@phdthesis{Bock2005,
  author    = {Bock, Fiola},
  title     = {Untersuchungen zu nat{\"u}rlicher und manipulierter Aufzucht von Apis mellifera : Morphologie, Kognition und Verhalten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17801},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {3. Zusammenfassung Ein noch immer unvollst{\"a}ndig verstandenes Problem sind die exakten Mechanismen der Arbeitsteilung und Koordination innerhalb von Bienenv{\"o}lkern Apis mellifera. Auf der einen Seite muss die sensorische und neuronale Ausstattung jedes Individuums das Potential zur Kommunikation und Aufgabenbew{\"a}ltigung enthalten, zum anderen m{\"u}ssen jedem Bienenvolk Mechanismen zur Steuerung zur Verf{\"u}gung stehen, die auch so weit in die Zukunft reichenden Notwendigkeiten wie Wintervorbereitungen zuverl{\"a}ssig durchf{\"u}hren. Die vorliegende Arbeit beleuchtet daraus ausgew{\"a}hlte Aspekte. Zum einen werden Aspekte der kognitiven F{\"a}higkeiten der Einzelbienen untersucht, die im Hinblick auf ihre Rolle als sammelnde Arbeiterinnen eine wichtige Rolle spielen. Das Erkennen und Verarbeiten von Mustern spielt eine wichtige Rolle beim Auffinden von potentiellen Nahrungsquellen. Hier konnte mittels des DMTS - Paradigma ein hoher Abstraktionsgrad der Musterverarbeitung sowie eine Speicherung auch komplexer Muster gezeigt werden. Zum anderen wird die Bruttemperatur als ein Einfluss auf die Puppenentwicklung und dessen m{\"o}gliche Folgen auf kognitive F{\"a}higkeiten und Lebenshistorie untersucht. Variation der Bruttemperatur wurde in verschiedenen Zusammenh{\"a}ngen als starker Einfluss auf unterschiedliche Aspekte der Entwicklung gezeigt. In der vorliegenden Arbeit kann diese Bruttemperatur als m{\"o}glicher Faktor der nachfolgend unterschiedlichen Auspr{\"a}gung von Verhaltensmustern gezeigt werden. Dabei wird ebenso auf die Unterschiede im Verhaltensmuster von t{\"a}glichen Stockt{\"a}tigkeiten wie auf die resultierenden Unterschiede in der Lebensgeschichte und -spanne eingegangen, die aus unterschiedlichen Brutaufzuchtstemperaturen resultieren k{\"o}nnen. Als Aufzuchtstemperaturen werden dabei 32°C, 35°C sowie 36°C verwendet, um eine Vari ation zwischen der an anderer Stelle berichteten mittleren, der niedrigsten und der h{\"o}chsten Temperatur f{\"u}r morphologisch vollst{\"a}ndig entwickelte Bienen zu erreichen und die daraus resultierenden Arbeiterinnen zu untersuchen. Sowohl die Ergebnisse der Verhaltensuntersuchungen von Stockbienen wie auch der Vergleich von Lebensaktivit{\"a}t und -spanne zeigen dabei signifikante Unterschiede zwischen den bei unterschiedlichen Temperaturen aufgezogenen Arbeiterinnen in deren analysiertem Verhalten.},
  subject      = {Biene},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Groh2005,
  author    = {Groh, Claudia},
  title     = {Environmental influences on the development of the female honeybee brain Apis mellifera},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17388},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {F{\"u}r die Honigbiene spielt der Geruchssinn eine entscheidende Rolle bei der Kommunikation innerhalb des Sozialstaates. Kastenspezifische, auf uweltbedingten Einfl{\"u}ssen basierende sowie altersbedingte Unterschiede im olfaktorisch gesteuerten Verhalten liefern ein hervorragendes Modellsystem f{\"u}r diese Studie, um die Entwicklung und Funktion neuronaler Plastizit{\"a}t im olfaktorischen System zu untersuchen. Diese Studie konzentriert sich auf Unterschiede zwischen K{\"o}niginnen und Arbeiterinnen, den beiden weiblichen Kasten innerhalb des Bienestaates, sowie auf umweltbedingte Plastizit{\"a}t. Diploide Eier, aus denen sich K{\"o}niginnen und Arbeiterinnen entwickeln, sind genetisch identisch. Dennoch entwickeln sich K{\"o}niginnen wesentlich schneller zum Adulttier als Arbeiterinnen, sind als Imago gr{\"o}ßer, leben wesentlich l{\"a}nger und zeigen andere Verhaltensweisen. Diese Unterschiede werden durch eine