TY  - THES
A1  - Höcherl, Nicole
T1  - Nesting behaviour of the paper wasp Polistes dominula - with special focus on thermoregulatory mechanisms
T1  - Nistverhalten der Feldwespe Polistes dominula - mit besonderem Augenmerk auf thermoregulatorische Mechanismen
N2  - Wasps of the genus Polistes comprise over 200 species and are nearly cosmopolitan. They show a lack of physiological caste differentiation and are therefore considered as primitively eusocial. Furthermore, paper wasps are placed between the solitary living Eumenidae and the highly social organized Vespinae. Hence, they are often called a “key genus” for understanding the evolution of sociality. Particularly, Polistes dominula, with its small easy manageable nests and its frequent occurrence and wide distribution range is often the subject of studies. 
In Europe, the invasion of this species into northern regions is on the rise. Since little was known about the nesting behaviour of P. dominula in Central Europe, the basic principles about nesting were investigated in Würzburg, Germany (latitude 49°) by conducting a comprehensive field-study spanning three consecutive years. Furthermore, the thermoregulation of individual wasps in their natural habitat had not yet been investigated in detail. Therefore, their ability to respond to external hazards with elevated thorax temperatures was tested. In addition, different types of nest thermoregulation were investigated using modern methods such as infrared thermography and temperature data logger.
In the present work, the investigation of basic nesting principles revealed that foundress groups (1-4 foundresses) and nests are smaller and that the nesting season is shorter in the Würzburg area than in other regions. The mean size of newly founded nests was 83 cells and the average nesting season was around 4.6 months. The queens neither preferred single (54%) nor multiple founding (46%) in this study. The major benefit of multiple founding is an increased rate of survival. During the three years of observation, only 47% of single-foundress colonies survived, whereas 100% of colonies that were built by more than two queens, survived. However, an influence of the number of foundresses on the productivity of colonies in terms of number of cells and pupae per nest has not shown up. However, the length of the nesting season as well as the nest sizes varied strongly depending on the climatic conditions of the preceding winter during the three consecutive years. 
In order to investigate the thermoregulatory mechanisms of individual adult P. dominula wasps, I presented artificial threats by applying smoke or carbon dioxide simulating fire and predator attacks, respectively, and monitored the thorax temperature of wasps on the nest using infrared thermography. The results clearly revealed that P. dominula workers recognized smoke and CO2 and reacted almost instantaneously and simultaneously with an increase of their thorax temperature. The maximal thorax temperature was reached about 65 s after the application of both stressors, but subsequently the wasps showed a different behaviour pattern. They responded to a longer application of smoke with moving to the exit and fled, whereas in case of CO2 the wasps started flying and circling the nest without trying to escape. No rise of the thorax temperature was detectable after an air blast was applied or in wasps resting on the nest. Additionally, the thorax temperatures of queens were investigated during dominance battles.          I found that the thorax temperature of the dominant queens rose up to 5°C compared to that of subordinate queens that attacked the former.
The study of active mechanisms for nest thermoregulation revealed no brood incubation or clustering behaviour of P. dominula. Furthermore, I found out that wing fanning for cooling the nest was almost undetectable (4 documented cases). However, I could convincingly record that water evaporation is most effective for nest cooling. By the direct comparison of active (with brood and adults) and non-active (without brood and adults) nests, the start of cooling by water evaporation was detected above maximum outside temperatures of 25°C or at nest temperatures above 35°C. The powerful role of water in nest cooling was manifested by an average decrease of temperature of a single cell of about 8°C and a mean duration of 7 min until the cell reached again its initial temperature. The investigation of passive thermoregulatory mechanisms revealed that the nest site choice as well as nest orientation appears to be essential for P. dominula wasps. Furthermore, I was able to show that the architecture of the nests plays an important role. Based on the presented results, it can be assumed that the vertical orientation of cells helps maintaining the warmth of nests during the night, whereas the pedicel assists in cooling the nest during the day.
N2  - Die Wespen-Gattung Polistes ist mit über 200 Arten nahezu auf der ganzen Welt vertreten. Da physiologische Unterschiede zwischen den Kasten fehlen, werden sie als primitiv eusozial eingestuft. Des Weiteren werden sie zwischen den solitär lebenden Eumenidae und den hoch eusozialen Vespinae eingeordnet. Sie werden daher oft als „Schlüssel-Gattung“ für das Verständnis der Evolution von Sozialität bezeichnet. Insbesondere Polistes dominula          (Haus-Feldwespe) wird aufgrund der kleinen einfach zu handhabenden Nester, dem häufigen Vorkommen und der weiten Verbreitung vielfach für Studien genutzt. 
