Klassifizierung der Dunklen Biene mittels Cubitalindexmessung

Labrador, Dalmatiner, Chihuahua – diese Hunderassen kennen Sie bestimmt. Dunkle Biene, Kärtner Biene und Italienische Biene – sind Ihnen diese Bienenrassen auch bekannt? Es handelt sich bei den drei Namen um die in Deutschland heimischen Unterarten der Westlichen Honigbiene. Da diese sich sehr ähnlich sehen, ist es – anders als bei Hunden – gar nicht so einfach, ein Individuum sicher einer Unterart zuzuordnen. Warum das aber wichtig ist und wie es doch gelingen kann, wird in diesem Artikel beschrieben.

Die Klassifizierung der Bienen – ein altbekanntes Problem

Dass die Klassifizierung innerhalb einer Art das Hauptproblem der Bienentaxonomie darstellt, ist keine neue Erkenntnis. Bereits 1876 versuchte sich der Zoologe August Pollmann an einer ausführlichen Beschreibung der Unterarten. Diese basierte allerdings ausschließlich auf Verhaltensmerkmalen und fußte nur auf veröffentlichten Erfahrungen deutscher Bienenzüchter. 1929 führte der russische Wissenschaftler V. V. Alpatov erstmals Messungen zur Unterscheidung der verschiedenen Unterarten durch. Dabei bezog er sich vorwiegend auf die Rüssellänge und Körpergröße der Bienen. Seine Herangehensweise war ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung – Verhaltenszüge, wie Pollmann sie beschrieb, sind nämlich als Rassenmerkmal unzureichend. Der Bienenforscher G. Goetze führte dann Alpatovs Arbeit fort, fokussierte sich dabei aber auf andere Merkmale. So wurde eine Standardmorphometrie entwickelt, die die Behaarung der Bienen, die Größe verschiedener Körperteile, das Flügelgeäder und die Farbe der Bienen als Rassenmerkmale festlegt. Mittels dieser Merkmale können Einzeltiere einer Unterart zugeordnet werden. Dabei ist allerdings zu beachten, dass ein Merkmal allein selten ausreicht, um zwei Populationen völlig voneinander abzugrenzen. Zieht man aber mehrere Merkmale in Betracht, kann man die Unterarten sicherer voneinander unterscheiden.

Was man aus den Bienenflügeln lesen kann

Wie im letzten Abschnitt erwähnt, ist das Flügelgeäder ein wichtiges Merkmal zur Klassifizierung von Bienenvölkern. Doch was genau versteht man darunter?

Durch ein System von Flügelandern wird die Flügelmembran in einzelne Zellen unterteilt. Jede dieser Zellen hat einen wissenschaftlichen Namen und eine Form, die innerhalb der Art recht konstant ist.

Abbildung 1: Vorderflügel einer Honigbiene, Quelle: Hannah Kullmann/proBiene

Interessant sind hier vor allem folgende Zellen (vgl. Abb. 1): Die Radialzelle (R) wird von der Radialader begrenzt und erstreckt sich länglich an der Oberkante des Bienenflügels. Unterhalb der Radialzelle liegen die drei Cubitalzellen (C I, II, III). Die Grundader von C III wird durch den rücklaufenden Nerv (Nervus recurrens) zweigeteilt. Dieser begrenzt auch die Discoidalzelle (D) nach rechts.

Anhand der Äderung kann man das Verhältnis von Längen verschiedener Strecken auf den Flügeln sehr genau ermitteln. Diese Verhältniswerte sind bei den einzelnen Unterarten verschieden und erbtreu. So können folgende Werte bestimmt werden:

1. Der Hantelindex

Der Hantelindex beschreibt das Verhältnis der Strecken c:d in der dritten Cubitalzelle (vgl. Abb. 2). Bei der Dunklen Biene nimmt er Werte bis max. 0,923 an. Er wird allerdings eher selten zu Rate gezogen.

Abbildung 2: Hantelindexmessung, Quelle: Hannah Kullmann/proBiene

2. Die Discoidalverschiebung

Die Discoidalverschiebung (discoidal shift, DS) beschreibt die relative Lage der rückwärtigen Ecke (Di) der Discoidalzelle. Dafür wird auf der Längsachse der Radialzelle (K-J) wird eine Senkrechte gezogen, die durch die obere rechte Ecke (H) der dritten Cubitalzelle verläuft. Befindet sich Di rechts von dieser Senkrechten, dann ist die DS positiv, befindet sie sich links, so ist sie negativ. Bei der Dunklen Biene ist die DS stets negativ.

