Original paper

Oxygen Consumption at Different Activity Levels and Ambient Temperatures in Isolated Honeybees (Hymenoptera: Apidae)

[Sauerstoffverbrauch isolierter Honigbienen bei verschiedenen Aktivitätsstufen und Umgebungstemperaturen (Hymenoptera: Apidae)]

Crailsheim, Karl; Stabentheiner, Anton; Hrassnigg, Norbert; Leonhard, Bernhard

Entomologia Generalis Volume 24 Number 1 (1999), p. 1 - 12

36 references

published: Jun 1, 1999

DOI: 10.1127/entom.gen/24/1999/1

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Abstract

Energy metabolism was measured in isolated honeybee foragers (Apis mellifera carnica Pollmann 1879) and compared with their level of activity at two ambient temperatures. Artificially immobilised bees consumed more oxygen (averages: 7.4 and 6.9 μl O2min-1 at 25° and 35°C, respectively) than spontaneously motionless bees but less than active, freely moving individuals. Oxygen measurements in immobilised honeybees, therefore, are neither suited to determine the basal rate of oxygen metabolism nor to estimate the energy turnover of highly active, freely moving individuals. As was expected from thermographical temperature measurements, oxygen consumption by bees which were free to move within 95 ml Warburg vessels varied in a wide range. At an ambient temperature of 25°C it followed a bimodal distribution, with one peak below 20 and a second peak between 70-130 μl O2min-1. At 35°C oxygen consumption was always below 75 μl O2min-1. However, considering the bees' level of activity led to a clear reduction of variability of data. Spontaneously motionless bees consumed on average 3.2 and 4.3 μl O2min-1 at 25° and 35°C, respectively. In active bees the oxygen consumption rate was higher and related to the degree of activity and ambient temperature. Moderately active individuals consumed 48.4 μl O2min-1 at 25°C and 18.3 μl O2min-1 35°C. By contrast, fast walking bees had significantly higher oxygen consumption rates: 91.4 and 30.5 μl O2min-1 at 25° and 35°C, respectively. Since running speed of the active bees was not distinguishable by eye and the distribution of observed behaviours was identical at 25 and 35°C but oxygen consumption was 2.64-3.15 times higher at 25°C, it can be concluded that more energy is invested in thermoregulation than in motion at both ambient temperatures.

Kurzfassung

Der Sauerstoffverbrauch isolierter, frei beweglicher oder fixierter Honigbienen-Sammlerinnen (Apis mellifora carnica Pollmann 1879) wurde mit Hilfe der Warburg-Manometrie untersucht und mit der Aktivität verglichen. Künstlich immobilisierte Bienen verbrauchten mehr Sauerstoff (7,4 bzw 6,9 μl O2min-1 bei 25° bzw 35°C) als freiwillig bewegungslose, aber weniger als aktive Bienen (vergl. unten). Sauerstoffmessungen an immobilisierten Individuen sind daher weder zur Bestimmung des Ruhe-Sauerstoffverbrauches, noch zur Abschätzung des Energieumsatzes hoch aktiver, frei beweglicher Honigbienen geeignet. Wie aufgrund thermografischer Messungen der Körpertemperatur vermutet, variierte der Sauerstoffverbrauch der frei beweglichen Bienen in einem weiten Bereich. Bei einer Umgebungstemperatur von 25°C folgte er einer zweigipfeligen Verteilung mit einem Gipfel unter 20 und einem zweiten zwischen 70-130 μl O2min-1. Bei 35°C betrug der Sauerstoffverbrauch immer weniger als 75 μl O2min-1. Durch Berücksichtigung der Aktivität der Bienen konnten die Sauerstoffmessungen jedoch deutlich präzisiert werden. Freiwillig bewegungslose Bienen verbrauchten am wenigsten Sauerstoff, im Mittel 3,2 bzw 4,3 μl O2min-1 bei 25° bzw 35°C. Bei den aktiven Bienen war der Sauerstoffverbrauch generell höher und variierte in Abhängigkeit von Aktivität und Umgebungstemperatur. Geringfügig aktive Individuen verbrauchten bei 25°C im Mittel 48,4 μl O2min-1, bei 35°C hingegen nur 18,3 μl O2min-1. Im Vergleich dazu verbrauchten schnell laufende Bienen deutlich mehr Sauerstoff, und zwar 91,4 μl O2min-1 bei 25°C und 30,5 μl O2min-1 bei 35°C. Da die Laufgeschwindigkeit der aktiven Bienen zwischen 25°-35°C visuell nicht unterscheidbar und die Aktivitätsverteilung bei beiden Temperaturen gleich war, der Sauerstoffverbrauch bei der niedrigeren Temperatur aber 2,64-3,15 mal höher war, wird gefolgert, daß deutlich mehr Energie in die Thermoregulation als in die Lauf-Aktivität investiert wurde.

Keywords

Apis mellifera carnica Pollmann 1879activity patternambient temperatureenergy turnoverrunning speedthermoregulationAktivitätsverteilungEnergieumsatzKörpertemperaturLaufgeschwindigkeitThermoregulation