Neue Studie verwendet Video, um zu zeigen, wie Honigbienen ihre Fütterungsmechanismen wechseln, während sich die Ressourcenbedingungen ändern.

21. August 2023 Feature

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von Stephanie Baum, Phys.org

In der Natur bestimmt die Kompatibilität der Futtermechanismen von Tieren mit ihren Nahrungsquellen die Breite der verfügbaren Ressourcen und wie erfolgreich die Tiere sich ernähren können. Tiere, die den Nektar von Blumen wie Honigbienen (Apis mellifera) fressen, stoßen auf eine Vielzahl von Kronenlängen und Zuckerkonzentrationen. Der Nektar von Blumen stellt für Honigbienen die Hauptquelle für Energie und Wasser dar, da sie weltweit die dominierenden Bestäuber sind. 

Regionale Klimabedingungen tragen dazu bei, dass Pflanzen Nektar in unterschiedlichen Mengen und Konzentrationen produzieren, und Verdunstung und das Füttern von Bestäubern lassen die Nektarreservoirs von Blumen häufig unter ihre Kapazität fallen. Die Fähigkeit von Honigbienen, unter natürlichen Bedingungen mit variablen Ressourcen "gewinnbringend" zu fressen, ist daher von Vorteil.

Ein internationales Forscherteam hat die Futtermechanismen von Honigbienen untersucht und berichtet darüber, wie diese Bienen zwischen dem Saugen und Belecken wechseln, um maximalen Nutzen aus Blumen verschiedener Größen und Zuckerkonzentrationen zu ziehen. Die Studie des Teams mit dem Titel "Honigbienen wechseln Mechanismen, um effizient tiefen Nektar zu trinken" wurde in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Zuvor wurde das Saug- und Beleckverhalten von Honigbienen in Studien untersucht, jedoch wird in diesem Artikel darauf hingewiesen, dass frühere Untersuchungen eine "unnatürliche Bedingung praktisch unbegrenzter Nektarversorgung" enthielten. Solch große Nektarpools sind in den von den Bienen in freier Wildbahn besuchten Blumen selten.

In dieser Studie zeigt das Team, dass der Abstand zwischen dem Mundwerkzeug der Honigbienen und dem Nektar sowie die Zuckerkonzentration im Nektar bestimmende Faktoren dafür sind, ob die Bienen ihn saugen oder belecken.

Mikropartikel zeigen, wie eine Honigbiene tiefen Nektar saugt. Credit: Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2305436120

Der Futtermechanismus von Honigbienen besteht aus einem langen, dünnen Rüssel, der ein Paar labialer Palpen in einem Paar verlängerter Galea (Lappen) enthält. Diese Struktur dient als Futterrohr, und die behaarte Glossa (Zunge) der Biene befindet sich darin.

Für diese Studie wurden die Forscher Honigbienen vorher gehungert, fütterten sie mit Saccharoselösungen von 10%, 30% und 50% w/w, die in Kapillarröhrchen enthalten waren, und nahmen die Fütterungsverhalten der Bienen mit Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen auf. Eine blaue Farbe, die keine ernährungsphysiologische Wirkung hatte, wurde zu jeder Lösung zur visuellen Kontrastierung hinzugefügt, und die Bienen vertrugen sie gut.

Bei einer Saccharosekonzentration von 10% w/w steckten die Bienen ihren Rüssel tief in die Lösung und streckten ihre Zungen über die Rüsselröhren hinaus, um die Flüssigkeit zu saugen, bis sie die Flüssigkeitsoberfläche nicht mehr erreichen konnten.

Bei 30% w/w, einer in der Natur häufig vorkommenden Konzentration, begannen die Bienen, die Lösung schnell zu belecken und verlangsamten sich, als der Flüssigkeitsstand sank. sie wechselten allmählich zum Saugen, bis die Flüssigkeit außerhalb ihrer Reichweite war. Mikropartikel zeigen, wie eine Honigbiene tiefen Nektar saugt. Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2305436120

Bei 50% w/w beleckten die Bienen die Lösung, begannen schnell und verlangsamten sich, als die Flüssigkeit abnahm, und wechselten überhaupt nicht zum Saugen. Bemerkenswerterweise zeigten die Bienen einen geringeren Rückgang der Beleckfrequenz bei 50% w/w im Vergleich zu ihren Übergängen zum Saugen bei 30% w/w.

Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass das Belecken auf kurze Distanz den Honigbienen am effizientesten hilft, Nektar zu sammeln und das maximale Sammelvermögen ihrer Zungen auszuschöpfen, während Belecken auf längere Distanzen weniger effizient ist als Saugen aufgrund der längeren Zeit, die für die Kapillarfüllung benötigt wird. Die beobachtete Abnahme der Beleckfrequenz bei den dicksten der getesteten Nektare zeigt eine Zulassung für den für die maximale Zungensättigungsfähigkeit erforderlichen Kapillaranstieg.

Zusammenfassend ist das Belecken unabhängig von der Tiefe des Nektars eine bessere Strategie für Honigbienen, die Nektare mit hoher Zuckerkonzentration sammeln, während das Saugen schneller ist für solche mit geringeren Zuckerkonzentrationen.

The team also believes that the feeding mechanism switching behavior may be a unique ability among this species. Noting a previous study published in Soft Matter in which bumble bees (Bombus terrestris) did not switch between feeding behaviors with nectars of varying viscosities, the team in this study also used a solution of 10% w/w with bumble bees to test whether this would change according to their distance from the liquid, but it did not; the bumble bees only exhibited lapping.

Furthermore, previous research with orchid bees (Euglossini) has shown that they mainly use their long proboscides to procure nectar via suction, but that they have exhibited both suction and lapping with small amounts (films) of nectar. However, there is currently no evidence to show that orchid bees make this switch based on corolla depth or nectar properties.

The research team included members from China's Sun Yat-Sen University School of Aeronautics and Astronautics and School of Advanced Manufacturing, The University of Washington Department of Biology and Burke Museum of Natural History and Culture in the U.S., South Africa's University of Pretoria Department of Zoology and Entomology; Belgium's Université libre de Bruxelles, Nonlinear Physical Chemistry Unit and Université de Mons, Laboratoire InFlux; and Kiel University's Department of Zoology in Germany.

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences , Soft Matter

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