This study investigates the abundance and geographic distribution of the hawkmoth species (Lepidoptera: Sphingidae) of Southeast-Asia and analyses the resulting patterns of biodiversity, biogeography and macroecology. Data on the distribution of species were retrieved from published and unpublished faunal lists and museum collections (in close cooperation with the Natural History Museum, London). Over 34,500 records of the global distribution of the 380 species that occur in Southeast-Asia (including New Guinea and the Solomon Islands) were used for a GIS-supported estimate of distributional ranges, which can be accessed at http://www.sphingidae-sea.biozentrum.uni-wuerzburg.de, an Internet site that also provides pictures of the species and checklists for 114 islands of the Malesian region. The abundance of species in local assemblages was assessed from nightly collections at artificial light sources. Using a compilation of own samples as well as published and unpublished data from other sources, local abundance data on 93 sites were used for analysis, covering 159 species or 17,676 specimens. / In der hier präsentierten Arbeit wurden Häufigkeit und Verbreitung der Schwärmerarten Südostasiens (Lepidoptera: Sphingidae) sowie daraus resultierende Muster der Biodiversität, Biogeographie und Makroökologie untersucht. Verbreitungsnachweise der Arten wurden publizierten wie auch unveröffentlichten Artenlisten sowie Museumssammlungen (in enger Zusammenarbeit mit dem Naturkundemuseum London) entnommen. Über 34 500 Nachweise der weltweiten Verbreitung der 380 südostasiatischen Schwärmerarten (inkl. derer aus Neuguinea und von den Salomoninseln) wurden für GIS-gestützte Schätzungen der Verbreitungsgebiete verwendet, die unter https://www.sphingidae-sea.biozentrum.uni-wuerzburg.de zugänglich sind. Diese Internetseite präsentiert außerdem Bilder der Arten sowie Artenlisten für 114 Inseln des Malesischen Archipels. Die Häufigkeit der Arten wurde anhand nächtlicher Zählungen an künstlichen Lichtquellen abgeschätzt, wobei sowohl eigene Aufsammlungen als auch veröffentlichte und unveröffentlichte Daten anderer Sammler verwendet wurden. Für eine Analyse standen lokale Häufigkeitsdaten für 93 Standorte zur Verfügung, die insgesamt 17 676 Individuen aus 159 Arten umfassten.

Avocado (Persea americana Mill.) is a major horticultural crop that relies on insect mediated pollination. In avocado production, a knowledge gap exists as to the importance of insect pollination, especially in East African smallholder farms. Although it is evident that pollination improves the yield of avocado fruits, it is still unclear if pollination has benefits on fruit quality and the nutritional profile, particularly oils. Prior studies have shown that honey bees increase avocado’s fruit set and yield. However, an avocado flower is being visited by various insect species. Therefore, determining pollination efficiency will allow a comparison of the relative importance of the different insect species to optimize crop pollination for increased fruit set and crop yield and pollinator conservation. This study was conducted in a leading smallholder avocado production region in Kenya, first I assessed the dependence of avocado fruit set on insect pollination and whether current smallholder production systems suffer from a deficit in pollination services. Furthermore, I assessed if supplementation with colonies of the Western honey bee (Apis mellifera L.) to farms mitigated potential pollination deficits. The results revealed a very high reliance of avocado on insect pollinators, with a significantly lower fruit set observed for self- and wind-pollinated (17.4%) or self-pollinated flowers (6.4%) in comparison with insect-pollinated flowers (89.5%). I found a significant pollination deficit across farms, with hand-pollinated flowers on average producing 20.7% more fruits than non-treated open flowers prior to fruit abortion. This pollination deficit could be compensated by the supplementation of farms with A. mellifera colonies. These findings suggest that pollination is limiting fruit set in avocado and that A. mellifera supplementation on farms is a potential option to increase fruit yield. Secondly, I investigated the contribution of insect pollination to fruit and seed weight, oil, protein, carbohydrate, and phytochemicals contents (flavonoids and phenolics), and whether supplementation with pollinators (honey bee) could improve these fruit parameters was assessed. This was through pollinator-manipulative pollination treatments: hand, open, pollinator exclusion experiments. The results showed that avocado fruit weight was significantly higher in open and hand-pollinated than pollinator exclusion treatments, indicating that flower visitors/pollinators contribute to avocado yields and enhance marketability. Furthermore, insect pollination resulted in heavier seeds and higher oil contents, indicating that insect pollination is beneficial for the fruit’s high seed yield and quantity of oil. Honey bee supplementation also enhanced the avocado fruit weight by 18% more than in control farms and slightly increased the avocado oil content (3.6%). Contrarily, insect pollination did not influence other assayed fruit quality parameters (protein, carbohydrates, and phytochemicals). These results indicate that insect pollinators are essential for optimizing avocado yields, nutritional quality (oils), and thus marketability, underscoring the value of beehive supplementation to achieve high-quality avocado fruits and improved food security. Thirdly, pollinator efficiency based on pollen deposition after single visits by different pollinator species in avocado flowers was tested, and their frequency was recorded. The estimated pollination efficiency was highest in honey bees (Apis mellifera), followed by the hoverfly species (Phytomia incisa). These two species had the highest pollen deposition and more pollen grains on their bodies. In addition, honey bees were the most frequent avocado flower visitors, followed by flies. The findings from this study highlight the higher pollination efficiency of honey bees and Phytomia incisa. Hence, management practices supporting these species will promote increased avocado fruit yield. Additionally, these results imply that managed honey bees can be maintained to improve avocado pollination, particularly in areas lacking sufficient wild pollinators. / Kapitel I - Allgemeine Einführung Der Rückgang der Bestäuberpopulationen stellt eine erhebliche Bedrohung für die Lebensmittel- und Ernährungssicherheit und die Erhaltung der biologischen Vielfalt dar. Die Interaktionsnetze zwischen Pflanzen und Bestäubern leisten einen wichtigen Beitrag zur globalen biologischen Vielfalt, zur Funktion des Ökosystems, zu den Ökosystemleistungen für Nutzpflanzen und schließlich zur menschlichen Ernährung. Darüber hinaus ist eine nachhaltige Landwirtschaft ohne angemessene Bewirtschaftungspraktiken nicht zu erreichen. Die enorme Nachfrage nach Nahrungsmitteln, insbesondere in den afrikanischen Ländern südlich der Sahara, hat zu einer nicht nachhaltigen Intensivierung der Pflanzenproduktion mit schädlichen Praktiken geführt, die sich negativ auf die Ökosystemleistungen auswirken. Daher ist es notwendig, die Auswirkungen der Bestäubung auf den Ertrag, die Qualität und die Marktfähigkeit von Nutzpflanzen zu verstehen und die Bestäubungsdefizite von Nutzpflanzen zu bewerten. Darüber hinaus ist es notwendig, die Bestäubungsleistung verschiedener Bestäuberarten bestimmter Kulturpflanzen zu untersuchen, um die besten Bewirtschaftungspraktiken zur Unterstützung der Ökosystemleistung zu ermitteln und die Bestäubung von Kulturpflanzen zu optimieren. In dieser Studie wurde die Avocado (Persea americana Mill.) als