Högskolan i Skövde

Most research on the biology of the western honey bee (Apis mellifera) focuses on the worker bees, but knowledge about drones is lacking despite their important role in mating with a virgin queen. Available information about their ecology and behavior are mainly based on direct observations in need of intensive experience and knowledge about honey bees. Only two recent studies conducted in France and Argentina have monitored drones continuously, but on the scale of a single observation hive or during a short time period only. Therefore, studies that have continuously monitored drone flight activity during the whole mating season are still lacking. Further, we are not aware of any studies that have compared the ecology and behavior of drones between different subspecies of Apis mellifera. 

Besides the aim of analysing the ecology and behavior of drones in spring and summer in Sweden, where the climate poses challenging conditions for honey bees, the objective of this project was to compare the native, but threatened, subspecies Apis mellifera mellifera (Mel) with the hybrid ’Buckfast’ (Apis mellifera x, Buck). In Sweden, the latter is most commonly used in beekeeping today. 

Activity data at the entrance of the hives was collected with the use of Radio Frequency Identification (RFID) technology at two different apiaries with 8 colonies each. RFID technology enables the continuous monitoring of bees tagged with a microchip on their thorax. Hereby, only newborn drones with a maximum age of 3 days were tagged. Further, drones’ activity and behavior at the entrance of the hive was studied from video recordings. Weather parameters were measured by weather stations installed within the apiaries, enabling a direct analysis of the activity in relation to weather conditions (temperature, wind speed, rain, humidity). 

Drones survived at most 70 days (M = 22.67, SD = 17.9) with a shorter average lifespan in summer (M = 20.8, SD = 15.4) than in spring (M = 25.2, SD = 20.7). Mel drones showed longest survival at both locations and in both seasons. We discovered most first activity of drones five and six days after tagging (max. 11 days), but also registrations directly on the day of tagging were made with indications that these do not all display evictions from the hive. Compared to the spring trial, in the summer trial earlier first registrations were made (p = 0.022), with Mel drones becoming active significantly earlier than Buck drones (p = 0.027). Flight durations of more than 3 minutes, even longer than 10 minutes, were already performed right after tagging. This was especially the case in the summer trial. Further, RFID data and video records revealed that peak activity occurred in the afternoon, but differences between spring and summer were revealed with an earlier peak in spring. Buck’s peak preceded Mel’s peak of activity in both seasons. However, also registrations during the morning and evening occurred such that drones were mainly active during 7-8 hours of the day. Rain and wind speed negatively affected the activity, but increasing activity was present the higher the temperature and light intensity. Hereby, temperature had a significantly higher positive effect on Mel drones. Moreover, our registrations show that 40% of the drones drifted to other hives, whereby hives of the same subspecies were preferred. Mel drones drifted relatively more often than Buck drones. In addition, video records showed that upon departure, drones pay special attention to cleaning their antennae. This was especially observed at Mel hives. Also drifting drones showed this behavior. 

To conclude, the present thesis confirms but also contradicts existing information, especially in terms of the age at first activity and lifespan. In addition, unknown aspects about drone ecology and behavior were revealed with differences between both seasons and subspecies. However, the applied method in the form of RFID technology to monitor the bees showed its limitations and needs further optimisation.

Die meisten Forschungen über die Biologie der Westlichen Honigbiene (Apis mellifera) konzentrieren sich auf die Arbeitsbienen, aber das Wissen über die Drohnen ist trotz ihrer wichtigen Rolle bei der Paarung mit einer jungfräulichen Königin unzureichend. Die verfügbaren Informationen über ihre Ökologie und ihr Verhalten beruhen hauptsächlich auf direkten Beobachtungen, die intensive Erfahrungen und Kenntnisse über Honigbienen voraussetzen. Nur zwei neuere Studien aus Frankreich und Argentinien haben Drohnen kontinuierlich beobachtet, allerdings nur von einem einzigen Bienenstock oder über einen kurzen Zeitraum. Daher gibt es keine Studien, die Daten über die Flugaktivität der Drohnen während der gesamten Paarungszeit gesammelt und analysiert haben. Außerdem sind uns keine Studien bekannt, welche die Ökologie und das Verhalten von Drohnen zwischen verschiedenen Unterarten von Apis mellifera verglichen haben.

