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A day in the life of an oil bee: phenology, nesting, and foraging behavior

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Abstract

Little is known about the bionomics of solitary, ground-nesting bees. We established a population of the oil bee, Macropis fulvipes, in a flight cage and recorded the emergence phenology, sex ratio, nesting behavior, and foraging behavior of individually marked bees. The population was protandrous and the sex ratio was balanced in three of the four observation years. The date of first emergence varied even though the sum of temperatures before emergence was similar across years. Adults of both sexes fed on the pollen of Lysimachia punctata host plants. Females additionally visited flowers to collect oil for the nest-cell lining, as well as oil and pollen for larval provisions. Duration of collecting trips, flower visits, and nest stays were influenced by the reward collected. Bees required 12 collecting trips and 460 visitations to flowers to complete a single cell. Therefore, to sustain a viable population of 50–500 individuals, 20,000–200,000 flowers are required. Our study shows that observations in a closed system can provide new insights into the bionomics of bees.

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Acknowledgments

We are grateful to Gregor Aas for providing the greenhouse for the flight cage, the gardeners of the Ecological Botanical Garden (EBG) of the University of Bayreuth for making Lysimachia plants available, Bernhard Liedl for providing the flexible endoscope, and to Kathrin Milchreit for providing a photograph. Temperature data from the EBG were kindly provided by the Department of Micrometeorology, University of Bayreuth. Thomas Foken helped to calculate temperature sums. Andrea Cocucci and Kim Steiner as well as two anonymous referees gave valuable comments on earlier versions of the manuscript.

Une journée dans la vie d’une abeille récolteuse d’huile: phénologie, comportement de nidification et d’approvisionnement.

Macropis fulvipes / somme des températures / abeille solitaire / Lysimachia / plante hôte / comportement de ponte / comportement d’approvisionnement

Zusammenfassung – Ein Tag im Leben einer Ölbiene: Phänologie, Nestbau- und Verproviantierungsverhalten. Bienen sind die wichtigsten Bestäuber vieler Kultur- sowie Wildpflanzen (Klein et al. 2007; Michener 2007). Der Verlust von Lebensräumen bedingt durch die Veränderung von Landschaften führte zu einer Abnahme der Bienen in den letzten Jahrzehnten (Kearns and Inouye 1997; Murray et al. 2009). Um Bienen langfristig schützen zu können, ist es wichtig, deren Biologie und besonders deren Habitatansprüche (z. B. Anzahl benötigter Blüten, Niststandorte) zu kennen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bionomie der im Boden nistenden und solitär lebenden Schenkelbiene Macropis fulvipes, die wir vier Jahre lang in einem Flugkäfig untersuchten. M. fulvipes ist auf das Blütenöl und den Pollen des Gilbweiderichs (Lysimachia spp.) spezialisiert. Das Blütenöl wird benutzt, um einzelne Brutzellen auszukleiden und zusammen mit Pollen dient es als Larvenfutter. Im ersten Beobachtungsjahr schlüpften die Bienen zwischen Mitte und Ende Juni, und damit ungefähr einen Monat später als in den darauffolgenden Jahren (Tab. I), wobei die Schlüpfzeit immer mit der Blütezeit der Wirtspflanze korrelierte. Möglicherweise waren Temperaturunterschiede zwischen den Jahren für diese Unterschiede in der Phänologie verantwortlich (Galán et al. 2001). In drei der vier Jahre erschienen die Männchen früher als die Weibchen. Bis auf ein Jahr, in dem mehr Weibchen als Männchen schlüpften, war das Geschlechterverhältnis ausgeglichen (Abb. 1; Tab. I). Nach dem Schlüpfen besuchten männliche sowie weibliche Bienen Blüten von L. punctata, um Pollen zu fressen (Abb. 2a, b). Proteine sind bei weiblichen Bienen für das Reifen der Eier wichtig (z.B. Hoover et al. 2006) und auch bei Männchen könnten sie einen Einfluss auf die Fertilität haben (Colonello and Hartfelder 2005). Die Weibchen begannen zwei bis drei Tage nach dem Fressen von Pollen und dem Graben eines Nestes, Blütenprodukte zu sammeln. Zuerst wurde Öl von L. punctata Blüten gesammelt (hauptsächlich morgens und am frühen Nachmittag, Abb. 3 and 4), um damit die Brutzellen auszukleiden. Danach besuchten sie die Blüten, um gleichzeitig Öl und Pollen als Larvenfutter zu sammeln. Einzelne Öl-Sammelflüge dauerten 5 Minuten, für einen Öl + Pollen-Sammelflug benötigten die Weibchen die doppelte Zeit (Abb. 5a). Während eines Öl-Sammelflugs besuchten sie 16 Blüten. Vier bis fünf solcher Flüge waren für die Auskleidung einer Brutzelle nötig. Während eines Öl + Pollen-Sammelfluges besuchten die Weibchen 66 Blüten. Sieben solcher Sammelflüge waren nötig, um eine Brutzelle zu verproviantieren. Das Sammeln von Öl dauerte elf Sekunden pro Blütenbesuch, das Sammeln von Öl + Pollen nur die Hälfte dieser Zeit. Daraus lässt sich folgern, dass die Blüten verhältnismäßig viel Öl im Vergleich zu Pollen produzieren und das Öl zu Pollen Verhältnis des Larvenfutters nicht dem Öl zu Pollen Verhältnis in einer Blüte gleicht. Nach einem Öl-Sammelflug verblieben die Weibchen für sieben Minuten im Nest, nach einem Öl + Pollen-Sammelflug drei Minuten. Die Bienen benötigten 1 h, um Öl zu sammeln und die Zelle auszukleiden, 1,5 h, um Öl + Pollen zu sammeln und die Brutzelle zu verproviantieren. Sie besuchten ca. 460 Blüten, um eine Zelle fertig zu stellen. Bei guten Witterungsbedingungen stellten die Bienen zwei Zellen pro Tag fertig. Zum einen gibt unsere Studie einen neuen Einblick in das Verhalten einer Ölbiene und zum anderen zeigt sie, dass Beobachtungen von solitären Bienen in einem Flugkäfig hilfreich sind, um mehr über deren Lebensweise und deren Ansprüche zu erfahren (Goubara and Takasaki 2003; Schindler 2004).

Macropis fulvipes / Ölbiene / Temperatursumme / Solitärbiene / Bedarf an Lysimachia Wirtspflanzen / Nestbau- und Verproviantierungsverhalten

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Authors and Affiliations

  1. Department of Plant Systematics, University of Bayreuth, 95440, Bayreuth, Germany

    Irmgard Schäffler & Stefan Dötterl

  2. Department of Plant Systematics, University of Bayreuth, Universitätsstr. 30, 95447, Bayreuth, Germany

    Stefan Dötterl

Authors
  1. Irmgard Schäffler
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  2. Stefan Dötterl
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Schäffler, I., Dötterl, S. A day in the life of an oil bee: phenology, nesting, and foraging behavior. Apidologie 42, 409–424 (2011). https://doi.org/10.1007/s13592-011-0010-3

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