Metabarcoding reveals global variation in pollen collecting behavior of the invasive bee Megachile sculpturalis (Hymenoptera: Megachilidae)

In den stillen Winkeln der Wälder und den geschäftigen Zentren der Städte findet jeden Frühling und Sommer ein stiller Austausch statt. Bienen besuchen Blumen, um Pollen zu sammeln, um ihre Jungen zu ernähren, während sie unabsichtlich das genetische Material einer Pflanze zur anderen tragen. Diese Beziehung ist der Motor für einen Großteil der weltweiten Lebensmittelproduktion und der wilden Biodiversität. Wenn jedoch eine Art in ein neues Land vordringt, in das sie nicht gehört, kann dieses empfindliche Gleichgewicht gestört werden. Invasive Arten sind Organismen, die sich in fremden Umgebungen etablieren, oft wobei sie das heimische Leben verdrängen und die Funktionsweise von Ökosystemen verändern. Für Bienen hängt ihr Erfolg in einer neuen Heimat stark davon ab, was sie fressen können. Einige Eindringlinge sind wählerisch und halten sich nur an die spezifischen Blumen, die sie in ihrer Heimat kannten. Andere sind Opportunisten, die bereit sind, fast alles zu fressen, was sie finden. Zu verstehen, welche Strategie eine invasive Biene anwendet, ist entscheidend, denn es verrät uns, ob der Insekt Schwierigkeiten haben wird zu überleben oder ob es gedeihen und sich ausbreiten wird, was potenziell die lokale Landschaft umgestalten könnte.

Ein Forscherteam setzte sich zum Ziel, die Ernährungsgewohnheiten eines spezifischen Eindringlings zu entschlüsseleln: die Riesenhartlaubbiene (Giant Resin Bee), ein solitäres Insekt, das in Ostasien heimisch ist und vor kurzem in Europa und Nordamerika aufgetaucht ist. Um dies zu erreichen, nutzten sie eine moderne Technik namens DNA-Metabarcoding. Anstatt zu versuchen, Pollenkörner unter einem Mikroskop zu identifizieren – eine schwierige Aufgabe, wenn die Körner vermischt sind und sich ähnlich sehen – extrahierten die Wissenschaftler das genetische Material aus dem von den Bienen gesammelten Pollen. Durch das Lesen der einzigartigen DNA-Sequenzen konnten sie genau die Pflanzenarten identifizieren, die die Bienen besucht hatten. Sie sammelten über 250 Proben von Bienen und deren Nestern in neun europäischen Ländern, vier US-Bundesstaaten und einer kleinen Anzahl aus dem natürlichen Lebensraum der Biene in China. Diese globale Untersuchung ermöglichte es ihnen zu sehen, nicht nur was die Bienen fraßen, sondern auch wie sich ihre Essgewohnheiten je nach ihrem Lebensraum veränderten.

Die Ergebnisse offenbarten die Geschichte zweier sehr unterschiedlicher Diäten. In ihrem natürlichen Lebensraum in Ostasien verhielt sich das Insekt als Generalist und besuchte eine große Vielfalt an Pflanzen aus vielen verschiedenen Familien. Diese Flexibilität ist typisch für erfolgreiche Invasoren und ermöglicht es ihnen, sich an neue Umgebungen anzupassen. Doch das Bild änderte sich dramatisch in Europa. Dort zeigte die Riesenhartlaubbiene eine auffällige Vorliebe für eine einzige Art von Baum: den Japanischen Pagodenbaum. In den europäischen Proben dominierte dieser eine Baum die Ernährung und tauchte im Großteil des gesammelten Pollens auf. In einigen Gebieten enthielt fast jede Probe nichts als Pollen dieses Baumes. Die Forscher fanden heraus, dass dieser Baum in europäischen Städten, Parks und sogar entlang von Autobahnen weit verbreitet als Zierpflanze gepflanzt wird. Er blüht spät in der Saison und bietet so eine zuverlässige Nahrungsquelle, wenn andere Blumen bereits verblüht sind. Die Daten legen nahe, dass die weit verbreitete Pflanzung dieses nicht-heimischen Baumes der invasiven Biene unbeabsichtigt geholfen hat, einen Fuß in Europa zu fassen, wodurch eine Situation entstand, in der die Biene und der Baum die Anwesenheit des jeweils anderen in einem neuen Land unterstützen.

