Honigbiene
Systematische Einordnung
Bei der Honigbiene sieht man deutlich die Einschnitte zwischen den drei Körperteilen Kopf, Brust und Hinterleib. Jeder dieser Körperteile ist aus einzelnen Abschnitten aufgebaut, die man besonders deutlich am Hinterleib erkennen kann. Tiere, deren Körper sich aus mehreren Abschnitten zusammensetzt, sind Gliedertiere. Besitzen sie auch gegliederte Beine, bezeichnet man sie als Gliederfüßer. Sind diese Gliederfüßer durch zwei deutliche Einschnitte in Kopf, Brust und Hinterleib unterteilt, nennt man sie Insekten (Kerbtiere, Kerfe), der lateinische Begriff „Insectus“ bedeutet soviel wie "eingeschnitten".
Zu den Insekten gehören etwa 80 % der heute bekannten Tierarten. Als größte Tiergruppe sind sie über die ganze Erde verbreitet und haben alle Lebensräume erobert. Innerhalb der Insekten gehört die Honigbiene zu den Hautflüglern, weil sie zwei Paar schmale, häutige Flügel mit nur wenigen Adern aufweist.
Die Biene besitzt wie alle Insekten ein Außenskelett aus Chitin, das den Körper schützt und stützt. Wegen der Starrheit dieses Stoffes müssen Körper und Gliedmaßen für die Bewegungsfähigkeit in kleine Abschnitte gegliedert sein, die untereinander durch dünne Häute gelenkig verbunden sind. Die Muskeln sitzen innen am Skelett an.
Äußerer und innerer Bau eines Insekts
Honigbiene - Aufbau
Walther-Maria Scheid
Der Kopf trägt ein Paar Fühler. Hier ist auch der sehr empfindliche Tast- und Geruchsinn zu finden. Seitlich fallen die stark gewölbten Netz- oder Facettenaugen auf. Sie setzen sich aus vielen (je nach Insektenart 700 bis 10 000) Einzelaugen, die sechsseitigen Pyramiden entsprechen, zusammen. Die Einzelaugen liefern ein mosaikartiges Gesamtbild.
Die Mundöffnung wird von gegliederten Mundwerkzeugen umgeben. Sie liegen unter der Oberlippe und bestehen aus paarigen Oberkiefern, paarigen Unterkiefern und der unpaaren Unterlippe, die auf beiden Seiten Taster trägt. Dieser Grundbauplan ist bei allen Insekten anzutreffen, wenn auch oft in verschiedenen Abwandlungen. Die Mundwerkzeuge der Biene sind zum Beispiel leckend-saugend. Die sehr kleinen Oberkiefer kauen, die Unterkiefer und die Lippentaster bilden ein Saugrohr, mit dem Nektar aus der Blüte aufgenommen werden kann. Die Zunge mit dem Löffelchen ist der untere Teil der Unterlippe und dient zum Lecken.
Körperbau
Die Brust besteht aus drei deutlich erkennbaren Abschnitten, von denen jeder ein Paar gegliederter Beine trägt. Am zweiten und am dritten Brustabschnitt befindet sich jeweils ein Flügelpaar, das von Tracheen (das sind die Atmungsorgane der Insekten), den sogenannten Adern, durchzogen wird. Sie haben auch Stützfunktion. Vorder- und Hinterflügel sind Ausstülpungen der Haut und nicht umgebildete Gliedmaßen. Die Bienen besitzen wie alle Gliedertiere ein Strickleiternervensystem. Dessen Zentrum befindet sich im Kopf oberhalb des Verdauungskanals, wo viele Nervenzellen zu einem Nervenknoten (Ganglion) zusammentreten. Es wird als Oberschlundganglion bezeichnet. Von ihm ziehen zwei Nervenstränge auf der Bauchseite nach hinten. Jeder dieser Stränge trägt pro Körperabschnitt einen Nervenknoten. Die beiden Knoten eines Abschnitts sind durch Querfasern miteinander verbunden. Die Anordnung der Nervenknoten und der Nervenfasern ist so regelmäßig, dass das gesamte Nervensystem wie eine Strickleiter aussieht.