differentielle larvale F{\"u}tterung initiiert. Im Anschluss an das Larvenstadium und somit nach erfolgter Kastendetermination, entwickeln sich die Bienen {\"u}ber eine Puppenphase (verdeckelte Phase) zum Imago. Adulte Bienen klimatisieren das zentrale Brutareal auf einer mittleren Temperatur von 35°C konstant. Bienen, die bei niedrigeren Temperaturen innerhalb des physiologisch relevanten Bereichs aufwachsen, weisen Defizite im olfaktorischen Lernverhalten und in der Tanzkommunikation auf. M{\"o}gliche neuronale Korrelate f{\"u}r altersbedingte, temperatur- und kastenspezifische Unterschiede im olfaktorisch gesteuerten Verhalten sollten in dieser Arbeit betrachtet werden. Die strukturellen Analysen konzentrierten sich dabei auf prim{\"a}re (Antennalloben) und sekund{\"a}re (Pilzk{\"o}rper-Calyces)olfaktorische Verarbeitungszentren im Gehirn von sich entwickelnden und adulten Tieren beider Kasten. Synchron verdeckelte Brutzellen beider Kasten wurden unter kontrollierten Bedingungen im Inkubator herangezogen. Neuroanatomische Untersuchungen wurden an fixierten Gewebeschnitten mittels einer Doppelfluoreszenzf{\"a}rbung mit Fluor-Phalloidin und anti-Synapsin Immuncytochemie durchgef{\"u}hrt. Diese Doppelmarkierung erm{\"o}glichte die Visualisierung und Quantifizierung individueller Synapsenkomplexe (Microglomeruli) im Pilzk{\"o}rper-Calyx. Phalloidin bindet an verschiedene F-Aktin Isoformen und kann zum Nachweis von F-Aktin im Insektennervensystem verwendet werden. F-Aktin wird w{\"a}hrend der Entwicklung in Wachstumskegeln und in adulten Gehirnen in pr{\"a}synaptischen Endigungen und dendritischen Dornen exprimiert. Pr{\"a}synaptische Elemente wurden durch den Einsatz eines spezifischen Antik{\"o}rpers gegen das Drosophila-Vesikeltransportprotein Synapsin I charakterisiert. Mit Hilfe der konfokalen Laser-Scanning Mikroskopie wurde die exakte r{\"a}umliche Zuordnung der Fluoreszenzsignale anhand optischer Schnitte durch die Pr{\"a}parate realisiert. Anhand dieser Methodik konnten erstmals {\"u}ber reine Volumenanalysen hinausgehende Messungen zur synaptischen Strukturplastizit{\"a}t im Pilzk{\"o}rper-Calyx durchgef{\"u}hrt werden. Die Untersuchungen an Gehirnen in den verschiedenen Puppenstadien zeigten Unterschiede im Entwicklungsverlauf der Gehirne mit dem Fokus auf die Bildung antennaler Glomeruli und calycaler Microglomeruli. Unterschiede in der Gehirnentwicklung verdeutlichten die ontogenetische Plastizit{\"a}t des Gehirns der Honigbiene. Entsprechend der k{\"u}rzeren Puppenphase der K{\"o}niginnen bildeten sich sowohl antennale Glomeruli als auch alle Untereinheiten (Lippe, Collar, Basalring) des Calyx etwa drei Tage fr{\"u}her aus. Direkt nach dem Schlupf zeigten quantitative Analysen innerhalb der Pilzk{\"o}rper-Calyces eine signifikant geringere Anzahl an Microglomeruli bei K{\"o}niginnen. Diese neuronale Strukturplastizit{\"a}t auf verschiedenen Ebenen der olfaktorischen Informationsverarbeitung korreliert mit der kastenspezifischen Arbeitsteilung. Die Arbeit liefert Erkenntnisse {\"u}ber den Einfluss eines wichtigen kontrollierten Umweltparameters, der Bruttemperatur, w{\"a}hrend der Puppenphase auf die synaptische Organisation der adulten Pilzk{\"o}rper-Calyces. Bereits geringe Unterschiede in der Aufzuchtstemperatur (1°C) beeinflussten signifikant die Anzahl von Microglomeruli in der Lippenregion des Calyx beider weiblicher Kasten. Die maximale Anzahl an MG entwickelte sich bei Arbeiterinnen bei 34.5°C, bei K{\"o}niginnen aber bei 33.5°C. Neben dieser entwicklungsbedingten neuronalen Plastizit{\"a}t zeigt diese Studie eine starke altersbedingte Strukturplastizit{\"a}t der MG w{\"a}hrend der relativ langen Lebensdauer von Bienenk{\"o}niginnen. Hervorzuheben ist, dass die Anzahl an MG in der olfaktorischen Lippenregion mit dem Alter anstieg (~55\%), in der angrenzenden visuellen Collarregion jedoch abnahm (~33\%). Die in der vorliegenden Arbeite erstmals gezeigte umweltbedingte Entwicklungsplastizit{\"a}t sowie altersbedingte synaptische Strukturplastizit{\"a}t in den sensorischen Eingangsregionen der Pilzk{\"o}rper-Calyces k{\"o}nnte kasten- und altersspezifischen Anpassungen im Verhalten zugrunde liegen.},