Modellpflanze verwendet, um die Bedeutung der Bestäubung durch Insekten zu bewerten. Die Studie wurde im Bezirk Murang'a in Kenia durchgeführt, der als ein Gebiet mit hohem Potenzial für die Avocado-Produktion gilt. In dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt auf: 1.) Bestäubungsdefiziten in kleinbäuerlichen Avocadobetrieben und der Bewertung des Einsatzes von Honigbienen, um die Bestäubungsdefizite in Avocadoproduktionssystemen in Kenia zu verringern (Kapitel 2), 2.) den Auswirkungen der Insektenbestäubung auf das Fruchtgewicht, die Qualität und die Marktfähigkeit von Avocadofrüchten (Kapitel 3), 3.) der Charakterisierung der Bestäubungseffizienz von Avocadoblüten-Insektenbesuchern (Kapitel 4), und 4.) der allgemeinen Diskussion und Schlussfolgerung (Kapitel 5). Kapitel 2: Bestäuberergänzung mildert Bestäubungsdefizite in kleinbäuerlichen Avocado (Persea americana Mill.) Produktionssystemen in Kenia. Die Umstellung vom traditionellen Getreideanbau auf den Anbau von hochwertigen Nutzpflanzen wie Obst und Gemüse in Afrika südlich der Sahara bringt Herausforderungen mit sich, wenn es darum geht, hohe Erträge in Bezug auf Qualität und Quantität zu erhalten und zu verbessern. Zu diesen Herausforderungen gehört die unzureichende Bestäubungsleistung aufgrund des Rückgangs der Bestäuberpopulationen und -vielfalt, der auf den Verlust von Lebensräumen, Landnutzungsänderungen, Monokulturen und den wahllosen Einsatz von Agrarchemikalien zurückzuführen ist. Daher besteht ein Bedarf an angemessenen Bestäubungsleistungen, um eine nachhaltige Lebensmittel- und Ernährungssicherheit zu gewährleisten. Die Avocado ist eine der wichtigsten Exportfrüchte Kenias, die ein Fünftel der gesamten Gartenbauexporte des Landes ausmacht und somit zum Wirtschaftswachstum des Landes beiträgt. Es gibt jedoch nur wenige Informationen über die Bestäubung durch Insekten im Avocadoanbau, insbesondere in den afrikanischen Ländern südlich der Sahara. In dieser Studie wurde der normierte differenzierte Vegetationsindex (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)) verwendet, um Landschaften anhand der Vegetationsproduktivität in niedrig, mittel und hoch zu klassifizieren. Die Abhängigkeit des Fruchtansatzes der Avocado von der Insektenbestäubung und Bestäubungsdefiziten wurde durch manipulative Bestäubungsexperimente (Selbst- und Windbestäubung, Selbstbestäubung, Insektenbestäubung und Handbestäubung) untersucht. Die Wirkung einer zusätzlichen Bestäubung durch die Westliche Honigbiene (Apis mellifera L.) zur Behebung von Bestäubungsdefiziten wurde untersucht. Avocado war in hohem Maße von der Bestäubung durch Insekten abhängig (89,5 %), und als die kleinbäuerlichen Betriebe durch Honigbienen ergänzt wurden, wurde ein Anstieg des Fruchtansatzes um 20,7 % verzeichnet, was auf Bestäubungsdefizite hinweist. Die Beibehaltung der Früchte wurde zwei Monate nach dem Fruchtansatz überwacht, und der Fruchtabfall war in den Betrieben mit Honigbienen weniger ausgeprägt. Die Auswirkungen von Landschaftsvariablen (NDVI-Klasse, Landschaftsvielfalt, nahe gelegene landwirtschaftliche Lebensräume und Betriebsgröße) auf Bestäubungsdefizite (Fruchtansatz) und Fruchterhaltungsraten wurden ebenfalls untersucht. Die Landschaftsvariablen hatten keinen signifikanten Einfluss auf den Fruchtansatz. Mit Ausnahme der Anzahl der Avocadobäume pro Betrieb wirkte sich keine der Landschaftsvariablen auf die Fruchterhaltung aus. Die Anzahl der Avocadobäume ist negativ korreliert mit dem Prozentsatz der Fruchterhaltung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Avocado für den Fruchtansatz in hohem Maße von Insektenbestäubern abhängig ist und dass die Ergänzung der Betriebe mit A. mellifera das Bestäubungsdefizit ausgleicht, was zu einer Steigerung des Avocado-Fruchtertrags führt. Kapitel 3: Insektenbestäubung steigert Fruchtgewicht, Qualität und Marktfähigkeit von Avocado (Persea americana) Der Beitrag von Insektenbestäubern zur landwirtschaftlichen Produktion ist weitgehend unbekannt, insbesondere im Hinblick auf die menschliche Ernährung, vor allem in Afrika südlich der Sahara. Die meisten Landwirte verbessern ihre Ernteerträge durch Düngung, künstliche Bewässerung und Pestizide sowie durch die Abholzung von Wäldern für die landwirtschaftliche Expansion, ohne den potenziellen Beitrag der Insektenbestäubung zur Verbesserung der Ernteerträge und -qualität zu erkennen. Die Avocadoproduktion hat in den letzten Jahren aufgrund der hohen Nachfrage und des Bewusstseins für die hohe Nährstoffdichte der Avocado, insbesondere für einfach ungesättigte Öle und andere Nährstoffe wie Proteine, Ballaststoffe, wichtige Antioxidantien, Vitamine und Mineralien, einen erheblichen Anstieg erfahren. Obwohl es offensichtlich ist, dass die Bestäubung den Ertrag von Avocadofrüchten verbessert, ist noch unklar, ob die Bestäubung Vorteile für die Fruchtqualität und das Nährstoffprofil, insbesondere für die Öle, hat. In dieser Studie wurde der Beitrag der Insektenbestäubung zum Frucht- und Samengewicht, zum Öl-, Protein- und Kohlenhydratgehalt sowie zum Gehalt an sekundären Pflanzenstoffen (Flavonoide und Phenole) quantifiziert, und es wurde untersucht, ob eine Ergänzung mit Bestäubern (Honigbienen) diese Fruchtparameter verbessern könnte. Dies geschah mit Hilfe von manipulativen Bestäuberexperimenten: Handbestäubung, offene Bestäubung, Bestäuberausschlussversuche. Die Ergebnisse zeigten, dass das Gewicht der Avocadofrüchte bei offener und manueller Bestäubung signifikant höher war als beim Ausschluss von Bestäubern, was darauf hindeutet, dass Blütenbesucher/Bestäuber zu den Avocadoerträgen beitragen und die Marktfähigkeit verbessern. Darüber hinaus führte die Bestäubung durch Insekten zu schwereren Samen und einem höheren Ölgehalt, was darauf hindeutet, dass die Bestäubung durch Insekten für den hohen Samenertrag und den Ölgehalt der Frucht von Vorteil ist. Der Einsatz von Honigbienen steigerte auch das Gewicht der Avocadofrüchte um 18% im Vergleich zu den Kontrollbetrieben und erhöhte den Ölgehalt der Avocados leicht (3,6%). Im Gegensatz dazu hatte die Insektenbestäubung keinen Einfluss auf andere untersuchte Qualitätsparameter der Früchte (Eiweiße, Kohlenhydrate und sekundäre Pflanzenstoffe). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Insektenbestäuber für die Optimierung der Avocadoerträge, der Nährstoffqualität (Öle) und damit der Marktfähigkeit von entscheidender Bedeutung sind, was den Wert der Ergänzung von Bienenstöcken zur Erzielung hochwertiger Avocadofrüchte und einer verbesserten Ernährungssicherheit unterstreicht. Kapitel 4: Charakterisierung der Bestäubungseffizienz von Blütenbesuchern der Avocado (Persea americana) durch Insekten Nicht alle Blütenbesucher sind echte Bestäuber, denn einige Besucher sind Räuber oder Diebe von Pollen oder Nektar und verlassen die Pflanze, ohne sie zu bestäuben. Frühere Studien haben gezeigt, dass Honigbienen den Fruchtansatz und den Ertrag von Avocados erhöhen. Eine Avocadoblüte wird jedoch von verschiedenen Insektenarten besucht. Die Bestimmung der Bestäubungseffizienz ermöglicht daher einen Vergleich der relativen Bedeutung der verschiedenen Insektenarten, um die Bestäubung der Pflanzen zu optimieren und so den Fruchtansatz und den Ernteertrag zu steigern und die Bestäuber zu schützen. Die Bestäubungseffizienz von Avocadoblütenbesuchern wurde bisher nur selten dokumentiert, und diese Studie ist eine der ersten, die über die Bestäubungseffizienz von Avocadoblütenbesuchern in Afrika südlich der Sahara berichtet. In der vorliegenden Studie wurde die Bestäubungseffizienz auf der Grundlage der Pollenübertragung nach einzelnen Besuchen verschiedener Bestäuberarten in Avocadoblüten getestet und deren Häufigkeit erfasst. Die geschätzte Bestäubungseffizienz war bei Honigbienen (Apis