In den letzten Jahrzehnten wurde weltweit ein signifikanter Rückgang der Bienenpopulationen beobachtet. Der Begriff Colony Collapse Disorder (CCD) wurde in den USA geprägt, um unerklärliche, großflächige und anhaltende Verluste von Honigbienenvölkern zu beschreiben. Der rückläufige Trend bei der Bienenzahl und CCD muss noch auf eine Ursache zurückgeführt werden, es zeigte sich jedoch, dass mehrere Faktoren dazu beitragen [1]. Honigbienen sind zahlreichen Krankheits- und Schädlingsbelastungen ausgesetzt und es steht fest, dass die Früherkennung und Behandlung von Krankheiten und Schädlingen das Überleben von Bienenvölkern signifikant verbessert [2].
Es gibt zahlreiche Erkrankungen durch Viren, Pilzinfektionen, Mikrosporidien, parasitäre Milben und Käfer, die Bienen befallen und zu ihrem Rückgang beitragen. Am bedeutendsten sind jedoch die amerikanische Faulbrut, die europäische Faulbrut und die Varroamilbe.
In Großbritannien gibt es zwei meldepflichtige Krankheiten, die Bienenvölker erheblich schädigen. Amerikanische Faulbrut (AFB) (Paenibacillus larvae), ein stäbchenförmiger, grampositiver Bakterienstamm, der die Larven infiziert, wenn sie mit kontaminiertem Futter gefüttert werden. Die Infektion tötet die Larven im pro-pupalen Stadium der Entwicklung. Zu den Symptomen gehören fettige, eingefallene, dunkle und perforierte Wachskappen sowie ein Schleimfaden, der sich bildet, wenn der Wabeninhalt mit einem kleinen Stock verrührt wird.
Europäische Faulbrut (EFB) (Melissococcus plutonius) ist ein gramnegatives, lanzenförmiges Bakterium. Larven infizieren sich, wenn sie mit Brutfutter gefüttert werden, das die Bakterien enthält. Die Bakterien vermehren sich im Darm der Larven und konkurrieren mit den Larven um Nahrung. Die Infektion tötet die infizierten Larven nicht immer ab, wenn genügend Futtermittel für beide vorhanden ist, was dazu führt, dass die Krankheit subklinische Phasen hat, in denen das Volk zwar infiziert, aber nicht symptomatisch ist. Zu den Symptomen gehören geschmolzen aussehende verfärbte Larven, die in den Waben in unnatürlichen Positionen liegen.
Die nicht einheimische parasitäre Milbe Varroa destructor ist heute in Großbritannien endemisch und befällt Honigbienenvölker, wo sich die Milben in Wabenzellen vermehren und sich von den Honigbienenpuppen ernähren, wodurch die Puppen und das Bienenvolk als Ganzes geschwächt werden. Die Futtermilben infizieren Puppen auch mit Viren wie dem Flügeldeformationsvirus (Deformed Wing Virus, DWV), wodurch das Volk weiter geschwächt wird.
In einigen Ländern ist die Europäische Faulbrut eine meldepflichtige Krankheit, die die Sanierung der Bienenstöcke ohne den Einsatz von Antibiotika erfordert. Dazu gehört das Verbrennen aller infizierten und geschwächten Völker und unter Umständen auch aller kontaminierten Gerätschaften. Das frühzeitige Erkennen der Krankheiten kann die Notwendigkeit solch drastischer Maßnahmen und den Einsatz von Antibiotika verhindern.
In der Humanmedizin wurde die Analyse flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) bereits zur Früherkennung von Krankheiten wie Parkinson und Krebs eingesetzt [3,4]. In Zusammenarbeit mit LECO-Forschern an der Keele University in England werden ähnliche Ansätze zur Entdeckung von Biomarkern für die frühe Erkennung von Krankheiten in Bienenvölkern eingesetzt und neue Sensoren für effiziente Behandlungs- und Kontrollmethoden entwickelt, um die weitere Ausbreitung von Krankheiten zu verlangsamen. Diese Forschung zielt darauf ab, die VOC von gesunden und infizierten Bienenvölkern im Feldversuch unter Verwendung von MonoTrap™ und Pye-Aufnahme mit Tenax-Röhrchen zu untersuchen. Die Probenahmen werden über mehrere Jahreszeiten hinweg durchgeführt, um Veränderungen der natürlichen Variationen in den flüchtigen Profilen gesunder und kranker Kolonien zu beobachten. In den Labors werden die VOCs von Krankheiten, Schädlingen, Bienen, Geräten und Bienenstöcken analysiert, um eine VOC-Bibliothek der flüchtigen Profile für Honigbienen aufzubauen. Dazu werden die GC-TOFMS und PEGASUS® BT Analysatoren von LECO benutzt. Die Daten werden einer multivariaten statistischen Analyse unterzogen, um letztendlich Biomarker für Krankheiten und Schädlinge zu identifizieren und ein feldbasiertes Diagnosewerkzeug für die Früherkennung von Krankheiten und Schädlingen der Honigbiene zu entwickeln.
[1] vanEngelsdorp, D. et al. (2009). Colony Collapse Disorder: A Descriptive Study. Plos ONE. 4(8).
[2] Pernal, S.F. et al. (2008). Evaluation of the Shaking Technique for the Economic Management of American Foulbrood Disease of Honey Bees (Hymenoptera: Apidae). Journal of Economic Entomology. 101(4):1095-104.
[3] Trivedi, D. K. et al. (2019). Discovery of Volatile Biomarkers of Parkinson’s Disease from Sebum. ACS Cent Sci. 5(4):599‐606.
[4] Arasaradnam, R. P. et al (2014). Detection of colorectal cancer (CRC) by urinary volatile organic compound analysis. PLoS One. Sep 30;9(9)
- Weltbienentag: https://www.worldbeeday.org/en/
- UN-Weltbienentag: https://www.un.org/en/observances/bee-day
- British Beekeepers Association: https://www.bbka.org.uk/
- Keele University: https://www.keele.ac.uk/
