Die Rolle chemischer Signale bei der Regulation der sozialen Organisation in Nestern der stachellosen Biene Melipona beecheii (Apidae, Meliponini)
Final Report Abstract
Stachellose Bienen (Hymenoptera, Apidae, Meliponini) leben in hoch eusozial organisierten Nestern mit zwei morphologisch und physiologisch klar unterscheidbaren weiblichen Kasten. Die Art und Weise wie die komplexen Interaktionen zwischen der Königin und den Arbeiterinnen eines Nests koordiniert werden sind bisher wenig verstanden. Wir hatten es uns in dem nun abgeschlossenen Projekt als Ziel gesetzt herauszufinden, ob - und wenn ja, welche - chemische Signale von Königinnen in der Kommunikation mit den Arbeiterinnen eine Rolle spielen. Wir konnten zeigen, dass sich die kutikulären Duftprofile von Arbeiterinnen, virginellen Jungköniginnen und physogastrischen Königinnen signifikant unterscheiden. Darüber hinaus haben wir gefunden, dass einige Duftstoffe, die v.a. auf der Körperoberfläche von Jungköniginnen in großen Mengen vorhanden sind, starke Reaktionen in den Chemorezeptoren der Arbeiterinnen hervorrufen. Die daraus entwickelte Hypothese, dass Arbeiterinnen die Jungköniginnen anhand ihres spezifischen Dufts erkennen und dass diese Duftstoffe die Attacken gegen sie auslösen, konnte jedoch in Biotests nicht bestätigt werden. Vielmehr haben unsere Experimente gezeigt, dass die Exekutionen der jungen Königinnen, wie sie für stachellose Bienen typisch sind, durch deren auffälliges Verhalten ausgelöst werden. Jungköniginnen werden nur attackiert wenn sie rasch im Nest umherlaufen, dabei den Arbeiterinnen ihr Abdomen in kreisenden Bewegungen präsentieren und mit den Flügeln schlagen. Jungköniginnen, die ruhig auf der Wabe sitzen, werden von den Arbeiterinnen ignoriert. Da generell eine herausragende Bedeutung von chemischen Signalen für die Kommunikation in den individuenreichen Nestern sozialer Insekten angenommen wird, war dieses Ergebnis überraschend. Wir denken aber, dass die Erkennung der virginellen Königinnen - und v.a. ihre Exekution - auf Grund ihres Verhaltes anstelle von spezifischen Duftstoffen durchaus Sinn macht. Es ermöglicht den Königinnen unerkannt zu bleiben solange sie still im Nest sitzen und ihre Fähigkeit, den Attacken der Arbeiterinnen durch das energieaufwändige Herumlaufen und Flügel schlagen zu entkommen kann als ehrliches Signal ihrer fitness betrachtet werden. Ausschließlich Königinnen, welche die Jagd auf sie für eine gewisse Zeit überleben, haben eine Chance ein Nest zu übernehmen. Kastenspeziflsche Duftstoffe konnten wir auch auf den Oberflächen von Eiern, die von der physogastrischen Königin bzw. von Arbeiterinnen gelegt wurden, flnden. Die Bienen können offensichtlich zwischen diesen beiden Ei-Typen unterscheiden, da sie Zellen mit einem Königinnen-Ei darin stets verschließen, Zellen mit Arbeiterinnen-Eiern jedoch offen lassen. Wir vermuten, dass die königinnenspezifischen Duftstoffe (eine Reihe von Acetaten) für diese Unterscheidung verantwortlich sind. Es ist auch denkbar, dass die Acetate das Verdeckelungsverhalten der Arbeiterinnen auslösen. Diese Möglichkeit muss aber in zukünftigen Biotests noch untersucht werden. Ein weiteres Ziel des Projekts war die Untersuchung von Duftstoff produzierenden Drüsen von M. beecheii Königinnen. Durch histologische und elektronenmikroskopischen Präparate konnten wir kastenspeziflsche Typ 3 Drüsen im Abdomen der Königinnen dokumentieren. Diese Drüsen sind vennutlich die Produkttonsorte der königinnenspeziflschen Duftstoffe. Die Rolle, die diese Substanzen in der Biologie von Melipona beecheii spielen, bleibt jedoch unbekannt. Eine Mögliche Bedeutung in der Paarungsbiologie, d.h. in der Kommunikation zwischen virginellen Königinnen und Männchen, sollte in weiterführenden Untersuchungen in Betracht gezogen werden.