mellifera) am höchsten, gefolgt von einer Schwebfliegenart (Phytomia incisa). Diese beiden Arten hatten den höchsten Polleneintrag und mehr Pollenkörner auf ihren Körpern. Darüber hinaus waren Honigbienen die häufigsten Besucher der Avocadoblüten, gefolgt von Fliegen. Die Ergebnisse dieser Studie unterstreichen die höhere Bestäubungseffizienz von Honigbienen und Phytomia incisa. Daher werden Bewirtschaftungsmethoden, die diese Arten unterstützen, den Ertrag von Avocadofrüchten steigern. Darüber hinaus deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Bewirtschaftung von Honigbienen zur Verbesserung der Avocadobestäubung beibehalten werden kann, insbesondere in Gebieten, in denen es nicht genügend Wildbestäuber gibt. Kapitel 5 - Allgemeine Diskussion In dieser Studie wurde die Bedeutung der Insektenbestäubung für die Steigerung des Ertrags und der Qualität von Avocadofrüchten untersucht und die Bestäubungseffizienz von Avocado-Insektenblütenbesuchern bewertet. Die Studie hat gezeigt, dass die Insektenbestäubung, die in den meisten Fällen unterschätzt wird, eine entscheidende und wirtschaftlich wichtige Determinante für den Ertrag, die Qualität und die Marktfähigkeit der Früchte ist. Die Erkenntnisse aus dieser Studie können genutzt werden, um die Avocado-Produktion in kleinbäuerlichen Betrieben durch die Einführung von Honigbienenvölkern zu steigern. Folglich sollten unsere umfassenden Erkenntnisse auf eine breite Palette von Kulturpflanzen übertragbar sein, um deren Erträge und die Fruchtqualität zu verbessern. Es ist bemerkenswert, dass die Landwirte von der Integration der Diversität an Wildinsektenarten mit Honigbienen profitieren werden. Dies könnte durch die Anpflanzung einer Vielzahl von Pflanzen in der Nähe der Avocadoplantagen erreicht werden, um einheimische Bestäubergemeinschaften zu unterstützen und die Abhängigkeit der Avocadobestäubung von Honigbienen allein zu verringern. Dies würde die Kosten für die Bewirtschaftung der Bienenvölker senken, insbesondere für die arme Landbevölkerung in Afrika südlich der Sahara, und die Widerstandsfähigkeit des Systems erhöhen.

Within my PhD project I gained several novel insights into the poorly investigated symbiotic world of fungus farming ambrosia beetles and their bark beetle ancestors, where I especially focused on physiological interactions and capabilities of associated fungal symbionts. Here, (i) I could confirm the association of mutualistic Phialophoropsis fungi with the ambrosia beetle genus Trypodendron and found hints for a possible new Phialophoropsis species in T. signatum and T. domesticum. Moreover, I could show that mutualistic fungi of Trypodendron ambrosia beetles are able to decompose major woody polysaccharides such as cellulose and xylan. Additionally, (ii) I provided the first images using micro-computed tomography (µCT) of the formerly unknown structure of the mycetangium of Trypodendron leave. (iii) I could confirm a general tolerance towards ethanol in mutualistic ambrosia beetle fungi, while antagonistic fungi as well as most examined fungal bark beetle associates (e.g. possibly tree-defense detoxifying species) were highly sensitive to even low concentrations of ethanol. Further, (iv) I found that natural galleries of ambrosia beetles are highly enriched with several biologically important elements (such as N, P, S, K, Mg) compared to the surrounding woody tissue and suggest that mutualistic fungi are translocating and concentrating elements from the immediate surrounding xylem to the beetles galleries. Furthermore, (v) I could show that various fungi associated with bark and ambrosia beetles (mutualists, possibly beneficial symbionts) are emitting several volatile organic compounds mostly within aliphatic and aromatic alcohols and esters, while non-mutualistic and free living species were generally emitting a lower number and amount of volatiles. Finally, especially bark and ambrosia beetle fungi were found to incorporate several amino acids, from which some are especially important for the production of certain volatile organic compounds. Amino acid content also indicated a higher nutritional value for certain species. Here, I propose that especially volatile organic compounds are widespread key players in maintaining various symbioses between fungi and beetles, as already proven by a recent study on the bark beetle Ips typographus (as well as for some other bark beetle-fungus symbioses, see summary in Kandasamy et al. 2016) and also suggested for ambrosia beetles. / Im Rahmen meiner Promotion konnte ich einige neue Einblicke in die symbiotische Welt von Pilz-züchtenden Ambrosiakäfern sowie ihren direkten Vorfahren den Borkenkäfern, mit speziellen Fokus auf physiologische Interaktionen und Besonderheiten der assoziierten Pilzen, erlangen. Hier konnte ich (i) die Assoziation der europäischen Trypodendron Arten mit mutualistischen Pilzen in der Gattung Phialophoropsis generell bestätigen und fand des weiteren Hinweise auf eine vermutlich neue Phialophoropsis Art in den beiden Ambrosiakäfern T. domesticum und T. signatum. Außerdem konnte ich zeigen, dass mutualistische Pilze, welche mit Ambrosiakäfern der Gattung Trypodendron assoziiert sind, wesentliche Polysaccharide im Holz (Cellulose und Xylan) abbauen können. Zusätzlich war es mir möglich, (ii) erstmals die Pilzsporen übertragende Struktur „Mycetangium“ des Ambrosiakäfers Trypodendron laeve zu untersuchen und durch den Einsatz von Mikro-Computertomographie (µCT) somit die ersten detaillierten Aufnahmen bereit zu stellen. Außerdem bestätigten und ergänzten meine Studien, (iii) das Ethanol� Toleranz unter Ambrosiakäfer-Pilzen eine wohl sehr weit verbreitete Besonderheit ist, wohingegen für die Käfer bzw. für die Ambrosiapilze schädliche Pilze stark durch schon geringe Ethanol-Konzentrationen gehemmt werden. Interessanterweise wurden auch nahezu alle mit Borkenkäfern assoziierten Pilze stark durch Ethanol gehemmt. Des Weiteren konnte ich zeigen, (iv) das natürliche Brutsysteme von Ambrosiakäfern, im Gegensatz zu unbesiedeltem Splintholz, sehr stark mit verschiedenen essentiellen Elementen (wie etwa N, P, S, K und Mg) angereichert sind. Sehr wahrscheinlich ist es den Pilzsymbionten möglich, Elemente aus unmittelbar umliegendem Splintholz abzuziehen und diese in den Brutsystemen der Käfer entsprechend anzureichern. Außerdem konnte ich zeigen, (v) das nahezu alle untersuchten Borken- und Ambrosiakäfer-Pilze (Mutualisten sowie möglicherweise begünstigende Symbionten) eine Vielzahl an flüchtigen Inhaltsstoffen produzieren, welche sich hier vor allem in die Gruppe der aliphatischen und aromatischen Alkohole und Ester eingliedern. Nicht mutualistische Pilze sowie freilebende Arten produzierten im Vergleich eine geringere Anzahl an unterschiedlichen flüchtigen Inhaltsstoffen und emittierten zumeist geringere Mengen davon. Schließlich konnte ich zeigen, dass vor allem Pilze welche mit Borken- und Ambrosiakäfern assoziiert sind, größere Mengen an verschiedenen Aminosäuren in ihrer Biomasse einbauen, von welchen einige besonders wichtig sind um bestimmte flüchtige Inhaltsstoffe zu bilden. Dazu kann durch den Anteil der gefundenen Aminosäuren in der Pilzbiomasse auf den nährstoffreichen Charakter der Pilze geschlossen werden. Diese flüchtigen Inhaltsstoffe haben mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine essenzielle Rolle innerhalb einer Vielzahl an Käfer-Pilz Symbiosen und sind vermutlich maßgeblich an dem Erfolg und Bestand solcher Symbiosen beteiligt. Dies wurde bereits in jüngster Vergangenheit bei dem Borkenkäfer Ips typographus mit seinen assoziierten Pilzen gezeigt (aber auch bei einigen weiteren Borkenkäfern, siehe Zusammenfassung von Kandasamy et al., 2016), während es bei Ambrosiakäfern bisher nur vermutet wurde.