In Europa ist diese Wespenart auf dem Vormarsch in nördlichere Regionen. Bisher war kaum etwas über das Nistverhalten von P. dominula in Zentraleuropa bekannt. Daher wurde eine umfassende, drei aufeinanderfolgende Jahre andauernde Freilandstudie zu den Grundlagen des Nistverhaltens in Würzburg (Deutschland, Breitengrad 49°) durchgeführt. Auch die Thermoregulation der Einzeltiere wurde noch nie im Detail erforscht. Daher wurde ein Experiment durchgeführt, das aufzeigen sollte, ob diese Tiere die Fähigkeit besitzen, mit erhöhten Thoraxtemperaturen auf Gefahr zu reagieren. Zusätzlich kamen neuere Methoden wie die Infrarot-Thermographie und Temperaturdatenlogger zum Einsatz, um die verschiedenen Arten der Nestthermoregulation zu untersuchen. 
In der vorliegenden Arbeit über die Grundlagen des Nistverhaltens zeigte sich, dass im Vergleich zu anderen Regionen in Würzburg sowohl die Gruppengröße der Nestgründerinnen   (1-4 Gründerinnen) als auch die Nester an sich kleiner sind (≈ 83 Zellen) und die Nestsaison kürzer (≈ 4,6 Monate). Die Königinnen bevorzugten weder die Gründung des Nestes allein (54%) noch zusammen mit mehreren Königinnen (46%). Der größte Vorteil einer Gründung der Nester durch mehrere Königinnen liegt in einer erhöhten Überlebensrate der Nester. In der drei Jahre andauernden Studie überlebten nur 47% der Nester, die von einer Königin gegründet wurden, während 100% der Völker, die von mehr als zwei Königinnen gegründet wurden, überlebten.     Es konnte jedoch kein Einfluss der Anzahl an Gründerinnen auf die Produktivität (bezüglich der Anzahl von Zellen und Puppen) der Völker festgestellt werden. Allerdings variierten Saisonlängen und Nestgrößen stark in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen des vorangegangenen Winters in den drei aufeinanderfolgenden Jahren.
Zur Untersuchung der thermoregulatorischen Mechanismen der adulten Tiere setzte ich künstliche Bedrohungen in Form von Rauch und Kohlendioxid ein, um entweder ein Feuer oder einen Raubtierangriff zu simulieren. Die Thoraxtemperaturen der auf dem Nest sitzenden Feldwespen wurde zeitgleich mit einer Thermokamera überwacht. Die Ergebnisse belegen eindeutig, dass P.  dominula-Arbeiterinnen Rauch und CO2 wahrnehmen und beinahe unverzüglich und zeitgleich mit einer Erhöhung der Thoraxtemperatur reagieren. Nach der Applikation der beiden Stressoren war die maximale Temperatur nach durchschnittlich 65 s erreicht, allerdings zeigten die Wespen unterschiedliche Verhaltensmuster. Auf eine längere Rauchapplikation reagierten sie mit Flucht, während sie im Fall von CO2 fliegend das Nest umkreisten, ohne zu fliehen. Nach der Gabe eines Luftstoßes oder bei ruhenden Wespen war kein Anstieg der Thoraxtemperatur nachweisbar. Zusätzlich wurden die Thoraxtemperaturen von Königinnen bei Dominanzkämpfen untersucht. Ich verzeichnete einen Anstieg der Thoraxtemperatur der dominanten Königin um bis zu 5°C im Vergleich zu der Temperatur der untergeordneten Königin, die die dominante angriff. 
