Consequences of mating behaviour on the population ecology of honeybees (Apis mellifera L.)

Abstract

Die Honigbiene (Apis mellifera) hat ein extrem polyandrisches Paarungssystem, bei dem sich die Drohnen und Königinnen einer Population an sogenannten Drohnensammelplätzen treffen um sich zu verpaaren. Drohnen paaren sich nur einmal und sterben während der Paarung. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden dass, obwohl der Lebenszyklus einer Honigbienenkolonie sehr auf das weibliche Geschlecht zentriert ist, der Paarungserfolg der Drohnen eine grosse Rolle bei der natürlichen Selektion der Honigbiene spielt. Viele Hypothese wurde bisher formulieret um die Polyandry der Honigbiene zu erklären. Mittels Paarungsexperimenten konnte gezeigt werden, dass die Spermienlimitierungs Hypothese eine plausible und parsimonische Erklärung für die Entstehung der extremen Polyandry bei der Honigbiene darstellt. Zusätzlich wurde noch die Heritabilität der Parrungsfrequenzen bei Honigbienen abgeschätzt. Bei sozialen Insekten bestimmt eher die Anzahl der Kolonien als die Anzahl der Individuen in einer Population die effektive Populationsgröße. Hier wird eine Methode vorgestellt, bei der mittels Mikrosatellitenanalysen von haploiden Männchen die Populationsgröße abgeschätzt werden kann. Auch wurden mehrere Habitate auf Ihre Eignung für die Etablierung von Schutzgebieten für native Honigbienenpopulationen mittels Wetter-, Paarungs und Mikrosatellitendaten abgeschätzt.

The mating system of the Western honeybee (Apis mellifera) is characterized by large drone congregation areas, where males from many colonies assemble to mate with virgin queens. Whereas male honeybees (drones) can only mate with a single queen and die after mating, A. mellifera queens are highly polyandrous. In this thesis it could be shown that although the life cycle of honeybee colonies is very female centred, the male reproductive success can be a major driver of natural selection in honeybees. Many hypothesis have been put forward to explain the high polyandry of the queens. Here evidence from a mating experiment is presented that supports the sperm limitation hypothesis for the evolution of extreme polyandry. Further the genetic variance of the mating frequency of honeybee queens was estimated. In the population ecology of honeybees the number of colonies is more relevant than the number of individuals and effective population sizes also depend on the mating frequency of queens. In this thesis a new method for estimating of the colony number of a given population based and halpoid microsatellite data of males is presented. Also the suitability of four areas for conservation for native honeybee populations was evaluated based on weather, mating and microsatellite data.