Einess der faszinierenden Merkmale der meiotischen Prophase I sind die hochkonservierten kräftigen Bewegungen homologer Chromosomen. Diese Bewegungen sind entscheidend für den Erfolg von Schlüsselereignissen wie die Ausrichtung, Paarung und Rekombination der homologen Chromosomen. Mehrere bisher untersuchte Organismen, darunter Säugetiere, Würmer, Hefen und Pflanzen, erreichen diese Bewegungen, indem sie die Chromosomenenden an spezialisierten Stellen in der Kernhülle verankern. Diese Verankerung erfordert Telomer-Adapterproteine, die bisher in der Spalthefe und der Maus identifiziert wurden. Die meiosespezifischen Telomer-Adapterproteine der Maus, TERB1, TERB2 und MAJIN, sind an der Verankerung des ubiquitären Telomer-Shelterin-protein an den LINC-Komplex beteiligt, mit einem analogen Mechanismus, wie er die Spalthefe beschrieben wird. Obgleich die meiose-spezifischen TelomerAdapterproteine eine wesentliche Rolle spielen, ist der genaue Mechanismus der Verankerung der Telomere an die Kernhülle sowie ihre evolutionäre Geschichte bisher noch wenig verstanden. Das Hauptziel dieser Arbeit ist daher die Untersuchung der Organisation des meiosespezifischen TelomerAdapterkomplexes TERB1-TERB2-MAJIN der Maus und dessen Evolutionsgeschichte. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Organisation des TERB1-TERB2-MAJIN Komplexes mittels hochauflösender Mikroskopie (SIM), an Mausspermatozyten untersucht, sowie die Lokalisation in Bezug auf TRF1 des Telomer-ShelterinKomplexes und die telomerische DNA analysiert. In den Stadien Zygotän und Pachytän zeigten die Fluoreszenzsignale eine starke Überlappung der Verteilung der meiotischen Telomer-Komplex-Proteine, wobei die Organisation von TERB2 an den Chromosomenenden heterogener war als die von TERB1 und MAJIN. Außerdem konnte die TRF1-Lokalisation an den Enden der Lateralelemente (LEs) mit einer griffartigen Anordnung um die TERB1- und MAJIN-Signale im Zygotän- und Pachytän-Stadium gezeigt werden. Interessanterweise erwies sich die telomerische DNA als lateral verteilt und teilweise überlappend mit der zentralen Verteilung der meiotischen Telomer-Komplex-Proteine an den Enden der LEs. Die Kombination dieser Ergebnisse erlaubte die Beschreibung eines alternativen Modells der Verankerung der Telomer an die Kernhülle während der meiotischen Prophase I. Der zweite Teil dieser Arbeit analysiert die Evolutionsgeschichte der Mausproteine von TERB1, TERB2 und MAJIN. Die fehlende Übereinstimmung zwischen den Meiose-spezifische Telomer-Adapteproteinen der Maus und der Spalthefe hat die Frage nach dem evolutionsbedingten Ursprung dieses spezifischen Komplexes aufgeworfen. Um vermeintliche Orthologen der Mausproteinevon TERB1, TERB2 und MAJIN über Metazoen hinweg zu identifizieren, wurden computergestützte Verfahren und phylogenetische Analysen durchgeführt. Darüber hinaus wurden Expressionsstudien implementiert, um ihre potenzielle Funktion während der Meiose zu testen. Die Analysen haben ergeben, dass der Meiose-spezifische Telomer-Komplex der Maus sehr alt ist, da er bereits in den Eumetazoen entstand, was auf einen einzigen Ursprung hindeutet. Das Fehlen jeglicher Homologen des meiosespezifischen Telomerkomplexes in Nematoden und die einigen wenigen in Arthropoden nachgewiesenen Kandidaten, deuten darauf hin, dass die Telomer-Adapterproteine in diesen Abstammungslinien verloren/ersetzt oder stark diversifiziert worden sind. Bemerkenswerterweise zeigten Proteindomänen von TERB1, TERB2 und MAJIN, die an der Bildung des Komplexes sowie an der Interaktion mit dem Telomer-Shelterin-Protein und den LINC-Komplexen beteiligt sind, eine hohe Sequenzähnlichkeit über alle Kladen hinweg. Abschließend lieferte die Genexpression im Nesseltier Hydra vulgaris den Beweis, dass der TERB1-TERB2-MAJIN-Komplex selektiv in der Keimbahn exprimiert wird, was auf die Konservierung meiotischer Funktionen über die gesamte Metazoen-Evolution hinweg hindeutet. Zusammenfassend bietet diese Arbeit bedeutende neue Erkenntnisse hinsichtlich des Meiose-spezifischen Telomer-Adapterkomplex, seines Mechanismus zur Verankerung der Telomer an die Kernhülle und die Entschlüsselung seines Ursprungs in den Metazoen. / One of the fascinating features of meiotic prophase I, is the highly conserved vigorous movements of homologous chromosomes. These movements are critical for the success of essential events as homologs alignment, synapsis and recombination. Several organisms studied so far, including mammals, worms, yeast and plants achieve these movements by anchoring the chromosome ends to specialized sites in the nuclear envelope (NE). This attachment requires telomere adaptor proteins which have to date been identified in fission yeast and mice. The mouse meiosis-specific telomere adaptor proteins TERB1, TERB2, and MAJIN are involved in the attachment of ubiquitous shelterin telomere to the LINC complex, in an analogous mechanism as those described in fission yeast. Despite the essential role of meiosis-specific telomere adaptor proteins, the precise mechanism of anchorage of telomeres to the nuclear envelope, as well as their evolutionary history, are still not well understood. Therefore, the main aim of this thesis is to investigate the organization of the mouse meiosis-specific telomere adaptor complex TERB1-TERB2-MAJIN and its evolutionary history. In the first part of this thesis high-resolution Structured Illumination Microscopy (SIM), indirect immunofluorescence and Telo-FISH on mouse spermatocytes were used to determine precisely how the telomere complex proteins are localized with relation to the shelterin telomeric TRF1 protein and telomeric DNA. During zygotene and pachytene stages staining patterns revealed extensively overlapping of meiotic telomere complex proteins distributions in which TERB2 organization is more heterogeneous than TERB1 and MAJIN at the chromosome ends. Further, TRF1 localization was shown at the side of lateral elements (LEs) ends with grasp-like distribution surrounding the TERB1 and MAJIN signals in zygotene and pachytene stages. Interestingly, telomeric DNA was shown to be laterally distributed and partially overlapping with the more central distribution displayed by meiotic telomere complex proteins of LEs ends. The combination of these results allowed to describe an alternative model of the telomere attachment to the NE during meiotic prophase I. The second part of this thesis, analyses mouse TERB1, TERB2, and MAJIN evolutionary history. The lack of similarity between mouse and fission yeast meiotic-specific telomere adaptor proteins has raised the question about the origin of this specific complex through evolution. To identify mouse TERB1, TERB2, and MAJIN putative orthologues, computational approaches and phylogenetic analyses were performed. Besides, to test their potential function during meiosis, expression studies were conducted. From these analyses, it was revealed that mouse meiosis-specific telomere complex is ancient, as it originated as early as eumetazoans pointing to a single origin. The absence of any homologs in Nematoda and only a few candidates detected in Arthropoda for meiosis-specific telomere complex, seemed, that these proteins have been lost/replaced or highly diversified in these lineages. Remarkably, TERB1, TERB2, and MAJIN protein domains involved in the formation of the complex as well as those required for the interaction with the telomere shelterin protein and the LINC complexes revealed high sequence similarity across all clades. Finally, gene expression in the cnidarian Hydra Vulgaris provided evidence that the TERB1-TERB2-MAJIN complex is selectively expressed in the germline suggesting conservation of meiotic functions across metazoan evolution. In summary, this thesis provides significant insights into the meiosis-specific telomere complex mechanism to engage telomeres to the nuclear envelope and the elucidation of its origin in metazoans.