Wie alle Gliederfüßer besitzen Bienen einen offenen Blutkreislauf. Oberhalb des Darmes liegt ein schlauchförmiges Herz, das durch Zusammenziehen das farblose Blut nach vorne auspumpt. Hier fließt es frei in den Körperhohlräumen und wird durch seitliche Spalten des Herzens wieder aufgesaugt. Ventilartige Klappen in diesen Seitenspalten verhindern ein Zurückfließen des Blutes.
Mundwerkzeuge
Honigbiene - Mundwerkzeuge der Honigbiene
Walther-Maria Scheid
Tracheen, weit verzweigte Röhrensysteme, sind die Atmungsorgane der Insekten. Sie beginnen mit kleinen Öffnungen an beiden Seiten des zweiten und dritten Brustabschnitts sowie an den Hinterleibsabschnitten und versorgen alle verbrauchenden Organe direkt – ohne Zwischenschaltung des Blutes – mit Sauerstoff. (Das Insektenblut benötigt daher keinen Farbstoff für den Sauerstofftransport und kann deshalb auch farblos sein!)
Die in der Leibeshöhle blind beginnenden Malpighischen Schläuche münden zwischen Mittel- und Enddarm in den Darmkanal und sind die Ausscheidungsorgane. Der Darmkanal durchzieht zwischen Herz und Strickleiternervensystem den ganzen Körper vom Mund bis zum After.
Bedeutung der Honigbiene
Honigbienen sind wohl die bekanntesten Nutzinsekten. Ohne ihre Bestäubungshilfe wären viele Früchte undenkbar, genauso wie der Honig und Wachs seit langem im Haushalt Verwendung für uns finden.
Schon vor rund 7 000 Jahren beschäftigte sich der Steinzeitmensch mit der Honiggewinnung, wie Felsenzeichnungen belegen. Die Wilden Honigbienen haben ihre Nester in hohlen Bäumen oder anderen Aushöhlungen angelegt. Bereits im Altertum wurden die Bienen als Haustiere durch Imker genutzt (domestiziert) und in Holzkisten oder Körben gehalten. Chinesen, Griechen, Römer und Ägypter arbeiteten schon mit Bienenstöcken aus Stroh und Ton. Diese Beuten hatten fest eingebaute Waben und ergaben nur eine kleine Ernte, doch konnte man mehrere Beuten an den unterschiedlichsten Orten aufstellen. Der Nachteil war allerdings, dass man zur Honigernte denn gesamten Stock zerstören musste. Dies lässt sich durch eine Ständerbeute mit Hochwaben vermeiden, das heißt, über dem Stock befindet sich ein Abteil mit beweglichen Rähmchen, in welche die Bienen ihre Waben bauen und den Honig einlagern, sobald das untere Abteil voll ist. Der Imker erntet nur das obere Abteil, den Honigraum, ab, die Brut und der Vorrat des Bienenvolkes bleiben unberührt im unteren Abteil, dem Brutraum.
Atmungssystem (Tracheen blau gekennzeichnet)
Honigbiene
Atmungssystem
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Soziale Organisation
Sie sind durch ihren gelb-schwarz mit Haaren bedeckten Hinterleib gut zu erkennen. Honigbienen zeigen für Untersuchungen viele interessante Verhaltensweisen (z. B. Bienentanz) und sie sind in einem Tierstaat als Sozialverband organisiert, welche die höchste Form sozialer Gefüge bei Tieren darstellt.
Der Erfolg von Tierstaaten ist vor allem in der Arbeitsteilung begründet. Für diese Arbeitsteilung sind Spezialisten (Kasten) erforderlich, die sich in Bau und Aufgabenbereichen unterscheiden. Der bis zu 80 000 Individuen große Bienenstaat wird vor allem durch die Arbeiterinnen als eine Kastenform gebildet. Die beiden anderen Kasten, die Männchen (Drohnen, Einzahl die Drohne, aber fachsprachlich der Drohn) und die Königin (Weisel), lassen sich von den Arbeiterinnen gut in Gestalt und Größe unterscheiden.
