Contribution of honeybee drones of different age to colonial thermoregulation

Abstract

In addition to honeybee workers, drones also contribute to colonial thermoregulation. We show the drones’ contribution to thermoregulation at 5 different experimental temperatures ranging from 15– 34 °C. The frequency and the degree of endothermy depended on the drones’ local ambient temperature and age. Location on brood or non-brood areas had no influence. The frequency of endothermic drones and the intensity of endothermy increased with decreasing temperature. 30% of drones of 8 days and older heated their thorax by more than 1 °C above the abdomen. The youngest drones (0–2 days) did not exceed this level of endothermy. Though young drones were less often engaged in active heat production, their contribution to brood warming was not insignificant because their abundance on the brood nest was 3.5 times higher than that of the oldest drones (⩾13 days). Results suggest that the stimulus for the drones’ increased frequency of heating at low experimental temperatures was their low local ambient air and/or comb temperature.

Zusammenfassung

Honigbienen sind bekannt für ihre Fähigkeit zur Endothermie, die sie u. a. dafür nutzen, die Brutnesttemperatur in einem Bereich zwischen 32– 36 °C konstant zu halten. Diese Aufgabe wird im Wesentlichen von den Arbeiterinnen übernommen. Ziel dieser Untersuchung war zu klären, ob auch die Drohnen einen Beitrag zur kolonialen Thermoregulation leisten und ob dabei eine Altersabhängigkeit festgestellt werden kann.

Dafür wurden frisch geschlüpfte Drohnen mit Farbpunkten an Thorax und Abdomen markiert und anschließend einem Beobachtungs stock, der mit einem brütenden Volk besetzt war, zugesetzt. Dieser war auf beiden Seiten mit einer Infrarot durchlässigen Folie ausgestattet, sodaß mit einer Thermografiekamera die Körpertemperatur der Bienen und die Temperatur der Wabenoberfläche gemessen werden konnte. Der Beobachtungs stock befand sich in einem klimatisierten Raum, in dem die Versuche bei 5 verschiedenen experimentellen Temperaturen zwischen 15–34 °C durchgeführt wurden. Als Maß für die Heizstärke oder Heizleistung der Drohnen wurde die Temperaturdifferenz zwischen Thorax und Abdomen, bzw. Wabe oder umgebender Luft gewählt. Während den Messungen wurde die Position auf den Waben bestimmt, der Zellinhalt ermittelt und die umgebende Lufttemperatur gemessen.

Drohnen waren seltener am Brutnest anzutreffen als Arbeiterinnen. Ihre Aufenthaltshäufigkeit am Brutnest sank von 27,1 % im Alter von 0–2 d auf 7,8 % im Alter von ⩾ 13 d ab. Bei den Arbeiterinnen nahm die Häufigkeit viel stärker ab, von 72,6 % auf 27,7 % (Abb. 2). Bei unseren Versuchen beteiligten sich die Drohnen auch an der kolonialen Thermoregulation. Dieses Ergebnis wurde vor allem bei niedrigen Versuchstemperaturen, d.h. bei starker thermischer Belastung, sichtbar. Bei den Experimenten mit 15 °C zeigten sie die stärkste Heizleistung, wobei hier eine klare Altersabhängigkeit ersichtlich wurde (Abb. 3–5). Drohnen ab dem Alter von 8 Tagen heizten häufiger (30–42 %, Fig. 4) und stärker als die beiden jüngeren Altersgruppen (0–12 %, Abb. 4). Dieses Ergebnis läßt sich daraus erklären, daß junge Drohnen (< 2 Tage) die Fähigkeit zur Wärmeproduktion wahrscheinlich noch nicht voll entwickelt haben, wie wir bei Arbeiterinnen bereits feststellen konnten.

Die relative Häufigkeit heizender Drohnen war mit einer Ausnahme (15 °C) auf der Brut und auf brutfreien Wabenflächen gleich (Abb. 4, Inserts). Bei den Versuchen mit 15 °C heizten vor allem die älteren Drohnen (> 2 Tage) in den kälteren, peripheren brutfreien Bereichen stärker. Die Ergebnisse einer ANCOVA und Korrelationsanalyse zeigten, daß nicht der Wabeninhalt (Brut), sondern die Waben- und/oder lokale Lufttemperatur das thermische Verhalten der Tiere bestimmte. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß die Drohnen nicht wie die Arbeiterinnen durch die Anwesenheit von Brut zum Heizen stimuliert wurden, sondern daß sie nur zu ihrem eigenen Wohlbefinden die Körpertemperatur erhöhten, und um ein Absinken ihrer Umgebungstemperatur zu verhindern. Trotzdem tragen sie durch ihre gegenüber einer Arbeiterin wesentlich größere Körpermasse nicht unbedeutend zur kolonialen Thermoregulation bei.