During meiosis proteins of the chromosome axis are important for monitoring chromatin structure and condensation, for pairing and segregation of chromosomes, as well as for accurate recombination. They include HORMA-domain proteins, proteins of the DNA repair system, synaptonemal complex (SC) proteins, condensins and cohesins. To understand more about their function in shaping the meiotic chromosome it is crucial to establish a defined model of their molecular architecture. Up to now their molecular organization was analysed using conventional methods, like confocal scanning microscopy (CLSM) and transmission electron microscopy (TEM). Unfortunately, these techniques are limited either by their resolution power or their localization accuracy. In conclusion, a lot of data on the molecular organization of chromosome axis proteins stays elusive. For this thesis the molecular structure of the murine synaptonemal complex (SC) and the localization of its proteins as well as of three cohesins was analysed with isotropic resolution, providing new insights into their architecture and topography on a nanoscale level. This was done using immunofluorescence labelling in combination with super-resolution microscopy, line profiles and average position determination. The results show that the murine SC has a width of 221.6 nm ± 6.1 nm including a central region (CR) of 148.2 nm ± 2.6 nm. In the CR a multi-layered organization of the central element (CE) proteins was verified by measuring their strand diameters and strand distances and additionally by imaging potential anchoring sites of SYCP1 (synaptonemal complex protein 1) to the lateral elements (LEs). We were able to show that the two LEs proteins SYCP2 and SYCP3 do co-localize alongside their axis and that there is no significant preferential localization towards the inner LE axis of SYCP2. The presented results also predict an orderly organization of murine cohesin complexes (CCs) alongside the chromosome axis in germ cells and support the hypothesis that cohesins in the CR of the SC function independent of CCs. In the end new information on the molecular organization of two main components of the murine chromosome axis were retrieved with nanometer precision and previously unknown details of their molecular architecture and topography were unravelled. / Innerhalb der Meiose sind Proteine der Chromosomenachse wichtig für das Monitoring der Chromatinstruktur und dessen Kondensation, sowie für die Paarung und Trennung der Chromosomen und für eine fehlerfreie Rekombination. Zu diesen Proteinen zählen HORMA-domain Proteine, Proteine des DNA-Reparatur-Systems und des synaptonemalen Komplexes, sowie Kohäsine und Kondesine. Um mehr über ihre Rolle in der Formgebung meiotischer Chromosomen zu erfahren, ist es unabdingbar ein genau definiertes Modell über ihre molekulare Architektur zu erstellen. Bis jetzt wurde ihre molekulare Organisation mit konventionellen Methoden wie dem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM) und dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersucht. Beide Techniken sind jedoch entweder in ihrer Auflösung oder ihrer Lokalisationsgenauigkeit beschränkt, wodurch viele Daten zur molekularen Organisation der Chromosomenachse noch nicht erfasst werden konnten. Die vorliegende Arbeit untersucht mit isotropischer Auflösung die molekulare Struktur des synaptonemalen Komplexes (SC) der Maus und die Lokalisation seiner Proteine, sowie die Lokalisation von drei Kohäsinen, was neue Einsichten in deren Architektur und Topographie auf der nanomolekularen Ebene erbrachte. Dies gelang durch die Verwendung von Immunfluoreszenzmarkierungen in Kombination mit hochauflösender Mikroskopie, Linienprofilen und durchschnittlicher Positionsbestimmung. Es konnte gezeigt werden, dass der murine SC eine Weite von 221,6 nm ± 6,1 nm besitzt, inklusive einer 148,2 nm ± 2,6 nm weiten zentralen Region (CR). Innerhalb der CR konnte eine mehrschichtige Anordnung der Proteine des zentralen Elements (CE) bestätigt werden. Dies gelang indem ihre Strangdurchmesser und –abstände gemessen worden sind und zusätzlich potentielle Bindestellen von SYCP1 (synaptonemal complex protein 1) an den lateral Elementen des SCs (LEs) abgebildet werden konnten. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die beiden LE Proteine, SYCP2 und SYCP3, kolokalisieren. Dabei zeigte SYCP2 keine präferentielle Lokalisation im inneren Bereich der LE. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten auf eine organisierte Anordnung der murinen Kohäsin Komplexe (CCs) entlang der Chromosomenachse in Keimzellen hin und unterstützen die Hypothese, dass Kohäsine innerhalb der CR des SC eine Funktion unabhängig der von CCs haben. Schlussendlich konnten neue Informationen zur molekularen Anordnung von zwei wichtigen Komponenten der murinen Chromosomenachse mit einer Präzision im Nanometerbereich gewonnen werden und bisher nicht bekannte Details ihrer molekularen Architektur und Topographie aufgedeckt werden.