Die Königin (Weisel) besitzt als einziges fruchtbares Weibchen besonders stark ausgebildete Geschlechtsdrüsen. Sie ist durch ihre Größe (20 – 25 mm), vor allem an ihrem großen Hinterleib, erkennbar. Nach der Begattung durch die Drohnen legt sie von Februar bis Ende September täglich 500 bis maximal 3 000 Eier. Die Weisel legt in einem Jahr etwa 150 000 Eier, die ca. 60 mal soviel wiegen wie sie selbst. Sie muss sich nicht einmal selbst um Nahrung bemühen, denn sie wird von den Arbeiterinnen umsorgt. Ihre Mundwerkzeuge und Sammeleinrichtungen sind aufgrund fehlender Nutzung zurückgebildet. Die Königin hat eine Lebenserwartung von 3–5 Jahren und sie braucht ca. 16 Tage, um aus dem befruchteten Ei zu schlüpfen.
Die Drohnen entstehen aus unbefruchteten Eiern. Ihre Entwicklungszeit beträgt 24 Tage. Sie sind gedrungener gebaut als die beiden anderen Kastenformen (Länge: 15–17 mm). Ihre Aufgabe erschöpft sich lediglich darin, junge Königinnen während des Hochzeitfluges zu begatten. Daher sind ihre Geschlechtsorgane sehr gut ausgebildet, während der Rüssel verkürzt ist, sowie Sammeleinrichtungen und Stachel fehlen. Sie beteiligen sich nicht an den Arbeiten im Bienenstock und müssen sogar von den Arbeiterinnen gefüttert werden. Die Drohnen leben nur wenige Wochen. Drohnen sterben bei der Begattung. Diejenigen, die sich nicht fortgepflanzt haben, werden im Herbst nicht mehr gebraucht. Sie werden aus dem Stock gezerrt (Drohnenschlacht), wo sie sterben.
Schon die Entwicklungszeiten in den sechseckigen Zellen der drei Kastenformen sind unterschiedlich: Drohne 24 Tage, Arbeiterin 21 Tage und Weisel 16 Tage. Königin und Arbeiterinnen sind Weibchen, genetisch identisch und gehen beide aus befruchteten Eiern hervor. Die Unterschiede liegen primär in der verschiedenen Zusammensetzung des Futters, welches sie ab dem dritten Lebenstag erhalten. Maden der zukünftigen Arbeiterinnen erhalten nur die ersten 3 Lebtage den eiweißreichen Futtersaft der Pflegebienen. Danach werden sie mit Pollen und Honig ernährt. Die zukünftige Königin bekommt als Made ausschließlich den Futtersaft (Gelée Royal). Dieser Futtersaft wird heute sogar durch künstliche Königinnenzucht gewonnen und zu kosmetischen und pharmazeutischen Produkten weiterverarbeitet.
Die Arbeitsbiene baut in einem Stock mehrere senkrechte Waben, die aus einer Mittelwand und beiderseits aufrecht stehenden, sechseckigen Zellen bestehen. Diese Zellen sind ein wenig nach oben geneigt, dass der Honig nicht ausfließen kann. Die Zellen für den Nahrungsvorrat (Pollen, Honig) sind identisch mit den Brutzellen.
Die Zellen, in denen die Eier abgelegt werden, besitzen kein einheitliches Aussehen. Die überwiegende Zahl hat eine normalgroße und regelmäßig gebaute Form. In diesen entwickeln sich die Arbeiterinnen. Größere, sechseckige Zellen dienen zur Entwicklung der Drohnen. Die seltenste Form sind längliche Waben (hohle Zäpfchen – Weiselwiegen), in denen die Königinnen heranwachsen können. Das Schicksal eines Eies wird durch die Königin und die Arbeiterinnen entschieden. Die Arbeiterinnen bauen die Zelltypen instinktiv in einem bestimmten Zahlenverhältnis, während die Königin befruchtete oder unbefruchtete Eier ablegen kann (abhängig vom jahreszeitlichen Rhythmus).
