Duftunterscheidung bei der Honigbiene — Einzelzell-Ableitungen und Verhaltensreaktionen

Summary

Single Cell Response

• 1. The reaction of single olfactory cells of the honey bee's antennal plate organs (Sensilla placodea) have been studied by electrophysiological methods.

• 2. A method is described, which allows simultaneously registered impulses of different cells to be distinguished (“stepwise adaption”; Figs. 2 and 3).

• 3. Single cell responses of drones, workers and queens do not show fundamental differences.

• 4. The olfactory cells can be arranged in at least seven reaction groups, each group reacts to a certain “spectrum” of substances (reaction spectrum). The spectra of the groups show little or no overlap. The characteristics of the cells of each reaction group differ markedly in most ways from one another (Fig. 5).

• 5. From these results it is not possible to classify these cells as “generalists” or “specialists” as was previously done. Since the results of other authors also do not fit into this classification, new definitions are proposed for generalists and specialists.

Behavioral Responses

• 1. The proboscis extension reflex can be used for conditioning worker, drone and queen bees to different odors. 30% of the workers and 20% of the drones respectively could be conditioned after receiving one single reward (Fig. 7).

• 2. The bee's power to discriminate between the conditioned odor and 27 test odors is tested fully automatically (Fig. 6a and b). The results are registered on punch tape and evaluated by computer.

• 3. The bees were able to distinguish between the two members of a pair of odors in 95.5% of the 1816 pairs tested.

Conclusions

• 1. Substances belonging to different reaction spectra can be clearly discriminated in most cases (Fig. 11). This discrimination does not include a central nervous evaluation.

• 2. Only substances belonging to the same reaction spectrum are sometimes unable to be discriminated. The discrimination of these substances requires a central nervous evaluation of the different, substance-specific reaction quantities of the cells in one reaction group.

• 3. This evaluation and its possible basis with respect to the acceptors is discussed.

Zusammenfassung

Einzelzellableitungen

• 1. Die Reaktionen einzelner Riechzellen der Porenplatten (Sensilla placodea) auf den Antennen der Honigbiene werden mit elektrophysiologischen Methoden untersucht.

• 2. Eine Methode wird beschrieben, die es erlaubt, gleichzeitig registrierte Implse verschiedener Zellen zuverlässig zu unterscheiden („stufenweise Adaptation“; Abb. 2 und 3).

• 3. Die Einzelzellableitungen von Drohnen, Arbeiterinnen und Königinnen ergeben keine grundsätzlichen Unterschiede.

• 4. Die Riechzellen lassen sich mindestens sieben Reaktionsgruppen zuordnen, die jeweils auf ein bestimmtes „Spektrum“ von Substanzen (Reaktionsspektrum) antworten (Tabelle 1). Die Spektren der einzelnen Gruppen überlappen sich nicht oder nur sehr geringfügig. Die Kennlinienfelder der Zellen einer Reaktionsgruppe weichen meist erheblich voneinander ab (Abb. 5).

• 5. Nach diesen Befunden läßt sich die bisherige Einteilung dieser Zellen in „Generalisten“ und „Spezialisten“ nicht mehr halten. Da auch Ergebnisse anderer Autoren sich mit diesem Einteilungsprinzip nicht in Einklang bringen lassen, werden neue Definitionen für Generalisten und Spezialisten vorgeschlagen.

Verhaltensreaktionen

• 1. Mit Hilfe des Rüsselreflexes können Arbeiterinnen, Drohnen und Königinnen durch die Bildung eines bedingten Reflexes auf einen Duftstoff dressiert werden. Zur Konditionierung genügt in 30% (Arbeiterinnen) bzw. 20% (Drohnen) der Fälle ein einziger Lernakt (Abb. 7).

• 2. Der Testvorgang (Prüfung der Unterscheidungsfähigkeit zwischen einem Dressurduft und 27 Testdüften) ist voll automatisiert (Abb. 6 a und b). Die Ergebnisse werden auf Lochstreifen gestanzt und mit Hilfe eines Computers ausgewertet.

• 3. An 1816 Duftstoffpaaren wurde die Unterscheidungsfähigkeit der Biene geprüft. In 95,5% der Fälle konnte sie die Substanzen dieser Paare unterscheiden.

Schluβfolgerungen

• 1. Substanzen verschiedener Reaktionsspektren werden mit wenigen Ausnahmen klar unterschieden (Abb. 11). Diese Unterscheidung setzt keine zentralnervöse Verrechnung voraus.

• 2. Verwechslungen kommen nur zwischen Substanzen desselben Reaktions-spektrums vor. Die Unterscheidung dieser Substanzen erfordert eine zentralnervöse Verrechnung der unterschiedlichen, substanzspezifischen Reaktionsgrößen der Zellen einer Reaktionsgruppe.

• 3. Diese Verrechnung und ihre möglichen, auf Acceptorebene liegenden Grundlagen werden diskutiert.