Cataglyphis ants are famous for their navigational abilities. They live in hostile habitats where they forage as solitary scavengers covering distances of more than hundred thousand times their body lengths. To return to their nest with a prey item – mainly other dead insects that did not survive the heat – Cataglyphis ants constantly keep track of their directions and distances travelled. The navigational strategy is called path integration, and it enables an ant to return to the nest in a straight line using its home vector. Cataglyphis ants mainly rely on celestial compass cues, like the position of the sun or the UV polarization pattern, to determine directions, and they use an idiothetic step counter and optic flow to measure distances. In addition, they acquire information about visual, olfactory and tactile landmarks, and the wind direction to increase their chances of returning to the nest safe and sound. Cataglyphis’ navigational performance becomes even more impressive if one considers their life style. Most time of their lives, the ants stay underground and perform tasks within the colony. When they start their foraging careers outside the nest, they have to calibrate their compass systems and acquire all information necessary for navigation during subsequent foraging. This navigational toolkit is not instantaneously available, but has to be filled with experience. For that reason, Cataglyphis ants perform a striking behavior for up to three days before actually foraging. These so-called learning walks are crucial for the success as foragers later on. In the present thesis, both the ontogeny and the fine-structure of learning walks has been investigated. Here I show with displacement experiments that Cataglyphis ants need enough space and enough time to perform learning walks. Spatially restricted novices, i. e. naïve ants, could not find back to the nest when tested as foragers later on. Furthermore, ants have to perform several learning walks over 1-3 days to gain landmark information for successful homing as foragers. An increasing number of feeder visits also increases the importance of landmark information, whereas in the beginning ants fully rely on their path-integration vector. Learning walks are well-structured. High-speed video analysis revealed that Cataglyphis ants include species-specific rotational elements in their learning walks. Greek Cataglyphis ants (C. noda and C. aenescens) inhabiting a cluttered pine forest perform voltes, small walked circles, and pirouettes, tight turns about the body axis with frequent stopping phases. During the longest stopping phases, the ants gaze back to their nest entrance. The Tunisian Cataglyphis fortis ants inhabiting featureless saltpans only perform voltes without directed gazes. The function of voltes has not yet been revealed. In contrast, the fine structure of pirouettes suggests that the ants take snapshots of the panorama towards their homing direction to memorize the nest’s surroundings. The most likely hypothesis was that Cataglyphis ants align the gaze directions using their path integrator, which gets directional input from celestial cues during foraging. To test this hypothesis, a manipulation experiment was performed changing the celestial cues above the nest entrance (no sun, no natural polarization pattern, no UV light). The accurately directed gazes to the nest entrance offer an easily quantifiable readout suitable to ask the ants where they expect their nest entrance. Unexpectedly, all novices performing learning walks under artificial sky conditions looked back to the nest entrance. This was especially surprising, because neuronal changes in the mushroom bodies and the central complex receiving visual input could only be induced with the natural sky when comparing test animals with interior workers. The behavioral findings indicated that Cataglyphis ants use another directional reference system to align their gaze directions during the longest stopping phases of learning walk pirouettes. One possibility was the earth’s magnetic field. Indeed, already disarraying the geomagnetic field at the nest entrance with an electromagnetic flat coil indicated that the ants use magnetic information to align their looks back to the nest entrance. To investigate this finding further, ants were confronted with a controlled magnetic field using a Helmholtz coil. Elimination of the horizontal field component led to undirected gaze directions like the disarray did. Rotating the magnetic field about 90°, 180° or -90° shifted the ants’ gaze directions in a predictable manner. Therefore, the earth’s magnetic field is a necessary and sufficient reference system for aligning nest-centered gazes during learning-walk pirouettes. Whether it is additionally used for other navigational purposes, e. g. for calibrating the solar ephemeris, remains to be tested. Maybe the voltes performed by all Cataglyphis ant species investigated so far can help to answer this question.. / Cataglyphis-Ameisen sind für ihre Navigationsfähigkeiten berühmt. Sie bewohnen lebens- feindliche Regionen in denen sie einzeln und über weite Strecken Futter suchen müssen. Um mit Beute (meist ein totes Insekt, das die große Hitze nicht überlebt hat) zu ihrem Nest zurückzukehren, bedienen sie sich einer Navigationsstrategie, die als Wegintegration beze- ichnet wird. Dabei müssen die Ameisen die zurückgelegten Distanzen messen und jeden Richtungswechsel registrieren, um schließlich in gerader Linie nachhause zurückkehren zu können. Als Kompass nutzen sie Himmelsinformationen, wie den Stand der Sonne oder das UV-Polarisationsmuster, und für die Distanzmessung verwenden sie einen inneren Schrittzäh- ler sowie optischen Fluss. Außerdem nutzen sie alle weiteren Informationen, die hilfreich sein könnten, um sicher zum Nest zurückzukehren. Dazu gehören visuelle, olfaktorische und taktile Landmarken sowie die Richtung des Windes. Die Navigationsleistungen von Cataglyphis-Ameisen sind insbesondere dann bemerkenswert, wenn man sich bewusst macht, dass sie die meiste Zeit ihres Lebens unter der Erde verbringen. Dort übernehmen sie Auf- gaben im Nest bis sie dann schließlich alt genug sind, um draußen Futter zu suchen. Dann müssen sie ihre Kompasssysteme kalibrieren und alle Informationen lernen, die sie für eine erfolgreiche Futtersuche brauchen. Dieses sogenannte Navigations-Toolkit steht den Ameisen nicht automatisch zur Verfügung, vielmehr müssen sie es mit eigener Erfahrung füllen. Dafür nutzen sie die ersten ein bis drei Tage außerhalb des Nestes. Während dieser Zeit suchen sie kein Futter, sondern vollführen sogenannte Lernläufe. Lernläufe sind unabdingbar, um später als Fourageur erfolgreich zu sein. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde sowohl die zeitliche und räumliche Entwicklung der Lernläufe als auch deren Feinstruktur untersucht. Mit Versetzungsexperimenten konnte ich zeigen, dass Ameisen genügend Zeit und Raum brauchen, um Lernläufe durchzuführen. Wurden Neulinge während ihrer Lernläufe räumlich eingeschränkt, so konnten sie nicht zum Nest zurückfinden, wenn sie als erfahrene Fourageure getestet wurden. Außerdem brauchen die Ameisen ein bis drei Tage Zeit, um ein Landmarkenpanorama zu erlernen, das sie dann später erfolgreich zur Landmarkenorientierung nutzen können. Eine größere Anzahl an Besuchen am Futterplatz erhöht die Wichtigkeit von Landmarkeninformation für die Ameisen, die anfangs nur ihren Wegintegrator nutzen. Lernläufe weisen eine beeindruckende Struktur auf. Mit High-Speed-Videoaufnahmen konnte gezeigt werden, dass Cataglyphis-Ameisen artspezifische Drehungen während der Lernläufe vollführen. Die griechischen Cataglyphis-Ameisen (C. noda und C. aenescens) leben in einem Pinienwald, der ihnen ein vielfältiges und landmarkenreiches Panorama bietet. Ihre Lernläufe beinhalten zwei Drehungsformen, nämlich sogenannte Volten (kleine gelaufene Kreise) und Pirouetten (enge Drehungen um die eigene Körperachse mit häufigen Stoppphasen). Während der längsten Stoppphase einer Pirouette schauen die Ameisen zurück in die Richtung ihres Nesteingangs, obwohl sie ihn nicht direkt sehen können. Die tunesischen Cataglyphis-Ameisen (C. fortis ) leben auf einem landmarkenarmen Salzsee. Sie vollführen nur Volten und machen keine Pirouetten während ihrer Lernläufe. Die Funktion von Volten ist noch unbekannt, wohingegen die Feinstruktur der Pirouetten die Vermutung nahelegt, dass die Ameisen sogenannte Schnappschüsse von der Umgebung ihres Nestes machen, um dorthin zurückkehren zu können. Es schien wahrscheinlich, dass