Die Studie der aktiven Mechanismen der Nestthermoregulation belegte, dass bei P. dominula kein Heizen der Brut oder „Clustern“ stattfindet. Des Weiteren war Fächeln zur Kühlung des Nestes so gut wie nicht feststellbar (4 dokumentierte Fälle). Allerdings war ich in der Lage nachzuweisen, dass die Verdunstung von Wasser für die Kühlung des Nestes sehr effektiv ist. Durch den direkten Vergleich von aktiven (mit Brut und adulten Tieren) und nicht-aktiven (ohne Brut und adulten Tieren) Nestern konnte der Beginn des Kühlens bei einer maximalen Außentemperatur von über 25°C oder einer Nesttemperatur von über 35°C ermittelt werden. Die wichtige Rolle, die Wasser für die Nestkühlung spielt, zeigte sich zum Einen durch die mittlere Abkühlung einer einzelnen Zelle von ca. 8°C und zum Anderen durch eine durchschnittliche Dauer von 7 min, bis die Zelle wieder ihre Ausgangstemperatur erreichte. Die Untersuchung der passiven Mechanismen zur Nestthermoregulation zeigte, dass sowohl die Wahl des Nistplatzes als auch die Orientierung des Nestes für die Haus-Feldwespe essentiell ist. Darüber hinaus war ich in der Lage nachzuweisen, dass die Architektur des Nestes eine entscheidende Rolle spielt. Auf der Grundlage der vorgestellten Ergebnisse kann angenommen werden, dass die nach unten ausgerichteten Zellen helfen, das Nest nachts zu wärmen, während der Stiel des Nestes hilft, das Nest tagsüber zu kühlen.
KW  - Französische Feldwespe
KW  - Nestbau
KW  - nesting behaviour
KW  - Thermoregulation
KW  - Polistes
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-132681
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hartmann, Michael
T1  - Charakterisierung inaktivierender posttranslationaler Modifikationen des GC-A-Rezeptors für das atriale natriuretische Peptid (ANP)
T1  - Characterization of inactivating post-translational modifications of the GC-A receptor for the atrial natriuretic peptide (ANP)
N2  - Das atriale natriuretische Peptid (ANP) wird infolge einer Zunahme des atrialen Drucks aus den Myozyten des Atriums sezerniert. Es spielt lokal eine bedeutende, protektive Rolle und wirkt der Entstehung von Herzhypertrophie und Fibrose entgegen. Darüber hinaus kommt ANP vor allem eine wichtige Rolle als endokrines Hormon zu, das den arteriellen Blutdruck und das Blutvolumen regelt. Diese physiologischen Effekte vermittelt das Herzhormon durch seinen Rezeptor, das Transmembranprotein Guanylatzyklase A (GC-A). Durch Bindung von ANP an die extrazelluläre Domäne der GC-A wird intrazellulär, durch die katalytische Domäne des Rezeptors, der sekundäre Botenstoff cGMP gebildet. Patienten mit einer, durch Bluthochdruck verursachten Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz weisen erhöhte ANP-Konzentrationen im Plasma auf. Die durch ANP vermittelten, protektiven Effekte sind allerdings vermindert. Zahlreiche Studien haben in vitro gezeigt, dass die chronische Inkubation der GC-A mit ihrem Liganden, sowie die Behandlung von GC-A exprimierenden Zellen mit Hormonen wie Angiotensin II, zur Desensitisierung des Rezeptors führen. Der Verlust der Funktionsfähigkeit geht einher mit der Dephosphorylierung des Rezeptors an spezifischen, intrazellulär lokalisierten Aminosäuren. Durch die Erforschung dieses Mechanismus und Identifizierung möglicher Interaktionspartner in vivo könnte der Grundstein für neue oder verbesserte Therapieformen gelegt werden.
Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde eine kürzlich identifizierte Isoform des GC-A-Rezeptors identifiziert, die durch alternatives Spleißen des Exons 4 entsteht und in einer Vielzahl untersuchter Gewebe der Maus vorkommt. Die Deletion umfasst 51 Basenpaare und resultiert in einem um 17 Aminosäuren verkürzten GC-A-Rezeptor (GC-AΔLys314-Gln330). Molekulare Modellierungen der extrazellulären Domänen des wildtypischen GC-A-Rezeptors und der Isoform zeigten, dass sich die Deletion im membrannahen Bereich der extrazellulären Domäne und damit deutlich entfernt von der ANP-Bindungsdomäne befindet. Oberflächenbiotinylierungs- und Zellfraktionierungsversuche zeigten, dass die Isoform des GC-A-Rezeptors an der Oberfläche von Zellmembranen transient transfizierter HEK 293-Zellen präsentiert wird. Jedoch zeigten die ANP-Stimulationsexperimente unter Anwendung von cGMP-Radioimmunassay (cGMP-RIA) und Förster-Resonanzenergietransfer (FRET)-Messungen, dass die Isoform nicht zur ANP-vermittelten intrazellulären cGMP-Bildung stimuliert werden kann. Im Rahmen von ANP-Bindungsstudien mit 125I-ANP wurde gezeigt, dass GC-AΔLys314-Gln330 die Fähigkeit zur Bindung des Liganden ANP verloren hat. Jedoch zeigten die Koimmunpräzipitationsversuche, dass die Isoform des GC-A-Rezeptors Heterodimere mit dem wildtypischen GC-A-Rezeptor bilden und dadurch die ligandeninduzierte Bildung von cGMP reduzieren kann. In vivo konnte gezeigt werden, dass unter Angiotensin II-induzierter Hypertonie die mRNA-Expression für GC-AΔLys314-Gln330 in der Lunge gesteigert, und gleichzeitig die ANP-vermittelte cGMP-Bildung deutlich reduziert ist. Daher kann davon ausgegangen werden, dass das alternative Spleißen ein regulierender Mechanismus ist, der auf den ANP/GC-A-Signalweg Einfluss nimmt. Angiotensin II-induziertes alternatives Spleißen des GC-A-Gens kann daher einen neuen Mechanismus für die Verringerung der Sensitivität des GC-A-Rezeptors gegenüber ANP darstellen.

Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden transgene Tiere mit kardiomyozytenspezifischer Überexpression eines Epitop-getaggten GC-A-Rezeptors generiert. Durch dieses Modell sollte es ermöglicht werden, den Rezeptor aus murinem Gewebe anreichern und aufreinigen zu können um danach Analysen zu posttranslationalen Veränderungen und möglichen Interaktionspartnern durchzuführen. Zunächst wurde in eine FLAG-Epitop-getaggte GC-A zusätzlich ein HA-tag, sowie eine Erkennungssequenz für die Protease des tobacco etch virus (TEV) eingefügt. Die Expression und Funktionsfähigkeit des modifizierten Rezeptors wurde durch ANP-Stimulationsexperimente unter Anwendung von cGMP-RIA und FRET-Messungen verifiziert. Die Funktionsfähigkeit der TEV-Erkennungssequenz wurde durch die Elution mittels TEV-Protease nach Immunpräzipitation (IP) nachgewiesen. In vivo wurde an Mäusen die Expression und Lokalisation der GC-A auf Proteinebene, unter Anwendung von Zellfraktionierungsexperimenten und Immunpräzipitationen, überprüft. Die entstandenen transgenen Tiere zeigten eine deutliche, in den Zellmembranen von Kardiomyozyten lokalisierte, Überexpression des Rezeptors. Dieser konnte über das HA-tag angereichert und aufgereinigt werden. Um die Funktionsfähigkeit des modifizierten Rezeptors in vivo nachzuweisen, wurde in zwei Versuchsreihen kardiale Hypertrophie durch chronische Applikation von Angiotensin II induziert. Es wurde postuliert, dass die Überexpression funktionsfähiger GC-A im Herzen die Tiere vor Herzhypertrophie schützt. Die Ergebnisse der Studien zeigen allerdings, dass die generierten transgene Tiere trotz kardiomyozytenspezifischer Überexpression des Rezeptors nicht den erwarteten Schutz vor Herzhypertrophie aufwiesen, sondern ähnlich wie ihre wildtypischen Geschwistertiere reagieren. Jedoch gelang es mit Hilfe des Überexpressionsmodells zusammen mit anderen Mitarbeitern der AG Kuhn eine zuvor in vitro beschriebene Interaktion des GC-A-Rezeptors mit den Kationenkanälen TRPC3 und TRPC6 in vivo nachzuweisen. Somit besteht die Möglichkeit die Epitope und das murine Überexpressionsmodell auch zukünftig zu nutzen, um Interaktionspartner der GC-A zu identifizieren.
N2  - Atrial natriuretic peptide (ANP) is released from cardiac atrialand less ventricular myocytes in response to increased volume or pressure load. It has crucial local functions preventing pathological cardiac hypertrophy and fibrosis. Besides this ANP has a critical endocrine role in the maintenance of arterial blood pressure and blood volume. The physiological actions of this cardiac hormone are mediated through the transmembrane receptor guanylyl cyclase A (GC-A). Upon binding of ANP to the extracellular domain of the receptor the intracellular catalytic domain produces the second messenger cGMP. Patients with hypertensive cardiac hypertrophy and congestive heart failure show markedly increased levels of ANP but the protective, GC-A mediated effects are markedly blunted. Several in vitro studies have shown that chronic treatment of GC-A expressing cells with its ligand or growth hormones, i.e. Angiotensin II, lead to desensitization of the receptor by dephosphorylation of specific intracellular amino acids. Understanding the mechanisms of these posttranslational modifications and possible involved proteins in vivo may help to design new therapeutic approaches restoring GC-A activity in heart failure patients.
