Honigbienen weisen abhängig von ihrer genetischen Herkunft und Umweltfaktoren eine große Bandbreite an biologischen und verhaltensbezogenen Merkmalen auf. Die hohe Vielfalt bei Honigbienen ist das Ergebnis der natürlichen Selektion spezifischer Phänotypen, die an lokale Umgebungen angepasst sind.

Um die Bedeutung der Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Umwelt für die Lebensfähigkeit und Produktivität lokaler sowie nicht lokaler Bienenvölker zu untersuchen, hat ein Team von Wissenschaftlern die Hauptmerkmale Dunkler Honigbienen Apis mellifera mellifera und Hybridvölkern analysiert. Die Dunkle Honigbiene wird in Sibirien als Dunkle Waldbiene bezeichnet.

Sie wurde Ende des 18. Jahrhunderts eingeführt; die Dunkle Waldbiene ist gut an die rauen klimatischen Bedingungen der nördlichen Region Eurasiens angepasst und hat dort die Wald- und Waldsteppenzonen gemeistert. Im Gegensatz zu anderen Unterarten der Honigbiene ist sie eine der am häufigsten vorkommenden Arten.

Ziel der Studienarbeit war es, die Auswirkungen des Genotyps auf die Entwicklung, Lebensfähigkeit und Leistung von Bienenvölkern umfassend zu untersuchen, um den Anpassungsprozess besser zu verstehen. Dazu wurden von 2010 bis 2022 die lokal angepasste Dunkle Waldbiene und Hybriden unter den Umweltbedingungen Sibiriens untersucht. Die Hybriden sind das Ergebnis der Hybridisierung von A. m. mellifera mit der eingeführten Karpatischen Honigbiene A. m. carpathica.

Die Untersuchungen wurden am isolierten Bienenstand der Tomsker Staatsuniversität durchgeführt. Das Klima vor Ort gilt als gemäßigt kontinental; es gibt erhebliche tägliche und jährliche Temperaturschwankungen sowie Fröste im späten Frühjahr und frühen Herbst; die durchschnittliche Jahrestemperatur beträgt - 0,6 °C. Der Winter dauert 5 bis 6 Monate, der Sommer ist kurz und warm. Die Durchschnittstemperatur im Januar beträgt - 19,2 °C, im Juli + 18,1 °C.

Die Bienenvölker wurden einer umfassenden Bewertung unterzogen, einschließlich biologischer, verhaltensbezogener und wirtschaftlicher Merkmale sowie der Auswirkungen genetischer Faktoren auf ihre Entwicklung. Jedes Jahr wurden dieselben 64 Bienenvölker untersucht.
In den Jahren 2015 und 2016 wurden in Kolonien, die nicht den Standard von A. m. mellifera erfüllten, vorhandenen Königin durch reinrassige ersetzt.

Die langfristige Dynamik der Hauptmerkmale von Bienenvölkern im Zeitraum von 2010 bis 2022 wurde untersucht. Dabei wurden zwei Zeiträume unterschieden: von 2010 bis 2015, als der Bienenstand eine heterogene Zusammensetzung von Bienenvölkern (hauptsächlich Hybriden) aufwies und der Zeitraum von 2016 bis 2022, als im Bienenstand reinrassige Dunkle Waldbienen vorherrschten.

Die Überwachung der Bienenvölker umfasste: Frühjahrszählung nach der Überwinterung im Zeitraum zwischen April und Mai, Sommerzählung vor Ende der Honigernte zwischen Mitte Juli und Mitte August und Herbstzählung am Ende der Saison von September bis Oktober.

Bienenvölker wurden auf traditionelle Selektionsmerkmale wie Honigproduktivität, Sanftmut, Schwarmtendenz sowie auf Merkmale, die mit der Vitalität des Volkes verbunden sind, wie Entwicklung des Volkes, Überwinterungsfähigkeit und Krankheitsresistenz, untersucht.

Für den ersten Zeitraum der Studie, als Hybridvölker am Bienenstand vorherrschten (2010 bis 2015), zeigte sich eine signifikante Korrelation nur zwischen Koloniestärke im Frühjahr und dem Tod der Bienen nach der Überwinterung. Für den zweiten Untersuchungszeitraum, als reinrassige Völker den Bienenstand dominierten (2016 bis 2022), zeigte sich eine hohe Korrelation zwischen der Völkerstärke im Frühjahr und der Völkerstärke im Herbst, aber es wurden keine Korrelationen zwischen der Stärke des Bienenvolkes im Frühjahr und dem Tod der Bienen nach der Überwinterung gefunden.

Infektionsgrad der Bienenvölker

Der Infektionsgrad der Bienenvölker wurde im Frühjahr während der Revision der Völker nach der Überwinterung bestimmt.

Während des Versuchszeitraums wurden in Bienenvölkern Varrose, Nosemose und die Kalkbrutkrankheit festgestellt. Es gab einen allmählichen Rückgang der Infektion von Bienenvölkern im Allgemeinen und bei einzelnen Krankheiten (außer 2013 und 2014). Die Zahl der infizierten Bienenvölker sank von 37,5 % im Jahr 2010 auf 0 % im Jahr 2020.
Alle Hybridvölker waren mit der Varroa-Milbe und/oder dem Kalkbrut-Verursacher Ascosphaera apis infiziert, allerdings nur 25 % der reinrassigen Völker mit Varrose.