die Ameisen ihren Wegintegrator nutzen, um ihre Blickrich- tungen zum Nest auszurichten. Während der Futtersuche bekommt der Wegintegrator seine Richtungsinformationen vom Himmelskompass. Daher wurde ein Experiment geplant und durchgeführt bei dem die Himmelsinformationen über dem Nesteingang manipuliert wurden (keine Sicht auf die Sonne, kein natürliches Polarisationsmuster oder kein UV-Licht). Die nest- zentrierten Blickrichtungen der Ameisen ermöglichen es relativ einfach zu überprüfen, ob die Ameisen die Position des Nesteingangs kennen. Überraschenderweise schauten die Ameisen unter allen Bedingungen weiterhin zurück zum Nesteingang. Dies war insbesondere be- merkenswert, da die Himmelsmanipulation neuronale Veränderungen in den Pilzkörpern und dem Zentralkomplex (das sind Regionen im Gehirn der Ameisen, die visuelle Informationen verarbeiten) bewirkten bzw. diese verhinderten. Nur unter natürlichen Bedingungen, also bei freiem Blick auf die Sonne, gab es Unterschiede auf neuronaler Ebene zwischen den Testtieren und den Innendiensttieren, die als Kontrolle dienten. Die Ergebnisse des Verhaltensversuchs deuteten darauf hin, dass die Ameisen ein anderes direktionales Referenzsystem nutzen, um ihre Blickrichtungen zu kontrollieren. Eine Möglichkeit war das Erdmagnetfeld. Tatsächlich zeigte schon die experimentelle Streuung des Magnetfelds am Nesteingang mittels einer elektromagnetischen Flachspule, dass die Ameisen tatsächlich Magnetinformationen nutzen, um ihre Blicke auszurichten. Die Blickrichtungen während der längsten Stoppphasen waren nicht mehr zum Nesteingang gerichtet. Um dies genauer zu untersuchen wurden die Ameisen mit dem kontrollierten Magnetfeld einer Helmholtzspule konfrontiert. Die Eliminierung der Horizontalkomponente des Magnetfelds bewirkte wiederum, dass die Ameisen nicht zum Nesteingang zurückschauten. Wurde die Horizontalkomponente jedoch um 90◦, 180◦ oder -90◦ gedreht, so folgten die Blickrichtungen der Ameisen dieser Drehung voraussagbar im selben Winkel. Dies zeigt, dass das Erdmagnetfeld tatsächlich das Referenzsystem für die Ausrichtungen der Blicke während der Lernlaufpirouetten darstellt. Ob es auch noch an- deren Navigationszwecken, wie beispielsweise der Kalibrierung der solaren Ephemeris dient, muss zukünftig überprüft werden. Vielleicht können die Volten, die alle bisher untersuchten

To foster sustainable environmentally friendly behavior in children it is important to provide an effective form of environmental education. In this context we studied three important factors: Attitude towards nature, environmental knowledge and advanced expert knowledge. Concerning attitude towards nature our first question was: “Is it possible to affect primary school children’s environmental values during a one-day visit at a wildlife park?” As a control, the program was also conducted in schools, leading to two different learning settings- wildlife park and school. Regarding environmental knowledge, in our second question we wanted to know, if our modified teaching approach “guided learning at workstations” (G) combining instructional and constructivist elements would lead to good cognitive learning results of primary school children. Additionally, we compared it to a stronger teacher-centered (T) as well as to a stronger student-centered (S) approach. The third question we asked was “Is it possible to convey fascinating expert knowledge on a more advanced subject to primary school children using conceptual change theory?” After gathering primary school children’s preconceptions, we defined different groups due to the heterogeneity of their pre-existing conceptions and the change in conceptions. Based on this research we designed a program along with an instrument to measure the impact of the conceptual change teaching method. After years of building a strong cooperation between the section Didactics of Biology at the Julius-Maximilians University Würzburg, the nearby schools and the wildlife park “Wild-Park Klaushof” near Bad Kissingen in northern Bavaria it was time to evaluate the environmental education programs prepared and applied by undergraduate university students. As a model species we chose the European wildcat (Felis silvestris silvestris) which represents endangered wildlife in Europe and the need for human interaction for the sake of preserving a species by restoring or recreating the habitat conditions needed while maintaining current infrastructure. Drawing from our own as well as teachers’ and university students’ experiences, we built, implemented and evaluated a hands-on program following several workstations between the wildcat enclosure and the wildlife park’s green classroom. The content of our intervention was presented as a problem-oriented lesson, where children were confronted with the need for human interaction in order to preserve the European wildcat. Not only on a theoretical basis, but very specific to their hometowns they were told where and when nature conservation groups met or where to donate money. 692 Bavarian third grade primary school children in 35 classes participated in the one-day intervention that took place between the months of april, 2014 and november, 2015 in the wildlife park or in their respective classrooms. The ages varied between 8 and 11 years with the mean age being 8.88 ± 0.56 years old. 48.6 % of them were boys, 51.4 % were girls. (1) To measure primary school children’s environmental attitudes a questionnaire on two major environmental values- preservation and utilization of nature- was administered in a pre, post- and retention test design. It was possible to affect primary school children’s environmental preservation values during our one-day program. This result could be found not only at the wildlife park but unexpectedly also in school, where we educated classes for control purposes. We also found this impact consistent in all used teaching approaches and were surprised to see the preservation values change in a way we did not expect from higher tendency towards preservation of nature to a lower one. We presume that children of this age group reflected on the contents of our intervention. This had an influence on their own values towards preservation which led to a more realistic marking behavior in the questionnaire. We therefore conclude that it is possible to affect primary school children’s environmental values with a one-day program on environmental content. (2) We were interested in conveying environmental knowledge about the European wildcat; its morphology, ecology and behavior. We designed and applied a knowledge questionnaire also in a pre-, post- and retention test design, to find out, whether different forms of instruction made a difference in learning success of primary school children. We used two approaches with a teacher in the role of a didactic leader- our modified guided approach (G) as well as a stronger teacher-centered one (T) with a higher focus on instruction. The third approach was presented as a strong student-centered learning at workstations (S) without a didactic leader we also called “free learning at workstations”. Overall, all children’s knowledge scores changed significantly from pre- to post-test and from pre- to retention test, indicating learning success. Differences could only be found between the posttest values of both approaches with a didactic leader (G, T) in comparison to the strong student-centered (S) form. It appears that these primary school children gained knowledge at the out of school learning setting regardless of the used teaching approach. On the subject of short-term differences, we discuss, that the difference in learning success might have been consistent from post to retention test if a consolidation phase had been added in the days following the program as should be common practice after a visit to an out-of- school learning setting but was not part of our intervention. When comparing both approaches with a didactic leader (G, T), we prefer our modified guided learning at workstations (G) since constructivist phases can be implemented without losses concerning learning success. Moreover, the (at least temporary) presence of a teacher in the role of a didactic leader ensures maintained discipline and counteracts off-task behavior. To make sure, different emotional states did not factor in our program, we measured children’s situational emotions directly after the morning intervention using a short scale that evaluated interest, wellbeing and boredom. We found, that these emotions remained consistent over both