  subject      = {Biene},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bujok2005,
  author    = {Bujok, Brigitte},
  title     = {Thermoregulation im Brutbereich der Honigbiene Apis mellifera carnica},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15903},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Honigbienen (Apis mellifera carnica) regulieren die Temperatur ihrer Brut in einem sehr engen Temperaturfenster, da vor allem die gedeckelte Brut sehr temperaturempfindlich reagiert (Groh et al. 2004). Die Thermoregulation ist nicht - wie lange angenommen - Beiprodukt von allt{\"a}glichen Arbeiten der Bienen im Brutbereich, sondern eine aktive und Energie- und Zeitaufw{\"a}ndige eigene T{\"a}tigkeit. Arbeiterinnen ziehen sich mit ihren Beinen an die Brutoberfl{\"a}che, dr{\"u}cken ihren warmen Thorax auf die Brutdeckel und verharren so f{\"u}r einige Minuten um mit der eigenen K{\"o}rperw{\"a}rme die Brut zu temperieren (Bujok et al. 2002). Wie erwartet korrelierte die Thoraxtemperatur einer Arbeiterin mit der Frequenz der abdominalen Atembewegungen, bei sehr hohen Thoraxtemperaturen ({\"u}ber 40°C) erreichten die Bienen Atemfrequenzen von {\"u}ber 8Hz. Eine weitere Methode die Brut effektiv zu w{\"a}rmen {\"u}bten Bienen aus, die leere Zellen im gedeckelten Brutbereich besuchen (Kleinhenz et al. 2003). Arbeiterinnen gingen dabei bevorzugt in Zellen, die von m{\"o}glichst vielen gedeckelten Zellen umgeben waren. Sowohl die Dauer der Zellbesuche, als auch die mittlere Thoraxtemperatur bei Ein- und Austritt der Zelle korrelierten mit der Anzahl der benachbarten Brutzellen - je mehr Brutzellen eine leere Zelle in ihrer direkten Nachbarschaft hatte umso l{\"a}nger dauerte der Besuch einer Biene und umso h{\"o}her ist die Ein- bzw. Austrittstemperatur der Biene. Mindestes 48 Stunden alte Bienen unterschieden sich signifikant in ihrem W{\"a}rmeverhalten von j{\"u}ngeren Bienen. Tote gedeckelte Brut wurde in manchen F{\"a}llen {\"u}ber viele Tage (durchgehend bis 10 Tage) gew{\"a}rmt, sie unterschied sich in ihrer Temperatur nicht von unbehandelter gedeckelter Brut. In weiteren Versuchen lag die Bruttemperatur von toter Brut zwar unter der eines Kontrollbereiches, die Temperatur lag aber weiterhin im optimalen Bereich von 33,5 bis 35°C (Groh et al. 2004). In diesen Versuchen wurde die tote Brut vor dem Einsetzen in den Beobachtungsstock wieder auf 35°C erw{\"a}rmt. Wachskegel in gedeckelten Zellen wurden erkannt und ausger{\"a}umt. Aktive Signale, die von der Brut ausgehen scheinen also nicht notwendig f{\"u}r die effektive Bruttemperaturregulierung zu sein. Untersuchungen mittels Laser-Doppler-Vibrometrie zeigten auch keine Hinweise auf eine mechanische Kommunikation zwischen den Puppen und den Arbeiterinnen. Das Brutw{\"a}rmen scheint eine Aktion zu sein, die von den Bienen nur in Gemeinschaft sinnvoll durchgef{\"u}hrt werden kann. In einigen F{\"a}llen kam es w{\"a}hrend der Puppenphase zu unerkl{\"a}rlichen Abf{\"a}llen in der Bruttemperatur, die nur durch einen positiven R{\"u}ckkopplungseffekt seitens der Arbeiterinnen erkl{\"a}rt werden kann. Beim Brutw{\"a}rmen spielen die Antennen der Arbeiterinnen wahrscheinlich eine wichtige Rolle. W{\"a}hrend sich die Bienen beim aktiven Brutw{\"a}rmen den Brutdeckel ann{\"a}hern sind die Antennenspitzen immer auf die Brutdeckel gerichtet. Fehlen den Arbeiterinnen die Antennen, dann ist die Thermoregulation eingeschr{\"a}nkt oder unzureichend. Die Bruttemperatur korreliert mit der Anzahl der abgetrennten Antennensegmente, je mehr Antennensegmente fehlen, desto weniger gut wird die Temperatur im Brutbereich hoch und konstant gehalten. Zus{\"a}tzlich scheint es eine Lateralit{\"a}t in der Antennenfunktion zu geben, wurde die rechte Antenne gek{\"u}rzt w{\"a}rmten die Bienen die Brut signifikant schlechter, als beim K{\"u}rzen der linken Antenne. Durch das K{\"u}rzen der Antennen {\"a}nderte sich auch das Verhalten der Tiere: Kontrollbienen verharrten ruhig im Brutbereich, w{\"a}hrend Bienen mit gek{\"u}rzten Antennen teilweise {\"a}hnlich warm waren, aber nicht mehr das oben beschriebene aktive Brutw{\"a}rmeverhalten zeigten.},
