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Flower Constancy and Memory Dynamics in Bumblebees (Hymenoptera: Apidae: Bombus)

[Blütenstetigkeit und Gedächtnisdynamik bei Hummeln (Hymenoptera: Apidae: Bombus)]

Raine, Nigel E; Chittka, Lars

Entomologia Generalis Volume 29 Number 2-4 (2007), p. 179 - 199

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published: Jan 1, 2007

DOI: 10.1127/entom.gen/29/2007/179

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ArtNo. ESP146002902008, Price: 23.10 €

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Abstract

Flower visitors of several taxa (including bees, butterflies and hoverflies) are known to move preferentially between flowers of the same species, while neglecting other equally rewarding flower species. Darwin proposed memory limitations as a potential mechanistic explanation for this flower constancy behaviour. This reanalysis of a previously published dataset, relating a real-time sequential analysis of bumblebee flower choices to the distance distribution between flowers in a natural meadow, shows that Darwin was right in an unexpected way. Bees (Bombus spp) can learn how to extract rewards from several flower species, and switching between flower species does not compromise their handling efficiency (i e flower handling times do not increase following a species switch). However, bees do lose time flying between flowers. If a flower is encountered within a short time (0–2 secs) after the last flower visit, it is likely to be visited only if it is the same species. After longer intervals (3–6 secs), bees are more likely to switch to visiting different flower species. Thus, flower constancy is in part an effect based on comparing incoming stimuli (the flowers a bee detects in flight) with a transient form of short-term (working) memory, which holds the signal of the last visited flower. The relative weighting of working and reference memory changes as time passes following a flower visit. This results in a low probability of retrieving the memory for a different flower species (from that just visited) within a short time interval after the most recent flower visit (0–2 secs). This probability rises as the signal of the last visited flower fades from working memory (>2 secs).

Kurzfassung

Blütenbesucher mehrerer Taxa (inklusive Käfer, Schmetterlinge und Schwebfliegen) konzentrieren ihre Sammeltätigkeit auf oft nur wenige Pflanzenarten und ignorieren dabei andere, wertvolle Futterquellen. Darwin vermutete, daß diese Blütenstetigkeit durch eine begrenzte Gedächtniskapazität erklärt werden könnte. Die hier präsentierte Neuauswertung einer bereits publizierten Echtzeit-Analyse der Sequenzen des Blütenbesuchs von Hummeln zeigt, daß Darwins Vermutung auf ungeahnte Weise richtig war. Hummeln (Bombus spp) können mehrere Aufgaben im Gedächtnis speichern und das Wechseln zwischen mehreren Arten von Blütenpflanzen beeinträchtigt nicht die Effizienz der motorischen Muster, die die Hummeln ausführen, um an den Nektar zu gelangen. Allerdings treten deutliche Zeitverluste beim Fliegen zwischen verschiedenen Arten von Blütenpflanzen auf. Die Flugzeiten formen zwei deutlich voneinander getrennte Zeitgruppen, die in ihren Spitzenwerten klar getrennt sind nach konstanten Flügen (0–2 sec) und inkonstanten Flügen (3–6 sec). Eine mögliche Erklärung ist die, daß der zuletzt besuchte Stimulus in einer transienten Form des Gedächtnisses, einem Arbeitsgedächtnis, für etwa 2 Sekunden abgelegt wird. Während das Tier sich im Flug befindet, werden neue detektierte Stimuli mit dem Inhalt der Arbeitsspeicher verglichen. Wenn diese zur Passung gebracht werden können, so steuert das Tier mit hoher Wahrscheinlichkeit diesen Stimulus an. Nachdem dieses transiente Gedächtnis zerfällt (>2 sec), steigt die Wahrscheinlichkeit des Blütenartwechsels, weil nun das Referenzgedächtnis abgerufen wird.

Keywords

Bombus pascuorum (Scopoli 1763)ombus veteranus (Fabricius 1793)Bombus terrestris (Linneaus 1758)Bombus lapidarius (Linneaus 1758)flower colourfloral signalsforaging behaviourhandling timelong-term memorypollination ecologyshort-term memoryworking memoryArbeitsgedächtnisBestäubungsbiologieBlütenfarbeBlütensignalKurzzeitgedächtnisLangzeitgedächtnis