Neben dem Ziel die Ökologie und das Verhalten der Drohnen im Frühjahr und im Sommer in Schweden zu analysieren, wo der lange und dunkle Winter schwierige Bedingungen für Honigbienen bietet, bestand das Ziel dieses Projekts darin die einheimische, aber bedrohte, Unterart Apis mellifera mellifera (Mel) mit dem Hybriden ’Buckfast’ (Apis mellifera x, Buck) zu vergleichen. Letztere wird heute in Schweden am häufigsten in der Imkerei verwendet.

Aktivitätsdaten am Eingang der Bienenstöcke wurden mit Hilfe der sogenannten RFID-Technologie (engl. Radio Frequency Identification) an zwei verschiedenen Bienengärten mit jeweils 8 Völkern erfasst. Diese Technologie ermöglicht die kontinuierliche Überwachung von Bienen, die mit einem Mikrochip auf dem Rücken gekennzeichnet sind. Dabei wurden nur neugeborene Drohnen mit einem Höchstalter von 3 Tagen markiert. Außerdem wurden die Aktivität und das Verhalten der Drohnen am Eingang des Bienenstocks anhand von Videoaufnahmen untersucht. Wetterparameter wurden von den in den Bienenstöcken installierten Wetterstationen gemessen, was eine direkte Analyse der Aktivität in Bezug auf die Wetterbedingungen ermöglichte (Temperatur, Regen, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit).

Die Drohnen lebten höchstens 70 Tage (M = 22.67, SD = 17.9), wobei die durchschnittliche Lebensdauer im Sommer (M = 20.8, SD = 15.4) kürzer war als im Frühjahr (M = 25.2, SD = 20.7). Mel-Drohnen zeigten an beiden Standorten und in beiden Jahreszeiten die längste Überlebensdauer. Die meisten Erstaktivitäten von Drohnen wurden fünf und sechs Tage (max. 11 Tage) nach der Markierung erfasst, aber auch bereits direkt am Tag der Markierung. Im Vergleich zum Frühjahr wurden Drohnen im Sommer zeitiger das erste Mal registriert (p = 0.022), wobei Mel-Drohnen deutlich früher aktiv wurden als Buck-Drohnen (p = 0.027). Flugzeiten von mehr als 3 Minuten, sogar länger als 10 Minuten, wurden bereits unmittelbar nach der Markierung durchgeführt. Dies war insbesondere in der Sommerstudie der Fall. Außerdem zeigten die RFID-Daten und Videoaufzeichnungen, dass die Hauptaktivität am Nachmittag stattfand, aber es gab Unterschiede zwischen Frühjahr und Sommer mit einem früheren Höhepunkt im Frühjahr. Der Aktivitätshöhepunkt von Buck-Drohnen lag in beiden Jahreszeiten vor dem von Mel-Drohnen. Es gab jedoch auch Registrierungen am Morgen und am Abend, sodass die Drohnen hauptsächlich während 7-8 Stunden des Tages aktiv waren. Regen und Windgeschwindigkeit wirkten sich negativ auf die Aktivität aus und sie nahm zu je höher die Temperatur und die Lichtintensität waren. Dabei hatte die Temperatur eine stärkere positive Auswirkung auf Mel-Drohnen. Des Weiteren zeigen unsere Daten, dass 40% der Drohnen in fremde Bienenstöcke flogen, wobei Bienenstöcke der gleichen Unterart bevorzugt wurden. Hierbei flogen Mel-Drohnen relativ betrachtet häufiger in andere Bienenstöcke als Buck-Drohnen. Außerdem zeigten die Videoaufzeichnungen, dass die Drohnen beim Abflug besonderen Fokus auf die Reinigung ihrer Antennen richteten. Dies wurde verstärkt an Mel-Bienenstöcken beobachtet. Auch Drohnen an fremden Bienenstöcken zeigten dieses Verhalten.

Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass bestehende Literatur bestätigt wurde, aber ihr auch, insbesondere in Bezug auf das Alter bei der Erstaktivität und der Lebensdauer, widerspricht. Darüber hinaus wurden unbekannte Aspekte über die Ökologie und das Verhalten der Drohnen aufgedeckt. Mitunterkonnten Unterschiede zwischen den Jahreszeiten und den beiden Unterarten nachgewiesen werden. Die angewandte Methode in Form der RFID-Technologie zur Überwachung der Bienen zeigte jedoch ihre Grenzen auf und bedarf einer weiteren Optimierung für zukünftige Studien.