  subject      = {Biene},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Thom2002,
  author    = {Thom, Corinna},
  title     = {Dynamics and Communication Structures of Nectar Foraging in Honey Bees (Apis mellifera)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3601},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {In this thesis, I examined honey bee nectar foraging with emphasis on the communication system. To document how a honey bee colony adjusts its daily nectar foraging effort, I observed a random sample of individually marked workers during the entire day, and then estimated the number and activity of all nectar foragers in the colony. The total number of active nectar foragers in a colony changed frequently between days. Foraging activity did not usually change between days. A honey bee colony adjusts its daily foraging effort by changing the number of its nectar foragers rather than their activity. I tested whether volatiles produced by a foraging colony activated nectar foragers of a non-foraging colony by connecting with a glass tube two colonies. Each colony had access to a different green house. In 50\% of all experiments, volatile substances from the foraging colony stimulated nectar foragers of the non-foraging colony to fly to an empty feeder. The results of this study show that honey bees can produce a chemical signal or cue that activates nectar foragers. However, more experiments are needed to establish the significance of the activating volatiles for the foraging communication system. The brief piping signal of nectar foragers inhibits forager recruitment by stopping waggle dances (Nieh 1993, Kirchner 1993). However, I observed that many piping signals (approximately 43\%) were produced off the dance floor, a restricted area in the hive where most waggle dances are performed. If the inhibition of waggle dances would be the only function of the brief piping signal, tremble dancers should produce piping signals mainly on the dance floor, where the probability to encounter waggle dancers is highest. To therefore investigate the piping signal in more detail, I experimentally established the foraging context of the brief piping signal, characterized its acoustic properties, and documented for the first time the unique behavior of piping nectar foragers by observing foragers throughout their entire stay in the hive. Piping nectar foragers usually began to tremble dance immediately upon their return into the hive, spent more time in the hive, more time dancing, had longer unloading latencies, and were the only foragers that sometimes unloaded their nectar directly into cells instead of giving it to a nectar receiver bee. Most of the brief piping signals (approximately 99\%) were produced by tremble dancers, yet not all tremble dancers (approximately 48\%) piped. This suggests that piping and tremble dancing have related, but not identical functions in the foraging system. Thus, the brief piping signals may not only inhibit forager recruitment, but have an additional function both on and off the dance floor. In particular, the piping signal might function 1. to stop the recruitment of additional nectar foragers, and 2. as a modulatory signal to alter the response threshold of signal receivers to the tremble dance. The observation that piping tremble dancers often did not experience long unloading delays before they started to dance gave rise to a question. A forager's unloading delay provides reliable information about the relative work capacities of nectar foragers