In the first part of this study a novel isoform of GC-A (GC-AΔLys314-Gln330) was characterized. This isoform was found ubiquitiously within the murine organism and is the result of differential splicing of exon 4. The resulting deletion of a 51-bp sequence is predicted to delete 17 amino acids in the membrane-distal part of the extracellular domain. Molecular modelling of the extracellular domain auf GC-A wt and the isoform suggested that the deletion does not directly alter the ligand binding domain of the receptor. Cell biotinylation assays and cell fractionation of transiently transfected HEK 293 cells showed, that the isoform is predominantly expressed and localized within the membrane of these cells. However functional studies in transfected HEK 293 cells using FRET and cGMP-RIA to measure intracellular cGMP formation demonstrated that ANP-induced cGMP formation was totally abolished for GC-AΔLys314-Gln330. Binding studies with 125I-ANP revealed that the isoform does not bind ANP. Co-immunoprecipitation experiments showed the ability of the isoform to form heterodimers with the wild type receptor, thereby inhibiting the ANP-induced intracellular cGMP formation. In vivo studies with Angiotensin II resulted in enhanced mRNA expression of GC-AΔLys314-Gln330 in the lungs of Angiotensin II treated mice. Notably the ANP-mediated formation of cGMP by isolated membranes of the lung was significantly reduced. Therefore it can be assumed that alternative splicing of GC-A might be a regulatory mechanism inhibiting the ANP/GC-A signaling pathway. Angiotensin II-induced alternative splicing of the GC-A gene may thus represent a novel mechanism for reducing the sensitivity of GC-A for it‘s ligand.

In the second part of this study transgenic mice with a cardiomyocyte specific overexpression of an epitope tagged GC-A were generated to enable enrichment and purification of the receptor from the heart for biochemical analyses. First a FLAG-tagged GC-A receptor was modified by inserting an additional HA-tag and a restriction site for the protease of tobacco etch virus (TEV). The expression and function of the modified receptor was verified using whole cell stimulation and FRET to determine cGMP formation and IP experiments to test the elution with the protease of TEV. The expression levels and localization of GC-A in cardiomyocytes were analyzed using cell fractionation and immunoprecipitation experiments which showed a clear overexpression within the membranes of cardiomyocytes. It was possible to enrich and purify the GC-A from isolated cardiomyocytes using the HA-tag. Two cardiac hypertrophy studies using chronic administration of Angiotensin II were performed to verify the overexpression of a functional GC-A receptor. Based on the literature it was postulated that transgenic mice are potentially protected from hypertension induced cardiac hypertrophy. Despite verified overexpression of GC-A within the cardiomyocytes of transgenic animals no differences, compared to their littermates, could be found for the relevant hypertrophy parameters. However by using the mice with overexpression of the HA-tagged GC-A we could verify an interaction of GC-A with the cation channels TRPC3 and TRPC6 in vivo. Therefore this model might be a useful tool to identify more interaction partners and posttranslational modifications of the GC-A receptor.
