Original article

Pollen amino acids and flower specialisation in solitary bees^*

Acides aminés du pollen et spécialisation florale chez les abeilles solitaires

Aminosäuren im Pollen und Blütenspezialisierung bei solitären Bienen

Department of Animal Ecology and Tropical Biology University of Würzburg, Germany

Corresponding author: N. Blüthgen, bluethgen@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Received: 16 July 2009
Revised: 20 October 2009

Abstract

Pollen nutrient composition could be important in host-plant selection of oligolectic bees. In this study, pollen samples from 142 plant species were analysed separately for water-soluble and protein-bound amino acids. The composition of amino acids varied strongly among plant species, but taxonomically related species had similar compositions. All plant species contained the entire set of essential amino acids, although some in small quantities. Total concentration of free- and protein-bound amino acids was significantly lower in pollen sources used by oligoleges than in other pollen sources. Pollen sources of oligoleges showed a lower concentration of essential amino acids and deviated more strongly from the ideal composition of essential amino acids as determined for honey bees than plants not hosting oligoleges. However, this trend was not confirmed on a cruder phylogenetic plant family level, where pollen chosen by oligolectic bees was similar to other pollen.

Zusammenfassung

Die meisten Bienen ernähren sich ausschließlich von Pollen und Nektar, wobei Pollen die primäre Proteinquelle ihrer Larven darstellt. Während oligolektische Bienen auf den Pollen einer oder mehrerer nah verwandter Pflanzenarten spezialisiert sind, ist das Blütenspektrum polylektischer Bienen breiter. Der Vorteil der Oligolektie ist bisher weitgehend unbekannt, wobei eine Vielzahl von Hypothesen diskutiert wird. Dazu gehören eine höhere Effizienz der Pollenspezialisten beim Sammeln und bei der Verdauung des Pollens, sowie eine Spezialisierung auf Pollen mit höherem Stickstoffgehalt. Unser Ziel war, herauszufinden, ob die Pollenqualität, insbesondere der Anteil der essentiellen Aminosäuren (Abb. 1), für die Wahl bestimmter Pflanzenarten durch oligolektische Bienen verantwortlich sein könnte. Die Aminosäurezusammensetzung der Pollen von 142 Pflanzenarten (Tab. I) zeigte signifikante Unterschiede zwischen Pflanzenfamilien (Abb. 2). Von oligolektischen Bienen genutzter Pollen unterschied sich jedoch in der Komposition nicht signifikant von anderen Pollenarten. Allerdings enthielt der von oligolektischen Bienen genutzte Pollen eine signifikant geringere Konzentration an Aminosäuren (Abb. 3). Zudem zeigte sich eine verminderte Nahrungsqualität bei Pollenquellen oligolektischer Bienen: Die Komposition essentieller Aminosäuren zeigte eine signifikant größere Diskrepanz zu der für Honigbienen als ideal beschriebenen Komposition als die übrigen Pollenarten. Daher könnte spekuliert werden, dass oligolektische Bienen nährstoffärmeren Pollen nutzen, um interspezifische Konkurrenz mit anderen Pollenkonsumenten zu verringern. Hinweise auf tatsächlich verminderte Konkurrenz gibt es jedoch bislang nicht. Der Befund, dass oligolektische Bienen auf qualitativ minderwertigen Pollen spezialisiert sind, ist zudem stark geprägt durch die in der Analyse überrepräsentierten Asteraceen und Lamiaceen. Diese weisen ähnlich geringe Aminosäurekonzentrationen auf. Auf Familienniveau zeigte der von oligolektischen Bienen genutzte Pollen keine signifikant geringere Qualität.