Im Gegensatz dazu zeigten die Bienen in Nordamerika ein anderes Muster. Obwohl sie auch eine Vielzahl von Pflanzen besuchten, verließen sie sich nicht auf den Japanischen Pagodenbaum, der in ihren Pollenproben nicht nachgewiesen wurde. Stattdessen ernährten sich die nordamerikanischen Bienen von einer Mischung aus einheimischen und nicht-heimischen Pflanzen, einschließlich einiger, die selbst als invasive Unkräuter gelten. Die Studie identifizierte spezifische Interaktionen, bei denen die Biene Pflanzen wie den Blutroten Weiderich in den Vereinigten Staaten und das Japanische Knöterich (Pueraria montana) sowohl in den USA als auch in der Südschweiz besuchte. Dies sind Pflanzen, die sich aggressiv ausbreiten und lokale Ökosysteme schädigen können. Die Forscher merkten an, dass, wenn ein invasiver Bestäuber eine invasive Pflanze besucht, ein Rückkopplungseffekt entstehen kann, der hilft, dass sich beide Arten schneller ausbreiten – ein Phänomen, das als „Invasions-Meltdown“ bekannt ist. Während die Studie nicht bewies, dass die Biene die alleinige Ursache für die Ausbreitung dieser Pflanzen ist, legen die Beweise stark nahe, dass die Biene deren Erfolg erleichtert, indem sie deren Pollen effizient bewegt.

Die Forscher untersuchten auch, wie konsistent die Diäten der Bienen innerhalb ihrer eigenen Nester waren. In Europa war die Konsistenz extrem. Bienen, die in dersere Stadt oder sogar in derselben Nachbarschaft lebten, brachten fast ausschließlich die gleiche Art von Pollen des Japanischen Pagodenbaums mit. Dies galt selbst dann, wenn die Bienen in unterschiedlichen Umgebungen wie privaten Gärten oder öffentlichen Parks nisteten und auch, wenn andere Bäume in der Nähe verfügbar waren. In den Vereinigten Staaten war die Ernährung von Nest zu Nest variabler und spiegelte die unterschiedlichen Pflanzen wider, die an diesen spezifischen Standorten verfügbar waren. Die Studie hob auch hervor, dass die Bienen in Europa einen hohen Anteil an Pflanzen fraßen, die ursprünglich aus Ostasien stammten, derselben Region, aus der auch die Bienen kommen. Dies stützt die Idee, dass die Biene an Pflanzen „hängt“, die sie bereits kennt, selbst wenn diese Pflanzen nicht heimisch in Europa sind.

Letztlich zeichnet die Arbeit ein komplexes Bild der Invasion. Die Riesenhartlaubbiene ist kein einfacher Spezialist, der nur eine Sache frisst, noch ist sie eine völlig zufällige Esserin. Sie ist ein opportunistischer Sammler, der ihr Verhalten an die verfügbaren Ressourcen anpasst. In Europa hat sie eine massive, zuverlässige Nahrungsquelle in Form eines weit verbreiteten Zierbaums gefunden, was ihr wahrscheinlich geholfen hat, sich schnell auszubreiten. In Nordamerika nutzt sie eine breitere Palette an Ressourcen, einschließlich anderer invasiver Pflanzen. Die Ergebnisse legen nahe, dass menschliche Entscheidungen darüber, welche Bäume wir in unseren Städten pflanzen, reale Konsequenzen für die Tierwelt haben. Indem wir große Mengen nicht-heimischer Zierpflanzen pflanzen, schaffen wir möglicherweise ideale Bedingungen, damit invasive Insekten gedeihen können. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die Verwaltung urbaner Grünflächen mit einem Fokus auf vielfältige einheimische Pflanzen statt auf Massenpflanzungen von Exoten helfen kann, die Ausbreitung invasiver Bestäuber zu verhindern und die einheimischen Bienen und Pflanzen, die bereits dort sind, zu schützen. Diese Arbeit liefert den ersten globalen Blick darauf, was diese invasive Biene tatsächlich frisst, und verwandelt eine vage Sorge über einen Eindringling in ein klares Verständnis seiner Beziehung zu den Pflanzen in seiner Umgebung.