KW  - Guanylatzyklase
KW  - Überexpression
KW  - RNS-Spleißen
KW  - Atriales natriuretisches Hormon
KW  - Atriales natriuretisches Peptid
KW  - guanylyl cylcase A
KW  - ANP
KW  - GC-A
KW  - Angiotensin II
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-97959
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rutschmann, Benjamin
T1  - Occurrence and population density of wild-living honey bees in Europe and the impact of different habitat types on their foraging and overwintering success
T1  - Vorkommen und Populationsdichte von wild lebenden Honigbienen in Europa und die Auswirkungen unterschiedlicher Habitattypen auf ihr Sammelverhalten und den Überwinterungserfolg
N2  - The original habitat of native European honey bees (\(Apis\) \(mellifera\)) is forest, but currently there is a lack of data about the occurrence of wild honey bee populations in Europe. Prior to being kept by humans in hives, honey bees nested as wild species in hollow trees in temperate forests. However, in the 20th century, intensification of silviculture and agriculture with accompanying losses of nesting sites and depletion of food resources caused population declines in Europe. When the varroa mite (Varroa destructor), an invasive ectoparasite from Asia, was introduced in the late 1970s, wild honey bees were thought to be eradicated in Europe. Nevertheless, sporadic, mostly anecdotal, reports from ornithologists or forest ecologists indicated that honey bee colonies still occupy European forest areas. In my thesis I hypothesize that near-natural deciduous forests may provide sufficient large networks of nesting sites representing refugia for wild-living honey bees. Using two special search techniques, i.e. the tracking of flight routes of honey bee foragers (the “beelining” method) and the inspection of known cavity trees, I collected for the first time data on the occurrence and density of wild-living honey bees in forest areas in Germany (CHAPTER 3). I found wild-living honey bee colonies in the Hainich national park at low densities in two succeeding years. In another forest region, I checked known habitat trees containing black woodpecker cavities for occupation by wild-living honey bee colonies. It turned out that honey bees regularly use these cavities and occur in similar densities in both studied forest regions, independent of the applied detection method. Extrapolating these densities to all German forest areas, I estimate several thousand wild-living colonies in Germany that potentially interact in different ways with the forest environment. I conclude that honey bees regularly colonize forest areas in Germany and that networks of mapped woodpecker cavities offer unique possibilities to study the ecology of wild-living honey bees over several years.
While their population status is ambiguous and the density of colonies low, the fact that honey bees can still be found in forests poses questions about food supply in forest environments. Consequently, I investigated the suitability of woodlands as a honey bee foraging habitat (CHAPTER 4). As their native habitat, forests are assumed to provide important pollen and nectar sources for honey bee colonies. However, resource supply might be spatially and temporally restricted and landscape-scale studies in European forest regions are lacking. Therefore, I set up twelve honey bee colonies in observation hives at locations with varying degree of forest cover. Capitalizing on the unique communication behaviour, the waggle dance, I examined the foraging distances and habitat preferences of honey bees over almost an entire foraging season. Moreover, by connecting this decoded dance information with colony weight recordings, I could draw conclusions about the contribution of the different habitat types to honey yield. Foraging distances generally increased with the amount of forest in the surrounding landscape. Yet, forest cover did not have an effect on colony weight. Compared to expectations based on the proportions of different habitats in the surroundings, colonies foraged more frequently in cropland and grasslands than in deciduous and coniferous forests, especially in late summer when pollen foraging in the forest is most difficult. In contrast, colonies used forests for nectar/honeydew foraging in early summer during times of colony weight gain emphasizing forests as a temporarily significant source of carbohydrates. Importantly, my study shows that the ecological and economic value of managed forest as habitat for honey bees and other wild pollinators can be significantly increased by the continuous provision of floral resources, especially for pollen foraging.
The density of these wild-living honey bee colonies and their survival is driven by several factors that vary locally, making it crucial to compare results in different regions. Therefore, I investigated a wild-living honey bee population in Galicia in north-western Spain, where colonies were observed to reside in hollow electric poles (CHAPTER 5). The observed colony density only in these poles was almost twice as high as in German forest areas, suggesting generally more suitable resource conditions for the bees in Galicia. Based on morphometric analyses of their wing venation patterns, I assigned the colonies to the native evolutionary lineage (M-lineage) where the particularly threatened subspecies \(Apis\) \(mellifera\) \(iberiensis\) also belongs to. Averaged over two consecutive years, almost half of the colonies survived winter (23 out of 52). Interestingly, semi-natural areas both increased abundance and subsequent colony survival. Colonies surrounded by more semi-natural habitat (and therefore less intensive cropland) had an elevated overwintering probability, indicating that colonies need a certain amount of semi-natural habitat in the landscape to survive. Due to their ease of access these power poles in Galicia are, ideally suited to assess the population demography of wild-living Galician honey bee colonies through a long-term monitoring.
In a nutshell, my thesis indicates that honey bees in Europe always existed in the wild. I performed the first survey of wild-living bee density yet done in Germany and Spain. My thesis identifies the landscape as a major factor that compromises winter survival and reports the first data on overwintering rates of wild-living honey bees in Europe. Besides, I established methods to efficiently detect wild-living honey bees in different habitat. While colonies can be found all over Europe, their survival and viability depend on unpolluted, flower rich habitats. The protection of near-natural habitat and of nesting sites is of paramount importance for the conservation of wild-living honey bees in Europe.
