten
und dieabgeschnitte-
nen Stücke ausgemessen. Von einer
Betäubung
derKönigin
wurdeabgesehen,
da dadurch das
nötige sofortige
Zusetzen ins Volk erschwertwird,
bzw. mitgroßen
Verlusten an
Versuchsköniginnen
verbunden ist.Das Verhalten der Arbeiterinnen zu einer
Königin
ohne Vorderbeine istweitgehend normal,
wieaufgrund
derHofstaatbildung
und demPflegen
derKönigin
durch die Arbeiterinnen vermutet werden kann. DieFortbewegung
der
Königin
wird durch dieAmputation
der Vorderbeine nicht wesentlicheinge-
schränkt. Die
Königin
istweiterhin
in derLage,
von einer Wabe auf eine andereüberzuwechseln.
Allerdings
konnten beieinigen
Völkern etwazwanzig Tage
nachder
Amputation
Weiselzellen beobachtet werden.Simpson (1960)
hält es für wahr-scheinlich,
daß dieAmputation
der Vorderbeine dieVerteilung
derKöniginnen-
substanz behindert und daher den Bau von Weiselzellen induziert. Bei der In-
spektion
und derEiablage
führt dieAmputation
der Vorderbeineanfänglich
zueiner leichten
Verlängerung
desHandlungsablaufes,
während sonst keine Unter- schiede zum « Normalverhalten » bemerkt wurden. Auch die Lebensdauer derKönigin
scheint kaumbeeinträchtigt
zu sein; zumBeispiel
wurde eineamputierte Königin
ohneSchwierigkeiten
überwintert.Es wurden 26 Versuche
durchgeführt,
bei denen die Vorderbeine der Versuchs-königinnen
beiderseitsjeweils
etwa an dergleichen
Stelleabgeschnitten
wurden.Die
Königinnen
wurden in der bereits beschriebenen Weise getestet(Abb.
9und
10).
DieErgebnisse
sind in Tab. 1 B-Dzusammengefasst.
Für einzelne Versuche ist die
Verteilung
der Arbeiterinnen- und Drohnenbrut auf Drohnenzellen unterschiedlicher Grösse in denAbbildungen
Ila-Ilcgraphisch dargestellt.
Die
Königinnen
mit durchschnittenen Trochantern(Versuch 4-7) zeigen
nahezu den
gleichen
Anteil an falschbesetzten Zellen wie dieFähnchenköniginnen.
Nur Is 1
(Versuch 5)
weist einen kleineren Fehleranteil von nur 65%
gegen etwa 95%
bei den drei anderenKöniginnen
auf. Dabei ist zubemerken,
daß dieseKönigin
einen Monat vorher mit Fähnchen getestet worden war(Versuch 2).
Bei den Versuchen mit durchschnittenen Femora
(Versuch 8-21)
tretenbei Versuch 8 und Versuch 11 keine Fehler
auf,
während bei Versuch 9, 17, 19 das Erkennen der Drohnenzellen stärker gestört ist.(Alle Versuche,
bei denen nurweniger
als 50 Zellen ausgewertet werdenkonnten,
haben wegen dermangelnden
statistischen
Sicherung
einegeringe Aussagekraft,
sodaß es nicht sinnvollerscheint,
auf diese Versuche nähereinzugehen).
Durchschnittene Tibien
(Versuch 22-29,
Abb.11c)
führen zu nurgeringen Störungen.
Die einheitlichenErgebnisse
dieserVersuchsgruppe
sind imVergleich
zu den
Auswirkungen
der durchschnittenen Femora bemerkenswert. Auch nehmen dieKöniginnen
mit durchschnittenen Tibien noch Größenunterschiede zwischen den einzelnen Zellenwahr,
dennArbeiterinnenpuppen
wurdenvorwiegend
inkleineren Drohnenzellen
gefunden.
Die
Amputation
von nur einem Vorderbeinbeeinträchtigt,
wie in Versuch30 und 31
gezeigt wird,
das Erkennen nurgeringfügig (Tab.
1E).
Da ein
angeschnittenes Beinglied
bis zumproximalen
Gelenkaustrocknet,
scheint dieZusammenfassung
derAmputationsversuche
inGruppen biologisch
sinnvoll zu sein