Abbildung 3: Discoidalverschiebungsmessung, Quelle: Hannah Kullmann/proBiene

3. Der Cubitalindex

Auf Grund seiner besonders guten Messbarkeit ist der Cubitalindex (CI) das wichtigste zu untersuchende Körpermerkmal der Honigbiene. Hierbei bezieht man sich auf die dritte Cubitalzelle. Die Grundader von dieser wird, wie bereits erwähnt, durch den Nervus recurrens zweigeteilt. Setzt man die Längen der beiden so entstehenden Strecken ins Verhältnis (a:b), erhält man den CI (Vgl. Abb. 4). Die der Dunklen Biene liegt dieser beispielsweise zwischen 1,5 und 1,9.

Abbildung 4: Cubitalindexmessung, Quelle: Hannah Kullmann/proBiene

Messen kann man diesen auf unterschiedliche Art und Weise. Auf jeden Fall sollte man mindestens 50 Flügel pro Volk untersuchen, um ein genaues Ergebnis zu erhalten. Man benötigt also 50 tote Bienen eines Volkes, bei denen man stets den gleichen Vorderflügel abtrennt und auf einem Objektträger platziert.

Messung mittels Mikroskop

Hier macht man sich die Tatsache zu Nutze, dass die Strecken a und b immer in einem Winkel von 151° zueinander stehen: Dafür wurden spezielle Messplättchen entwickelt, auf denen man den Flügel so platzieren kann, dass der Knickpunkt der beiden Strecken genau im Mittelpunkt der Messskala erscheint. Die Längen der Strecken a und b können so abgelesen und der CI ausgerechnet werden.

Mittels einer dieser Methode erhält man dann 50 Messwerte. Diese sollte man in eine Variationskurve verarbeiten. Aus dieser lassen sich nämlich gut Hybridisierungen ableiten – z.B. beim Auftreten eines Nebengipfels im Extrembereich.

Die ganze Wahrheit liegt in den Genen

Ein Nachteil der reinen äußerlichen Betrachtung ist, dass sich sehr leicht Ungenauigkeiten einschleichen. So lässt sich im Nachhinein schwer feststellen, ob besondere Merkmale nur durch äußere Einflüsse entstanden sind oder ob sie ihren Ursprung tatsächlich in den Genen der Bienen haben. Auch das Zusammenspiel von verschiedenen Genen wirkt sich auf das äußere Erscheinungsbild aus. Es lässt sich also nicht genau sagen, ob ein Merkmal tatsächlich in den Genen der Unterart verankert ist, oder ob einfach nur eine passende Genkombination vorliegt.

So oder so ist festzuhalten, dass in der Biologie morphologische Messungen immer eine Grauzone haben. Das bedeutet, dass es auch reinrassige Völker gibt, bei denen es sich nach den Äußerlichkeiten sowohl um die Dunkle als auch um die Kärtner Biene handeln könnte.

Legt man also viel Wert auf ein genaues Ergebnis, empfiehlt es sich, eine Analyse der Bienen-DNA durchführen zu lassen. Anhand von verschiedenen genetischen Markern können Populationsgenetiker*innen genaue Rückschlüsse über den Hybridisierungsgrad der untersuchten Tiere ziehen. Eine DNA-Analyse ist somit die einzige Methode, um sichere Aussagen über die genetische Reinheit eines Bienenvolkes machen zu können.

Doch wozu der ganze Aufwand?

Bei proBiene geht es uns bei der Bestimmung der Unterarten vor allem um die Dunkle Biene. Diese ursprünglich in Deutschland heimische Unterart ist nämlich durch den Import der Kärtner und Italienischen Biene mittlerweile bedroht. Für die Reinerhaltungszucht, die proBiene auf der Belegstelle Stumpfwald betreibt, ist es wichtig, die genetische Reinheit der Völker möglichst sicher festzustellen. Nur so können wir diese Unterart effizient züchten und somit dem Kulturgut der deutschen Bienenhaltung bewahren.

Quellen:

K. Engfer: „Die Dunkle Biene Apis mellifera mellifera Linnaeus 1758 – Heimisches Wildtier und Europäisches Kulturerbe“ (2013)

J. O. Hüsing, J. Nitschmann: „Lexikon der Bienenkunde“ (1987), Ehrenwirth Verlag

F. Tiesler, K. Bienefeld, R. Büchler: “Selektion bei der Honigbiene” (2016), Buschhausen Druck- & Verlagshaus

https://www.webmuseum.ch/natur/bienen/bi_fluegel2.cfm

https://www.wildbienen.de/wbi-anat.htm

http://www.mellifera.ch/cms/index.php/genetischer-hybridtest

Hallo,

ich bin Hannah Kullmann.

Hannah absolviert 2021/2022 bei proBiene ein Freiwilliges Ökologisches Jahr (FÖJ). Sie hat im Jahr 2021 ihr Abitur gemacht, ist naturwissenschaftlich sehr interessiert und sammelt leidenschaftlich gerne tote Insekten für Ihre Sammlung.

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