 
N2  - Das ursprüngliche Habitat der Westlichen Honigbiene (\(Apis\) \(mellifera\)) ist der Wald, doch derzeit fehlt es an Daten über das Vorkommen von wilden Honigbienenpopulationen in Europa. Bevor die Honigbiene von Menschen in künstlichen Behausungen gehalten wurde, nistete sie in den gemäßigten Breiten in hohlen Bäumen als wild lebende Art. Doch die Intensivierung der Forst- und Landwirtschaft, der damit einhergehende Verlust von Nistplätzen und die Verschlechterung der Nahrungsressourcen führten zu einem Rückgang der Honigbienenpopulationen im 20. Jahrhundert. Nachdem die Varroa-Milbe (Varroa destructor), ein invasiver Ektoparasit, in den späten 1970er-Jahren aus Asien eingeschleppt wurde, nahm man an, dass wilde Honigbienen in Europa ausgestorben seien. Nichtsdestotrotz gaben sporadische, hauptsächlich anekdotische Berichte von Ornithologen oder Waldökologen Anlass zur Vermutung, dass Honigbienenvölker immer noch in europäischen Wäldern zu finden seien.
In meiner vorliegenden Dissertation stelle ich die Hypothese auf, dass naturnahe Laubwälder ein ausreichend großes Netz von Nistplätzen bieten und als Zufluchtsorte für wild lebende Honigbienen fungieren können. Mit Hilfe zweier spezieller Suchtechniken – dem Nachverfolgen der Flugrouten von Honigbienen-Sammlerinnen (die ‚Bee-Lining‘-Methode) und der Inspektion bekannter Baumhöhlen – habe ich erstmalig Daten über das Vorkommen und die Populationsdichte von wild lebenden Honigbienen in deutschen Waldgebieten gesammelt (CHAPTER 3). In zwei aufeinanderfolgenden Jahren habe ich wild lebende Honigbienenvölker im Hainich Nationalpark entdeckt, wobei die Populationsdichten gering waren. In einem anderen Waldgebiet habe ich kartierte Habitatbäume mit Höhlen des Schwarzspechts auf ihre Besiedlung mit Honigbienenvölker hin überprüft. Es stellte sich heraus, dass Honigbienen diese Schwarzspechthöhlen regelmäßig nutzen und in ähnlich niedrigen Dichten in beiden untersuchten Waldgebieten vorkommen. Mittels Extrapolation schätze ich die Zahl der wild lebenden Bienenvölker in allen deutschen Waldgebieten auf mehrere Tausend, die auf vielfältige Weise mit der Waldumgebung interagieren können. Zusammenfassend zeigte sich, dass Honigbienen regelmäßig deutsche Waldgebiete bewohnen und dass Daten über kartierte Spechthöhlen eine einmalige Möglichkeit bieten, die Ökologie der Honigbienen als Wildtier mittels eines Langzeitmonitorings zu untersuchen. 
Auch wenn der Populationsstatus noch ungeklärt und die Populationsdichte gering ist, wirft die Existenz wild lebender Honigbienen Fragen bezüglich der Nahrungsversorgung im Wald auf. Folglich habe ich untersucht, ob eine ausreichende Futterversorgung für Honigbienen in Wäldern gegeben ist (CHAPTER 4). Wälder gelten als der ursprüngliche Lebensraum der Westlichen Honigbiene und man nimmt an, dass sie wichtige Pollen- und Nektarquellen für Honigbienenvölker liefern. Das Nahrungsangebot könnte jedoch räumlich und zeitlich begrenzt sein, wobei hierzu bislang Studien in europäischen Waldregionen fehlen. Daher habe ich zwölf Honigbienenvölker in Beobachtungsstöcken, jeweils an Orten mit unterschiedlichem Waldanteil, aufgestellt. Indem ich mir das einzigartige Kommunikationsverhalten – den Schwänzeltanz – zu Nutzen machte, untersuchte ich Sammeldistanzen und Habitatpräferenzen von Honigbienen über fast eine ganze Bienensaison hinweg. Darüber hinaus konnte ich durch die Verknüpfung der entschlüsselten Tanzinformationen mit Gewichtsaufzeichnungen der Bienenvölker Rückschlüsse auf den Beitrag der verschiedenen Habitattypen zum Honigertrag der Völker ziehen. Die Entfernungen bei der Nahrungssuche nahmen grundsätzlich mit dem Waldanteil in der umgebenden Landschaft zu. Obwohl Bienenvölker, die tiefer im Wald stationiert waren, weiter fliegen mussten, war ihre Gewichtszunahme nicht reduziert. Im Vergleich zu den Erwartungen, die sich aus den flächenmäßigen Anteilen der verschiedenen Habitate in der Umgebung ergeben, sammelten die Völker häufiger in Acker- und Grasland als in Laub- und Nadelwald, wobei der Spätsommer die schwierigste Zeit für die Pollenversorgung im Wald war. Auf die Phase im Frühsommer von Mitte Mai bis Mitte Juli bezogen, in der die Völker an Gewicht zunahmen, wurde der Wald zum Sammeln für Nektar/Honigtau beinahe erwartungsgemäß genutzt. Das unterstreicht die Bedeutung des Waldes als wichtige Quelle für Kohlenhydrate während eines kurzen Zeitraums im Jahr. Meine Untersuchungen zeigen, dass der ökologische und ökonomische Wert von Wirtschaftswald als Lebensraum für Honigbienen und andere Bestäuber durch die kontinuierliche Versorgung von Blütenressourcen, insbesondere in Bezug auf Pollen, erheblich gesteigert werden kann. 
