Original article

The German bee monitoring project: a long term study to understand periodically high winter losses of honey bee colonies^*

Le programme de surveillance de l’abeille en Allemagne: une étude à long terme pour comprendre les pertes hivernales importantes constatées périodiquement dans les colonies d’abeilles

Das Deutsche Bienenmonitoring: Eine Langzeitstudie zum Verständnis periodisch auftretender, hoher Winterverluste bei Honigbienenvölkern

¹ Institute for Bee Research, Friedrich-Engels-Str. 32, 16540 Hohen Neuendorf, Germany
² LAVES Institut für Bienenkunde Celle, Herzogin-Eleonore-Allee 5, 29221 Celle, Germany
³ Universität Halle-Wittenberg, Institut für Biologie, Molekulare Ökologie, Hoher Weg 4, 06099 Halle, Germany
⁴ Apicultural State Institute, University of Hohenheim, August-von-Hartmannstrasse 13, 70599 Stuttgart, Germany
⁵ DLR Fachzentrum Bienen und Imkerei, Im Bannen 38-54, 56727 Mayen, Germany
⁶ LLH Bieneninstitut Kirchhain, Erlenstr. 9, 35274 Kirchhain, Germany
⁷ LWG Fachzentrum Bienen, An der Steige 15, 97206 Veitshöchheim, Germany
⁸ CVUA Freiburg, National and OIE Reference Laboratory, Am Moosweiher 2, 79108 Freiburg, Germany
⁹ Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Aufgabengebiet Bienenkunde, Nevinghoff 40, 48147 Münster, Germany

Corresponding author: E. Genersch, elke.genersch@rz.hu-berlin.de

Received: 18 November 2009
Revised: 17 January 2010
Accepted: 30 January 2010

Abstract

The Western honey bee, Apis mellifera, is the most important animal pollinator in agriculture worldwide providing more than 90% of the commercial pollination services. Due to the development in agriculture the demands for honey bee pollination are steadily increasing stressing the pollination capacity of the global managed honey bee population. Hence, the long-term decline of managed honey bee hives in Europe and North-America is of great concern and stimulated intensive research into the possible factors presumably causing honey bee colony collapse. We here present a four-year study involving more than 1200 bee colonies from about 120 apiaries which were monitored for the entire study period. Bee samples were collected twice a year to analyze various pathogenic factors including the ectoparasitic mite Varroa destructor, fungi (Nosema spec., Ascosphaera apis), the bacterium Paenibacillus larvae, and several viruses. Data on environmental factors, beekeeping management practice, and pesticides were also collected. All data were statistically analyzed in respect to the overwintering mortality of the colonies. We can demonstrate for several factors that they are significantly related to the observed winter losses of the monitored honey bee colonies: (i) high varroa infestation level, (ii) infection with deformed wing virus (DWV) and acute bee paralysis virus (ABPV) in autumn, (iii) queen age, and (iv) weakness of the colonies in autumn. No effects could be observed for Nosema spec. or pesticides. The implications of these findings will be discussed.

Zusammenfassung

Die Honigbiene Apis mellifera ist weltweit der wichtigste Bestäuber in der Landwirtschaft und nach aktuellen Schätzungen wird der globale Bedarf an kommerzieller Bestäubung weiter steigen. Dadurch stellt der seit Jahren zu beobachtende stetige Rückgang der Bienenvölker in Nord-Amerika und Europa ein ernsthaftes Problem für die Landwirtschaft dar. Für die Abnahme der Bienenvölker werden neben wirtschaftlichen Faktoren vor allem periodisch auftretende Völkerverluste verantwortlich gemacht, für die aber eine eindeutige Ursachenanalyse bisher fehlt. Zur Ursachenaufklärung von Winterverlusten führten wir von 2004 bis 2009 ein Monitoringprojekt durch, in dem mehr als 1200 Bienenvölker auf 125 über ganz Deutschland verteilten Bienenständen (Abb. 1) kontinuierlich beprobt und kontrolliert wurden. Die beteiligten „Monitoringimker“ stellten hierfür 10 ihrer Völker zur Verfügung und lieferten Daten zu Honigerträgen, Wanderungen und Ablegerbildung. Mitarbeiter der Bieneninstitute nahmen zweimal im Jahr Bienenproben für Krankheitsuntersuchungen (Nosema spec, Varroa destructor, 4 verschiedene Bienenviren) sowie Bienenbrotproben für Rückstandsuntersuchungen. Die Stärke der Bienenvölker wurde bei der Ein- und Auswinterung bestimmt; als „Überwinterungsverlust“ wurden Völker definiert, die tot waren bzw. nicht genug Bienen für eine erfolgreiche Frühjahrsentwicklung aufwiesen.

Die Winterverluste schwankten zwischen 3,5 % und 15,2 % (Abb. 3) mit ungleicher Verteilung innerhalb der beteiligten Imker (Abb. 4). Für die Ursachenanalyse wurden die überlebenden mit den zusammengebrochenen Völkern verglichen. Dabei zeigten sich die größten und hochsignifikanten (P < 0,000001, U-Test) Unterschiede beim Varroabefall der Bienen im Oktober (Tab. III, Abb. 5). Ebenfalls hochsignifikante Unterschiede ergaben sich für die Bienenviren DWV (P < 0,00001) und APBV (P < 0,0039), nicht jedoch für KBV, SBV und den Nosemabefall (Tab. V). Erstaunlicherweise waren Völker mit jungen Königinnen signifikant seltener von Winterverlusten betroffen als mit älteren Königinnen (Tab. VI), während z. B. Beutenmaterial oder Rähmchenmaß keine Rolle spielten.

Bei den insgesamt in drei Jahren auf Pestizidrückstände untersuchten 215 Bienenbrotproben wurden insgesamt über 50 Wirkstoffe (von 256) nachgewiesen, die meisten im Spurenbereich. Häufig wurden mehrere Wirkstoffe gefunden und nur etwas mehr als 20 % der Proben waren frei von messbaren Rückständen (Tab. VII). Neonikotinoide wurden nur in einer einzigen Probe nachgewiesen. Es konnte keine Korrelation von Rückstandswerten mit Winterverlusten festgestellt werden. Es gab auch keinen Zusammenhang zwischen der Überwinterung von Bienenvölkern und dem Umfang des zuvor eingetragenen Rapshonigs (Abb. 6).

Unser Projekt zeigt, dass der Varroabefall im Herbst (zusammen mit den assoziierten Sekundärinfektionen) eine Hauptursache für Überwinterungsverluste darstellt. Eine konsequente Varroabehandlung und starke Bienenvölker mit jungen Königinnen sind daher die wichtigste Empfehlung, um Winterverlusten vorzubeugen. Ein zusätzlicher Einfluss der übrigen Faktoren kann nicht ausgeschlossen werden, hierfür sind aber modifizierte Versuchsansätze notwendig.