Arbeiterinnen besitzen im Gegensatz zu der Königin verkümmerte Geschlechtsorgane und sind dadurch kleiner (13–15 mm). Sie müssen sich um alle anfallenden Arbeiten im Bienenstaat kümmern. Die Aufgaben im Innen- bzw. Außenbereich werden in Abhängigkeit von ihrem Alter nacheinander ausgeführt. Der Zusammenhang besteht darin, dass je nach Alter die notwendigen Organe für die Arbeiten nach und nach funktionstüchtig werden.
Die Futterdrüsen im Kopf der Arbeiterinnen sind bis zum 10. Lebenstag nach dem Schlüpfen stark entwickelt. Ihre Hauptaufgabe ist in dieser Zeit die Pflege und das Füttern der Maden. Jede Arbeiterin kann durch den Pflegeaufwand (2 000 Besuche pro Made) nur drei Larven aufziehen. Ab dem 10. Tag bis zum 20. Tag werden die Futtersaftdrüsen zurückgebildet, dafür sind die Wachsdrüsen am Hinterleib aktiv. In diesem Alter bauen die Arbeiterinnen Waben und verdeckeln die Zellen. Als Wächter am Flugloch arbeitet die Biene zwischen dem 19. und 20. Lebenstag. Ab dem 20. Lebenstag ist die Arbeitsbiene mit dem Eintragen von Nektar, Blütenstaub, Wasser und Pflanzenharzen (Tracht) im Außendienst beschäftigt. Dieser Arbeit geht sie bis zum Lebensende von ca. 5 bis 6 Wochen nach.
Die Arbeiterinnen besitzen spezielle Transporteinrichtungen für das Eintragen von Nahrung und Baustoffen. Das Hinterbein, welches als Sammelbein bezeichnet wird, kann den Blütenstaub aus dem Haarkleid der Biene bürsten und die Klumpen des Blütenstaubes in sogenannten Körbchen sammeln (vertiefte Form mit langen Haaren) und in den Stock transportieren. Die Arbeitsbiene bewahrt zuckerhaltige Absonderungen (Nektar) von Blüten, Blättern, Früchten oder Ausscheidungen der Blattläuse im Kropf (Honigmagen) auf. Der Nektar wird so in den Stock getragen, den Bienen des Innendienstes übergeben und innerhalb der Zellen durch Wasserverdunstung und mit eigenen Substanzen der Bienen zum haltbaren Honig eingedickt. Dieser „bearbeitete“ Nektar wird in die Waben eingelagert, wo er dann heranreifen kann.
Bei günstigen Trachtbedingungen kann man bei einem einheimischen Volk bis ca. 7 kg Honig (andere Länder bis 50 kg) entnehmen. Eine Imkerei in Österreich wagte folgendes Zahlenbeispiel: „...Die Jahresproduktion einer Biene lässt sich nur schwer einschätzen, jedoch nimmt man an, dass ein österreichischer Bienenstock mit einer durchschnittlichen Bevölkerung von rund 30 000 Bienen im Jahr 20 bis 30 kg Honig produziert. 1 kg Honig stellt also 200 Arbeitstage einer Biene und 40 000 km Flug zu etwa 800 000 Blüten dar!“
Dabei wird nur der Honig-Überschuss geerntet und Zuckerwasser als Ersatz gefüttert, weil er für die Bienen die Futterreserve darstellt. Honig ist mehr als nur ein Nahrungsmittel. Er dient z. B. auch als Heilmittel bei vielerlei Krankheiten. Der durch die Bienen produzierte Wachs ist noch kostbarer (1 kg wird von ca. 150 000 Bienen in ihrem Leben produziert). Er wird heute weniger für Kerzen, sondern mehr für kosmetische und pharmazeutische Zwecke genutzt. Wachs, als schlechter Wärmeleiter, trägt zum guten Klima im Stock bei. Die Bienen beherrschen die Temperaturregulation in höchster Perfektion. Sie können im Bienenstock die Temperatur von 35 °C kontinuierlich durch verschiedene Regulationsmechanismen halten. Im Winter produzieren sie durch gemeinsames Muskelzittern Wärme, welches aber nur bei genügender Nahrungsreserve möglich ist. Wenn die Temperaturen über 35 °C ansteigen, wird zunächst mit den Flügeln gefächelt (Anregung der Luftzirkulation), bei weiterer Erwärmung wird Wasser eingetragen und versprüht (Nutzung der Verdunstungskälte). So konnten bei Bienen auf einem Lavafeld in Süditalien Temperaturen bis zu 70 °C kompensiert werden.