and nectar receivers, because each returning forager unloads her nectar to a nectar receiver before she takes off for the next foraging trip. Queuing delays for either foragers or receivers lower foraging efficiency and can be eliminated by recruiting workers to the group in shortage. Short unloading delays indicate to the nectar forager a shortage of foragers and stimulate waggle dancing which recruits nectar foragers. Long unloading delays indicate a shortage of nectar receivers and stimulate tremble dancing which recruits nectar receivers (Seeley 1992, Seeley et al. 1996). Because the short unloading delays of piping tremble dancers indicated that tremble dancing can be elicited by other factors than long unloading delays, I tested whether a hive-external stimulus, the density of foragers at the food source, stimulated tremble dancing directly. The experiments show that tremble dancing can be caused directly by a high density of foragers at the food source and suggest that tremble dancing can be elicited by a decrease of foraging efficiency either inside (e.g. shortage of receiver bees) or outside (e.g. difficulty of loading nectar) the hive. Tremble dancing as a reaction to hive-external stimuli seems to occur under natural conditions and can thus be expected to have some adaptive significance. The results imply that if the hive-external factors that elicit tremble dancing do not indicate a shortage of nectar receiver bees in the hive, the function of the tremble dance may not be restricted to the recruitment of additional nectar receivers, but might be the inhibition or re-organization of nectar foraging.},
  subject      = {Bienen <Familie>},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Blatt2001,
  author    = {Blatt, Jasmina},
  title     = {Haemolymph sugar homeostasis and the control of the proventriculus in the honeybee (Apis mellifera carnica L.)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-880},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {The proventriculus regulates the food passage from crop to midgut. As the haemolymph provides a constantly updated indication of an insect's nutritional state, it is assumed that the factor controlling the proventri-culus activity is to be found in the haemolymph. The purpose of this doctoral thesis was to investigate how output (metabolic rate), input (food quality and food quantity) and internal state variables (haemolymph osmolarity and haemolymph sugar titer) affect each other and which of these factors controls the activity of the proventriculus in the honeybee. Therefore free-flying foragers were trained to collect con-trolled amounts of different sugar solutions. Immediately after feeding, metabolic rates were measured over different periods of time, then crop-emptying rates and haemolymph sugar titers were measured for the same individual bees. Under all investigated conditions, both the sugar transport rates through the proventriculus and the haemolyph sugar titers depended mainly on the metabolism. For bees collecting controlled amounts of 15 per cent, 30 per cent or 50 per cent sucrose solution haemolymph trehalose, glucose and fructose titers were constant for metabolic rates from 0 to 4.5 mlCO2/h. At higher metabolic rates, trehalose concentration decreased while that of glucose and fructose increased with the exception of bees fed 15 per cent sucrose solution. As the supply of sugar from the crop via the proventriculus was sufficient to support even the highest metabolic rates, the observed pattern must result from an upper limit in the capacity of the fat body to synthesise trehalose. The maximal rate of conversion of glucose to trehalose in the fat body was therefore calculated to average 92.4 µg glucose/min. However, for bees fed 15 per cent sucrose solution both the rate of conversion of glucose to trehalose and the rate of sugar transport from the crop to the midgut were limited, causing an overall decrease