Eine hohe Korrelation zeigte sich zwischen der Infektion von Bienenvölkern mit Nosemose und der Stärke der Völker im Frühjahr sowie dem Tod von Bienen. Es wurden keine Korrelationen zwischen den biologischen Merkmalen von Völkern und der Infektion von Völkern mit Varrose und Kalkbrutkrankheit gefunden.

Es wurden statistisch signifikante Korrelationen zwischen dem Gesamtbefall der Bienenvölker mit Parasiten und Krankheitserregern und ihrer Frühjahrs- und Herbststärke sowie dem Sterben der Bienen festgestellt.
Eine Bewertung der Korrelationen zwischen einzelnen Infektionen und biologischen Indikatoren ergab eine hohe Korrelation zwischen der Nosema-Infektion von Bienenvölkern und der Völkerstärke im Frühjahr sowie dem Tod von Bienen. Es wurden keine Korrelationen zwischen den biologischen Merkmalen von Völkern und der Infektion von Völkern mit Varrose und Kalkbrutkrankheit festgestellt.

Es zeigten sich hohe negative Korrelationen zwischen dem Tod der Bienen nach der Überwinterung und der Sauberkeit des Bienenstocks für alle Testzeiträume: Die Forscher haben auch den Parameter „Sauberkeit des Bienenstocks nach der Überwinterung“ als Indikator für die Widerstandsfähigkeit der Bienenvölker gegen Krankheiten bewertet. Während des Zeitraums von 2010 bis 2022 änderte sich in den Bienenvölkern der Wert für das Merkmal der Sauberkeit des Bienenstocks von einer durchschnittlichen Verschmutzung des Bienenstocks zu einem sauberen Bienenstock. Während desselben Zeitraums zeigte sich eine hohe, statistisch signifikante negative Korrelation zwischen dem Merkmal und dem Sterben von Bienenvölkern. Es wurde eine Korrelation zwischen diesen Indikatoren sowohl für Hybridbienen von 2010 bis 2015 als auch für die reinrassigen Dunklen Honigbienen von 2016 bis 2022 festgestellt.

Basierend auf den Korrelationen zwischen biologischen und verhaltensbezogenen Merkmalen von Völkern, wie z. B. der Völkerstärke, dem Tod der Bienen nach der Überwinterung, der Infektion mit Parasiten/Krankheitserregern, konnten die Wissenschaftler unterschiedliche Entwicklungsmuster für reinrassige Dunkle Waldbienen und Hybridvölker feststellen. Bei der Dunklen Waldbiene wurden signifikante Korrelationen zwischen der Koloniestärke im Herbst und im Frühjahr festgestellt, eine schwache Abhängigkeit der Kolonieentwicklung im Frühjahr von den Überwinterungsbedingungen. Bei der Dunklen Waldbiene wurde keine Beziehung zwischen der Koloniestärke und anderen biologischen Indikatoren festgestellt.
Bei Hybriden wurden Korrelationen zwischen den meisten untersuchten Parametern festgestellt, mit Ausnahme der Koloniestärke im Herbst. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Frühjahrsentwicklung einer Hybridkolonie erheblich von den Überwinterungsbedingungen abhängt.
Die Überwinterungsfähigkeit von Bienenvölkern, die anhand des Indikators „Bienensterben nach der Überwinterung“ bewertet wird, ist durch einen allmählichen Anstieg gekennzeichnet. Der Indikator „Bienensterben“ sank von 18 % im Jahr 2010 auf 12 % in den Jahren 2019 bis 2022.

Honig auch unter ungünstigen Bedingungen

Von besonderem Interesse ist die Bewertung der Honigproduktivität in lokalen und nicht lokalen Bienenvölkern. In der Studie unterschied sich die Honigproduktivität lokaler (A. m. mellifera) und nicht lokaler (Hybrid-)Völker statistisch signifikant: Dunkle Waldbienenvölker waren mit einer durchschnittlichen Honigproduktivität zwischen 2017 und 2022 von 61 und 65 kg produktiver als Hybridbienenvölker, deren durchschnittliche Honigproduktivität zwischen 2010 und 2015 bei 32 und 44 kg lag, mit einem Ausreißer im klimatisch günstigen Jahr 2012 waren es über 57 kg.
In reinrassigen Völkern war die Honigproduktivität im günstigen Jahr 2020 (die Durchschnittstemperatur für den Zeitraum Mai bis Juli betrug mehr als 16 °C) und im weniger günstigen Jahr 2018 (die Durchschnittstemperatur für den Zeitraum Mai bis Juli betrug nur 13 °C) mit 64 und 65 kg nahezu identisch.

Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Abhängigkeit hybrider (nicht lokaler) Völker von Umweltfaktoren. Unter günstigen Bedingungen entwickelten sich die Völker gut und waren produktiv, aber bei schlechteren Wetterbedingungen waren die Völker schlecht angepasst. Reinrassige (lokale) Kolonien sind gut an die Bedingungen Sibiriens angepasst und sowohl in günstigen als auch in ungünstigen Jahren hochproduktiv.

In der letzten Phase der Studie führte das Team der Wissenschaftler eine vergleichende Analyse der Lebensfähigkeit und Produktivität reinrassiger und hybrider Bienenvölker von 2012 bis 2014 durch. In zehn Bienenvölkern (fünf reinrassigen und fünf hybriden Völkern) untersuchten sie einige biologische (Eiablage der Königin, Entwicklung der Völker im Frühjahr), verhaltensbezogene (Sanftheit, Schwarmtendenz, Ruhe auf der Wabe, hygienisches Verhalten, Sauberkeit des Bienenstocks) und wirtschaftliche (Honigproduktivität) Merkmale.

In allen untersuchten Jahren zeigte sich eine ähnliche Dynamik der durchschnittlichen Anzahl an Eiern, die pro Tag gelegt werden für reinrassige und hybride Völker. Zu Beginn der Entwicklung des Volkes war die Anzahl der Königinnen-Eier gleich, danach war sie bei A. m. mellifera deutlich höher als bei Hybriden. Die Durchschnittswerte des Indikators durchschnittlicher Anzahl an Eiern, die pro Tag gelegt werden, unterschieden sich in allen untersuchten Jahren signifikant zwischen Hybrid- und reinrassigen A. m. mellifera-Völkern.

Lokale Anpassung vorteilhaft

Ein wichtiger Faktor, der zu Kolonieverlusten beiträgt, ist auch der Einsatz von Honigbienen, die schlecht an die lokalen Gegebenheiten angepasst sind.

Der Import nicht-lokaler Bienenunterarten und die Schwierigkeit, die Paarung zu kontrollieren, führen zu einem unkontrollierten Genfluss zwischen lokalen und importierten (kommerziellen) Bienen innerhalb eines geografischen Gebiets. Introgressive Hybridisierung verändert den Genpool lokaler Bienenpopulationen, was zum Verlust ihrer genetischen Identität, geringer Anpassungsfähigkeit an Umweltfaktoren und schlechter wirtschaftlicher Leistung führt (De la Rúa et al., 2009; Meixner et al., 2010, 2013; Büchler et al., 2014). Das Ausmaß dieser Prozesse und ihre Auswirkungen auf die Vitalität von Bienenvölkern sind noch unbekannt.

Nicht-lokale Bienenvölker und Hybridbienen sind schlecht an neue Lebensraumbedingungen angepasst. Der Verlust der Anpassung an die lokale Umwelt führt vermutlich zu einem verringerten Überleben der Völker sowie einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionen und andere Stressfaktoren (Meixner et al., 2010). Es hat sich gezeigt, dass lokal angepasste Bienenstämme weniger unter erhöhten Verlusten leiden, lebensfähiger und produktiver sind als nicht-lokale Bienen (Costa, Lodesani & Bienefeld, 2012; Alqarni, Balhareth & Owayss, 2014; Francis et al., 2014; Hatjina et al., 2014; Al-Ghamdi et al., 2017; Taha & AL-Kahtani, 2019; Kovačić et al., 2020).

Die Studie präsentiert die erste umfassende Analyse von Honigbienen in Sibirien, einschließlich einer Bewertung der biologischen, verhaltensbezogenen und wirtschaftlichen Merkmale.

Die Ergebnisse dieser Studie unterstützen dabei bisherige Untersuchungen: Zusammenfassend lässt sich sagen, dass A. m. mellifera-Kolonien, die gut an die lokale abiotische Umgebung Sibiriens angepasst sind, bei den wichtigsten kommerziell anerkannten biologischen, verhaltensbezogenen und wirtschaftlichen Merkmalen deutlich bessere Werte zeigten. Dunkle Waldbienenvölker waren stark, überwinterungsfähig, krankheitsresistent und hochproduktiv. Im Gegenteil dazu sind eine geringe Überwinterungsfähigkeit und eine langsamere Entwicklung im Frühjahr sowie eine schwache Krankheitsresistenz Zeichen für eine mangelnde Anpassung der Hybridvölker an die Umweltbedingungen in Sibirien.

Insgesamt wies die lokale Dunkle Honigbiene bei allen analysierten Merkmalen höhere Werte auf als Hybridvölker. Im Vergleich zu Hybriden zeigten Dunkle Bienenvölker mehr Sanftmut, Produktivität und eine höhere Überlebensrate.
Die Ergebnisse weisen auf eine spezifische lokale Anpassung der Unterart A. m. mellifera an ein gemäßigtes Kontinentalklima hin. Sibirien stellt eine einzigartige Region für den Schutz der Dunklen Honigbiene dar.
Die Schaffung von Schutzgebieten ist eine Möglichkeit, lokale Bienenpopulationen, die gut an die lokalen Umweltbedingungen angepasst sind, vor unkontrollierter Einfuhr von Bienenarten aus anderen Regionen zu schützen.