Die Arbeitsteilung der Bienen erfordert eine gute Koordination innerhalb des Bienenstaates. Das erfolgt durch von den Bienen in kleinen Mengen selbst abgegebene chemische Signale (Pheromone oder Sozialhormone). Die sogenannte Königinnen-Substanz, welche in der Oberkieferdrüse der Königin gebildet wird, erreicht über das Futter alle Mitglieder des Bienenvolkes. Diese Substanz verhindert, dass Arbeiterinnen weitere Königinnen heranziehen und Geschlechtsorgane ausgebildet werden. Wenn eine Königin stirbt, kommt es durch das Fehlen der Substanz zur „Weiselunruhe“. Durch den Umbau von normalen Brutzellen in Weiselzellen versuchen die Arbeiterinnen eine neue Königin heranzuziehen. Es können auch Drohnen aus unbefruchteten Eiern von Arbeiterinnen entstehen, denen Eierstöcke herangewachsen sind. Das Bienenvolk geht aber meist zugrunde. Falls die Anzahl in einem Bienenstock zu groß wird, ist die Königinnen-Substanz zu stark verdünnt. In diesem Fall wird die hemmende Wirkung nicht mehr voll aufrechterhalten und die Arbeiterinnen ziehen neue Königinnen heran.
Wenn sich zwei Königinnen treffen, kommt es zum Kampf, da immer nur eine Königin in einem Tierstaat bleibt. Meistens verlässt aber die alte Königin, bevor die neue schlüpft, mit etwa der Hälfte des Volkes den Stock, die Bienen schwärmen. Die neue Königin sucht dann die über Jahre gleichbleibenden Drohnensammelplätze auf und geht auf Hochzeitsflug. Die Königinnen-Substanz als Pheromon wird jetzt zum Sexuallockstoff, der die Drohnen zur Begattung anlockt.
Über das sogenannte „Sterzeln“ geben Arbeiterinnen den kennzeichnenden Stockgeruch des Volkes weiter. Dabei wird der Geruch über eine Drüse am Hinterleib und durch Flügelschwirren gezielt verbreitet. Eindringlinge ohne diesen Geruch werden zurückgewiesen und angegriffen. Bienen finden durch diesen Duft den Weg nach Hause oder werden beim Schwärmen zusammengehalten. Ausnahmen sind dabei die Drohnen, die zu jedem Volk Zutritt haben. Bei Angriffen wird aus der am Hinterleib befindlichen Giftdrüse ein Alarmpheromon durch „Giftsterzeln“ frei. Attacken auf Stichstellen durch andere Arbeiterinnen lassen sich durch die bei jedem Stich frei werdende Alarmsignale erklären. Daneben besitzen die Bienen zur Verteidigung noch einen Stachelapparat (Giftdrüse erst ab dem 15. Lebenstag mit Gift gefüllt). Der Stachel kann durch seinen lockeren Sitz im Hinterleib (Abdomen) nicht wieder aus der Haut von Säugern herausgezogen werden. Nachdem die Biene gestochen hat, wird der Stachel mit Giftblase aus dem Hinterleib herausgerissen, und die Biene stirbt. Königinnen besitzen einen stärkeren Stachelapparat, benutzen ihn aber nur im Kampf gegen konkurrierende Weibchen.