Die Dichte wild lebender Honigbienenvölker und deren Überleben ist durch mehrere Faktoren bestimmt die lokal variieren, weshalb es äußerst wichtig ist, die Ergebnisse hinsichtlich verschiedener Regionen zu vergleichen. Im Zuge dieser Arbeit habe ich daher zusätzlich noch eine wild lebende Honigbienenpopulation in Galicien im Nordwesten Spaniens untersucht, wo die Bienenvölker in hohlen Strommasten nisteten (CHAPTER 5). Die beobachtete Völkerdichte war allein in diesen Strommasten fast doppelt so hoch wie in deutschen Waldgebieten, was auf grundsätzlich geeignetere Bedingungen für Bienen in Galicien schließen lässt. Anhand morphometrischer Analysen der Flügeläderung habe ich die Bienenvölker der einheimischen Evolutionslinie (M-Linie) zugeordnet, zu der auch die besonders bedrohte Unterart \(Apis\) \(mellifera\) \(iberiensis\) gehört. In zwei aufeinander folgenden Jahren überlebte im Durchschnitt fast die Hälfte der Bienenvölker den Winter (23 von 52). Interessanterweise waren in naturnahen Gebieten sowohl die Häufigkeit als auch das Überleben der Bienenvölker höher. Kolonien, die von mehr naturnahen Lebensräumen (und damit weniger intensiv genutzten Ackerflächen) umgeben waren, wiesen eine höhere Überwinterungswahrscheinlichkeit auf, was darauf hindeutet, dass die Kolonien einen gewissen Anteil an naturnahem Lebensraum in der Landschaft zum Überleben benötigen. Diese Strommasten in Galicien sind aufgrund ihrer leichten Zugänglichkeit ideal geeignet, um die Populationsdemografie der dortigen wild lebenden Honigbienen durch ein Langzeit-Monitoring zu untersuchen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Honigbienen wohl ununterbrochen als wild lebende Spezies in Europa existierten. Im Zuge meiner Doktorarbeit habe ich die erste quantitative Untersuchung wild lebender Honigbienen in Deutschland und Spanien durchgeführt. Meinen Ergebnissen zufolge ist die Landschaft ein entscheidender Faktor, der das Winterüberleben beeinflusst. Zudem beinhaltet meine Arbeit die ersten Daten über Überwinterungsraten von wild lebenden Honigbienen in Europa. Weiters habe ich Methoden entwickelt, um wild lebende Honigbienen in verschiedenen Lebensräumen zuverlässig und schnell zu finden. Alle drei Studien meiner Dissertation betonen, wie wichtig es ist, naturnahe Gebiete für den Schutz von wild lebenden Honigbienen zu erhalten. Zwar sind wild lebende Bienenvölker überall in Europa zu finden, doch ihre Überlebensfähigkeit hängt von blütenreichen, nicht mit Pestiziden belasteten Lebensräumen ab. Der Schutz von Lebensräumen und Nistplätzen ist für die Erhaltung der wild lebenden Honigbienen in Europa von größter Bedeutung.
KW  - Biene
KW  - wild-living honey bees
KW  - honey bee density
KW  - feral bees
KW  - forest landscape
KW  - waggle dance decoding
KW  - bee-lining
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-286732
ER  -