Bei ihrem Begattungsflug verlässt die Königin den Bienenstock und lässt sich in der Luft von durchschnittlich einem Dutzend Drohnen begatten. Dieser Flug versorgt sie mit genügend Spermien, um Generationen von Eiern zu befruchten. Wenn die Königin jedoch nicht genügend befruchtete Eier legt, um die Population aufrechtzuerhalten, ist der Tod des Bienenvolkes vorprogrammiert. Das Phänomen des Königinnenversagens stellt für die kommerziellen Imker ein immer grösseres Problem dar. Während in früheren Jahren Königinnen 2 bis 3 Jahre lang gehalten werden konnten, ist es heute in einigen Betrieben nicht ungewöhnlich, dass Königinnen bereits nach 6 Monaten ausgetauscht werden.

Da es keine erkennbaren Symptome für das Versagen der Königin gibt, sind die zugrundeliegenden Ursachen nicht genau bekannt. Man geht davon aus, dass mehrere Faktoren eine Rolle spielen, z. B. Varroa und Viren, die Exposition gegenüber Pestiziden und Mitiziden sowie die Umweltbedingungen, doch die genaue Dynamik bleibt weitgehend ein Rätsel. Verschiedene Forschungsprojekte tragen dazu bei, einen Einblick in dieses wichtige Thema zu gewinnen.

Temperatur und Pathogene

In einer solchen Studie unter der Leitung von Dr. Allison McAfee von der University of British Columbia wurde untersucht, wie sich extreme Hitze, Kälte und Pestizide auf die Lebensfähigkeit der gespeicherten Spermien auswirken können. Das Forschungsteam identifizierte zunächst spezifische Proteine, die bei Königinnen, die Kälte (1 Stunde bei 4 °C), Hitze (1 Stunde bei 40 °C) und Pestiziden ausgesetzt waren, verstärkt auftreten. Dadurch konnten sie einen Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber diesen Bedingungen und der Fortpflanzungsleistung der Königinnen feststellen. Anschliessend analysierten sie eine Stichprobe erfolgreicher und gescheiterter Königinnen und stellten fest, dass die gescheiterten Königinnen eine höhere Expression von Hitzeschock- und Pestizid-Proteinmarkern aufwiesen als die ansonsten erfolgreichen Königinnen. Interessanterweise hatte die Kälteexposition keinen Einfluss.

Es wird vermutet, dass die logistischen Abläufe des Königinnenwechsels für die verminderte Lebensfähigkeit der Spermien verantwortlich sein könnten. Königinnen sind ein florierendes Geschäft, und wenn die Züchter ihre Königinnen verkauft haben, verbringen sie oft viele Stunden in Frachträumen und Lagerhäusern, bevor sie in ihre neuen Bienenvölker gesetzt werden. Während dieser Reise sind sie nicht in der Lage, ihre Körpertemperatur so zu regulieren, wie sie es in der Natur tun würden. Während in einem Bienenstock die Temperatur durch Flügelschlagen und Aktivierung der Flugmuskulatur reguliert wird, ist dies während des Transports nicht möglich.

Viren

Es hat sich gezeigt, dass verschiedene Virusinfektionen die Biologie der Königinnen und damit ihre Fortpflanzungsleistung stark beeinflussen.

Im Jahr 2022 führte ein Team aus British Columbia unter der Leitung von Dr. Agigail Chapman ein Forschungsprojekt durch, um die Bedrohung der Fortpflanzung sozialer Insekten durch Viren zu untersuchen, wobei Honigbienenköniginnen als soziale Modellinsekten dienten. Bei einer Stichprobe von Königinnen aus 10 kommerziellen Betrieben wurde ein Zusammenhang zwischen einem hohen Grad an natürlicher Virusinfektion und einer geringeren Eierstockmasse festgestellt.

«Nicht erfolgreiche (minderwertige) Königinnen wiesen im Vergleich zu gesunden Königinnen ein höheres Mass an Virusinfektionen, eine geringere Spermienlebensfähigkeit, kleinere Eierstöcke und eine veränderte Eiweisszusammensetzung in den Eierstöcken auf.»
(Chapman, 2022)

Während die direkten physiologischen Auswirkungen von Viren am offensichtlichsten sind, werden die indirekten Auswirkungen oft übersehen. Virusinfektionen können die Fortpflanzungsfähigkeit indirekt beeinträchtigen, indem sie einen Zielkonflikt zwischen Fortpflanzungs- und Immunsystem auslösen. Da beide Prozesse beträchtliche Energieressourcen erfordern, wird die Fortpflanzungsfähigkeit oft reduziert, wenn Energie für das Immunsystem benötigt wird.

Drohnen

Die Verantwortung für das Versagen der Königin wird oft ihr allein zugeschrieben. Die Drohnen spielen jedoch eine ebenso wichtige Rolle, da gesunde Drohnen für die Produktion und Übertragung lebensfähiger Spermien erforderlich sind. Wenn Drohnen Krankheitserregern wie landwirtschaftlichen Pestiziden ausgesetzt sind, leidet die Lebensfähigkeit ihrer Spermien.

Forscher der Universität Bern untersuchten die Lebensfähigkeit der Spermien von Drohnen, die mit Pollen gefüttert wurden, der Neonicotinoid-Pestizide enthielt, im Vergleich zu Drohnen, die mit pestizidfreiem Pollen gefüttert wurden (Straub et al., 2016).

Die Studie ergab, dass die Zahl der lebenden Spermien bei den Drohnen, die den mit Pestiziden versetzten Pollen gefressen hatten, um 39 % abnahm. Darüber hinaus wiesen die Drohnen, die mit pestizidbelastetem Pollen gefüttert wurden, im Vergleich zur Kontrollgruppe eine deutliche Verkürzung ihrer Lebensspanne auf.

Wie bei allen Dingen im Bienenvolk wirken diese Faktoren nicht unabhängig voneinander, und die Auswirkungen eines Faktors werden oft durch einen anderen verstärkt. Je mehr Forschung auf diesem Gebiet betrieben wird, desto besser sind Interessengruppen wie politische Entscheidungsträger, Landwirte, Imker und die Öffentlichkeit in der Lage, die Bienen zu schützen und zu pflegen.

Quellen

Alison McAfee, Joseph Milone, Abigail Chapman, Leonard J. Foster, Jeffery S. Pettis, David R. Tarpy. Candidate stress biomarkers for queen failure diagnostics. BMC Genomics, 2020; 21 (1),
https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-020-06992-2

Pettis et al. Colony failure linked to low sperm viability in honey bees (Apis mellifera) queens and an exploration of potential causative factors, 2020, 
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0147220

Abigail Chapman, Esmaeil Amiri, Bin Han, Erin McDermott, Olav Rueppell, David R. Tarpy, Leonard J. Foster & Alison McAfee. Fertility costs of cryptic viral infections in a model social insect, 2022,
https://www.nature.com/articles/s41598-022-20330-4

Lars Straub, Laura Villamar-Bouza, Selina Bruckner, Panuwan Chantawannakul, Laurent Gauthier, Kitiphong Khongphinitbunjong, Gina Retschnig, Aline Troxler, Beatriz Vidondo, Peter Neumann and Geoffrey R. Williams. Neonicotinoid insecticides can serve as inadvertent insect contraceptives, 2016,
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2016.0506