Forscher haben durch Auswertungen von Langzeitvideos aufgedeckt, wie Pflanzenschutzmitteln das Brutpflegeverhalten von Honigbienen beeinträchtigen. Sie stellten fest, dass Ammenbienen durch den Einfluss von Wirkstoffen aus der Gruppe der Neonicotinoide die Larven im Stock seltener füttern. Die Brut benötigt dadurch erheblich länger für die Entwicklung. Dies eröffnet wiederum der gefährlichen Varroa-Milbe bessere Befalls-Chancen, sagen die Wissenschaftler.
Was ist nur mit den Bienen los? Viele Völker in unterschiedlichen Regionen der Welt scheinen geschwächt und sterben teils in einem dramatischen Ausmaß ab. Die Gründe für das sogenannte Bienensterben (Colony Collapse Disorder) gelten als vielfältig und sind nach wie vor nicht vollständig geklärt. Neben eingeschleppten Parasiten wie der Varoamilbe wird vermutet, dass auch Pflanzenschutzmittel zu den Völkerverlusten beitragen.
Im Visier stehen dabei vor allem die Insektenvernichtungsmittel aus der Gruppe der Neonicotinoide, die in der Landwirtschaft vielfach eingesetzt wurden und werden. Die Wirkstoffe gelangen durch Nektar und Pollen in das Bienenvolk. Es ist bereits bekannt, dass diese Stoffe unter anderem die Navigationsfähigkeiten und das Lernverhalten der Bienen stören können. Den Einsatz einiger Neonicotinoide hat die Europäische Union deshalb bereits verboten. Das Thema wird aber nach wie vor kontrovers diskutiert.
Ammenbienen im Visier
Ein Forscherteam der Goethe-Universität Frankfurt hat nun die Wirkung der Neonicotinoide auf Bienen durch ein innovatives Verfahren untersucht: durch Langzeitvideoaufnahmen und Auswertungen des Verhaltens der Insekten durch maschinelles Lernen. Die Forscher interessierten sich dabei speziell für das Brutpflegeverhalten der Ammenbienen. Die Forscher konstruierten für ihre Untersuchungen Bienenstöcke mit Glasscheiben und konnten auf diese Weise viele Brutzellen von verschieden Völkern gleichzeitig über mehrere Wochen hinweg mit einem speziellen Kamera-Aufbau filmen. Dabei nutzten sie Rotlicht, um die Bienen nicht zu stören. Bei einem Teil der Völker versetzten sie das Futter der Bienen mit geringen Mengen der Neonicotinoid-Pflanzenschutzmittel Thiacloprid beziehungsweise Clothianidin.
Durch die Videotechnik konnten sie anschließend den gesamten Ablauf der Brutpflege im Stock detailliert dokumentieren. Zunächst reinigt dabei eine Putzbiene eine leere Wabe von den Resten der vorherigen Brut, bevor die Königin ein Ei hineinlegt. Nachdem die Bienenlarve geschlüpft ist, wird sie sechs Tage lang von Ammen gefüttert. Dann verschließen diese Betreuerinnen die Brutzelle mit einem Deckel aus Wachs. Die Larve durchläuft anschließend die sogenannte Metamorphose – sie entwickelt sich zur Biene. Drei Wochen nach der Eiablage verlässt das fertige Insekt dann die Brutzelle.
Beeinträchtigtes Brutpflegeverhalten
Die Langzeitvideos des Brutpflegeverhaltens der Ammenbienen in den Versuchsstöcken haben die Wissenschaftler am Computer mittels eigens entwickelter lernfähiger Algorithmen analysiert. Aus den Auswertungen ging hervor: Bereits geringe Dosen der Neonicotinoide hatten dazu geführt, dass die Ammenbienen an einigen Tagen der sechstägigen Larvenentwicklung ihre Schützlinge vergleichsweise selten und kürzer fütterten. Manche der so aufgezogenen Bienen benötigten dadurch bis zu zehn Stunden länger für ihre Entwicklung, ging aus den Ergebnissen hervor.
„Unsere Studie liefert damit nun weitere Hinweise zu den von anderen Wissenschaftlern beschriebenen Störungen der Brutentwicklung durch Neonicotinoide“, sagt Co-Autor Paul Siefert vom Institut für Bienenkunde Oberursel. Wie die Wissenschaftler erklären, könnten von den Verzögerungen bei der Entwicklung der Brut vor allem die gefürchteten Varroa-Milben profitieren. Denn die Nachkommen dieser Parasiten können sich dadurch länger ungestört auf den Larven entwickeln und somit ein Bienenvolk intensiver befallen.
Wie die Forscher betonen, sind nun weiterer Untersuchungen nötig, um die genauen Ursachen der Beeinträchtigungen des Bienenverhaltens durch Neonicotinoide zu ergründen. Dabei könnte nun erneut ihr Konzept zum Einsatz kommen. In der Videotechnik und ihren Auswertungs-Algorithmen sehen sie generell großes Potenzial für die Bienenforschung. Denn neben dem Brutpflegeverhalten konnte das System etwa auch das Heiz- oder Bauverhalten der Bienen zuverlässig erfassen. „Unsere innovative Technologie erlaubt es, grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen über die sozialen Interaktionen im Bienenvolk, über die Biologie von Parasiten und die Sicherheit von Pflanzenschutzmitteln“, resümiert Siefert.
Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main, Fachartikel: Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-020-65425-y
Video: Langzeitvideos ermöglichten die Auswertung des Bienenverhaltens. (Credit: Sci Rep 10, 8727 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-65425-y, Creative Commons Attribution 4.0 International License, http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.)
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