Die Kommunikation (Bienensprache) der Honigbienen ist seit langem Gegenstand der Forschung und wurde Anfang des Jahrhunderts von KARL VON FRISCH (erhielt dafür den Nobelpreis) in ihren Grundlagen entschlüsselt.
In einem Tierstaat ist die Bienensprache dringend notwendig, weil das Bienenvolk den Winter bzw. andere ungünstige Lebensbedingungen überleben muss. Dabei können die Arbeiterinnen nicht jede für sich, sondern es müssen möglichst viele an der gleichen Aufgabe arbeiten. Erschwerend kommt hinzu, dass die Nahrungsvorräte nur in einem begrenzten Zeitraum und einer bestimmten Menge in der Natur vorkommen. Dazu reichen die Informationen über Pheromone nicht aus, denn es müssen Angaben über
- die Art des Futters (Tracht),
- die Lage der Futterquelle und
- deren Ergiebigkeit
eingeschlossen sein. Auskünfte über die Art des Futters lassen sich am einfachsten übermitteln, indem die Sammlerin die Nahrung zunächst an die Bewohner verfüttert, ehe man sie in den Zellen einlagert. Dadurch und über den Pollenduft erhalten alle Bienen im Außendienst Hinweise über das Futter. Die Lage und Ergiebigkeit der Futterquellen lassen sich erheblich schwieriger mitteilen, da Richtung und Entfernung enthalten sein müssen.
Liegt eine gefundene Tracht im Umkreis von ca. 80 m, also in unmittelbarer Nähe, werden die Daten den beteiligten Bienen im Rundtanz vermittelt. Dazu beginnt eine Biene, nachdem sie das mitgebrachte Futter verfüttert hat, auf der Wabe enge, achtförmige Kreise zu laufen. Ist die Nahrung weiter entfernt, so führt die Sammelbiene einen Schwänzeltanz auf. Dabei läuft sie auf den Waben einen Halbkreis, kehrt geradlinig zum Anfang zurück, läuft einen weiteren Halbkreis in die andere Richtung, läuft wieder auf der geraden Linie zurück usw.. Auf der geraden Linie schwänzelt sie mehr oder weniger intensiv mit dem Hinterleib. Dabei gibt das Tanztempo die Entfernung an, so sind es z. B. bei 500 m Entfernung 6 Schwänzelläufe in 15 Sekunden, bei 15 km nur noch ca. zwei Läufe. Die Richtung, in der das Futter zu finden ist, wird durch die Orientierung zur Sonne dargestellt. Den Winkel der Schwänzelstrecke zur Senkrechten der Wabe stellt die Biene in Beziehung zum Sonnenstand dar. Wenn sie nach unten läuft, so müssen die Arbeiterinnen von der Sonne wegfliegen. Wenn die Tracht in Richtung der Sonne liegt, dann tanzt die Sammlerin nach oben.
In beiden Tänzen wird durch die Tanzdauer, die Ergiebigkeit einer Trachtquelle angezeigt. Um die Übermittlung der Informationen zu erhöhen, folgen den Tänzerinnen andere Sammelbienen, die mit ihren Fühlern Kontakt halten und zusätzlich abgegebene Tanztöne wahrnehmen.
Wenn sich ein Bienenvolk teilt, sammelt sich der Schwarm zunächst in der Nähe an einem Ast zu einer Schwarmtraube. Einzelne Bienen, sogenannte „Spurbienen“, suchen eine geeignete Wohnung. Dann werden die Angaben über die neue Behausung durch die Spurbienen nach demselben Prinzip der Bienentänze verbreitet.
Rundtanz einer Honigbiene
Honigbiene
Rundtanz
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Schwänzeltanz einer Honigbiene
Honigbiene
Schwänzeltanz
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