in total haemolymph sugar titers for metabolic rates higher than 5 mlCO2/h. Haemolymph sucrose titers were generally low but increased with increasing metabolic rates, even though sucrose was not always detected in bees with high metabolic rates. Though foragers were able to adjust their sugar transport rates precisely to their metabolic rates, a fixed surplus of sugars was transported through the proventriculus under specific feed-ing conditions. This fixed amount of sugars increased with increasing concentration and in-creasing quantity of fed sugar solution, but decreased with progressing time after feeding. This fixed amount of sugars was independent of the metabolic rates of the bees and of the molarity and viscosity of the fed sugar solution. As long as the bees did not exhaust their crop content, the haemolymph sugar titers were unaffected by the sugar surplus, by the time after feeding, by the concentration and by the viscosity of fed sugar solution. When bees were fed pure glucose (or fructose) solutions, un-usually little fructose (or glucose) was found in the haemolymph, leading to lower total haemolymph sugar titers, while the trehalose titer remained unaffected. In order to investigate the mechanisms underlying the regulation of the honeybee proven-triculus, foraging bees were injected either with metabolisable (glucose, fructose, trehalose), or non-metabolisable sugars (sorbose). Bees reacted to injections of metabolisable sugars with reduced crop-emptying rates, but injection of non-metabolisable sugars had no influence on crop emptying. Therefore it is concluded that the proventriculus regulation is controlled by the concentration of metabolisable compounds in the haemolymph, and not by the haemo-lymph osmolarity. A period of 10min was enough to observe reduced crop emptying rates after injections. It is suggested that glucose and fructose have an effect on the proventriculus activity only via their transformation to trehalose. However, when the bees were already in-jected 5min after feeding, no response was detectable. In addition it was investigated whether the overregulation is the result of feed-forward regulation for the imminent take-off and flight. In a first experiment, we investigated whether the bees release an extra amount of sugar solution very shortly before leaving for the hive. In a second experiment, it was tested whether the distance covered by the bees might have an influence on the surplus amount released prior to the take-off. In a third experiment, it was investigated if walking bees fail to release this extra amount of sugars, as they do not have to fly. Though we were not able to demonstrate that the overregulation is the result of feed-forward regulation for the imminent take-off and flight, it is conceivable that this phenome-non is a fixed reaction in foragers that can not be modulated. To investigate whether regulated haemolymph sugar titers are also observed in honeybee foragers returning from natural food sources, their crop contents and haemolymph sugar titers were investigated. While the quantity of the collected nectar was without influence on the haemolymph sugar titers, foragers showed increasing haemolymph sugar titers of glucose, fructose and sucrose with increasing sugar concentration of the carried nectar. In contrast no relationship between crop nectar concentrations and haemolymph trehalose titers was observed. We are sure that the regulation of food passage from crop to midgut is controlled by the trehalose titer. However, under some conditions the balance between consumption and income is not numerically exact. This imprecision depends on the factors which have an impact on the foraging energetics of the bees but are independent of those without influence on the foraging energetics. Therefore we would assume that the proventriculus activity is modulated by the motivational state of the bees.},
  subject      = {Biene},
  language  = {en}
}