learning settings as well as different forms of instruction. While interest and wellbeing remained constantly high, boredom values remained low. We take this as a sign of high quality designing and conducting the intervention. (3) In the afternoon of the one-day intervention, children were given the opportunity to investigate the wildcat further, this time using the conceptual change theory in combination with a more complex and fascinating content: cats’ vision in dusk and dawn. Children were confronted with their preconceptions which had been sampled prior to the study and turned into three distinctive topics reflected in a special questionnaire. In a pre-, post and retention test design we included the most common alternative conceptions, the scientifically correct conceptions as well as other preconceptions. We gathered a high heterogeneity of preconceptions and defined three groups based on conceptual change literature: “Conceptual change”, “Synthetic Models” and “Conceptual Growth”. In addition to these we identified two more groups after our data analysis: “Knowledge” and “Non-addressed Concepts”. We found that instruction according to the conceptual change theory did not work with primary school children in our intervention. The conceptual change from the addressed alternative conceptions as well as from other preconceptions towards the scientifically correct conceptions was successfully achieved only on occasion. In our case and depending on the topic only one third to one fourth of the children actually held the addressed conception while the rest was not targeted by the instruction. Moreover, we conclude children holding other conceptions were rather confused than educated by the confrontation. We assume that children of this age group may be overchallenged by the conceptual change method. / Bildung für nachhaltige Entwicklung soll unter anderem dazu führen, dass Kinder langfristig umweltfreundliches Verhalten zeigen. Um dies zu erreichen, sind verschiedene Faktoren nötig - in dieser Studie lag unser besonderes Augenmerk auf drei Punkten: den Umwelteinstellungen der Kinder, dem umweltrelevanten Wissen, besonders im Hinblick auf die Lebensbedingungen und den Schutz der europäischen Wildkatze sowie weiterführendem, komplexeren, biologischen Wissen. Zuerst fragten wir uns in Bezug auf die Umwelteinstellungen, ob es möglich ist, die Einstellungen der Grundschulkinder zum Thema „Erhaltung der Natur“ im Laufe nur eines Tages am Wildpark zu beeinflussen. Umweltwissen war der Bestandteil der zweiten Frage, wie Grundschulkinder am außerschulischen Lernort gute Lernerfolge erzielen können. Wir testeten unseren modifizierten Ansatz „Geführtes Lernen an Stationen“ (G), der instruktionale und konstruktivistische Elemente beinhaltet und verglichen ihn einerseits mit einem stärker lehrerzentrierten (T) sowie andererseits einem stark schülerzentrierten (S) Lernen an Stationen, das wir auch als „freies Lernen an Stationen“ bezeichneten. Die dritte Frage beschäftigte sich schließlich damit, ob es gelingen kann, faszinierendes, tiefergehendes Wissen mit Hilfe der „Conceptual Change Theorie“ an Grundschulkinder zu vermitteln. Hintergrund der didaktischen Arbeit mit Grundschülern am außerschulischen Lernort Wildpark ist die Kooperation zwischen der Fachgruppe Didaktik der Julius-Maximilians-Universität Würzburg mit dem „Wild-Park Klaushof“ bei Bad Kissingen. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit stellt die Fachgruppe Didaktik Biologie angehende Biologielehrerinnen und -lehrer als Referenten von Führungen gemäß des „Geführten Lernen an Stationen“ zur Verfügung. Diese Führungen wurden inhaltlich und didaktisch ebenfalls von Lehramtsstudierenden in der Biologiedidaktik ausgearbeitet, meist im Rahmen der schriftlichen Hausarbeiten gegen Ende des Lehramtsstudiums. Die Führungen sind konstruktivistisch angelegt, bieten hohe Selbsttätigkeit der Schülerinnen und Schüler und folgen dem Prinzip des problemorientierten Unterrichts. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten nicht völlig frei, es handelt sich aber auch nicht um einen rein lehrerzentrierten Vortrag, sondern eine Mischung aus beiden Formen, die wir als „Geführtes Lernen an Stationen“ (G) bezeichnen. In dieser Variante stellt der Referent die didaktische Leitung der Führung dar, der Impulse und Anleitungen gibt, immer für Fragen zur Verfügung steht, jedoch Anteile von Selbsttätigkeit ermuntert und begleitet. Im Zeitraum von April 2014 bis November 2015 nahmen 692 Grundschulkinder der dritten Klassen bayerischer Grundschulen in 35 Klassen an der Studie am Wild-Park Klaushof sowie in ihren eigenen Klassenzimmern in der Schule teil. Durchschnittlich waren die Kinder 8.88 ± 0.56 Jahre alt, das Alter variierte zwischen 8 und 11 Jahren. 48,6 % der teilnehmenden Kinder waren Jungs, 51,4 % Mädchen. Im Vormittagsteil des Programms wurde im Rahmen einer problemorientierten Unterrichtseinheit gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern die Frage aufgeworfen, warum die europäische Wildkatze (Felis silvestris silvestris), eine Zeigerart für intakte Ökosysteme, nicht überall vorkommt, wo sie vorkommen könnte. Gemeinsam wurden Aspekte zu Morphologie, Ökologie und Verhalten der Wildkatze erarbeitet; die Frage konnte jedoch auch dann noch nicht beantwortet werden. Erst eine Verknüpfung der Verbreitungskarten und der gelernten Fakten führte zur Erkenntnis, dass die Wildkatze bestimmte Barrieren (Autobahnen, offene Wiesen- und Ackerflächen, bebaute Flächen etc.) nicht überwinden kann und hier der Eingriff des Menschen nötig ist. Nicht nur allgemein, sondern auch ganz konkret wurde der eigene Einsatz der Kinder, zum Beispiel im Rahmen der Mitarbeit in einer Naturschutz-Organisation oder einer Geldspende angeregt. (1) Zur Messung der Umwelteinstellungen verwendeten wir das 2-MEV Modell (two major environmental factors), das die Umwelteinstellungen in zwei Dimensionen darstellt, zum einen die Tendenz zur Erhaltung, zum anderen die Ausnutzungstendenz der Umwelt. Die Fragebögen wurden zu drei Testzeitpunkten ausgefüllt - einem Vortest ca. eine Woche vor dem Programm, einem Nachtest unmittelbar nach Beendigung des Programms und einem Behaltenstest etwa sechs bis acht Wochen nach dem Programm. Die Umwelt-Einstellungen konnten tatsächlich verändert werden, nicht nur am Wildpark, sondern auch in der Schule, wo Klassen das Programm zu Kontrollzwecken ebenfalls durchliefen. Auch blieb der Einfluss über alle verwendeten Lehrmethoden konsistent. Besonders überrascht waren wir von der Art der Änderung der Einstellungen zur Naturerhaltung. Statt sich wie erwartet von schwächerer Tendenz zur Erhaltung in Richtung stärkere Tendenz zur Naturerhaltung zu ändern, erfolgte die Änderung genau entgegengesetzt. Wir vermuten, dass die Kinder dieser Altersgruppe die Inhalte der Intervention reflektiert haben und dies einen Einfluss auf ihre Einstellungen zur Naturerhaltung hatte, was sich in einem realistischeren Ankreuzverhalten niederschlug. Zusammenfassend sehen wir es als möglich an, die Einstellungen zur Umwelt von Grundschulkindern mit einem Ein-Tagesprogramm zu verändern. (2) Auch für die Erhebung des Umweltwissens wählten wir die bereits erwähnten drei Testzeitpunkte für den Wissensfragebogen, der Fragen zur Morphologie, Ökologie und Verhalten der Wildkatze beinhaltete. Die Anzahl richtiger Antworten erhöhte sich vom Vor- zum Nachtest sowie vom Vor- zum Behaltenstest signifikant bei allen Schülerinnen und Schülern, es wurde also erfolgreich gelernt. Zwischen den einzelnen Führungsformen konnten wir signifikante Unterschiede nur kurzfristig vom Vor- zum Nachtest zwischen den beiden Methoden mit dem didaktischen Begleiter, also dem stärker lehrerzentrierten (T) und dem „Geführten Lernen an Stationen“ (G) einerseits und dem stark schülerzentrierten freien Lernen (S) andererseits erkennen. Der kurzfristige Wissenserwerb war mit didaktischem Begleiter (G, T) höher als ohne. Insgesamt konnte also ein Lernerfolg verzeichnet werden, unabhängig von der Führungsform. Allerdings vermuten wir, dass der kurzfristige Unterschied sich auch mittelfristig ausgewirkt hätte, wenn im Anschluss an den Besuch im Wildpark eine Nachbereitung stattgefunden hätte, was gewöhnlich zum Besuch des außerschulischen Lernorts gehören sollte, jedoch nicht Bestandteil dieser Untersuchung war. Vergleicht man die beiden Ansätze mit didaktischen Begleitern (G, T), bevorzugen wir nach wie vor unser „Geführtes Lernen an Stationen“ (G), da hier die Einbindung konstruktivistischer Phasen möglich ist. Darüber hinaus kann die (zumindest zeitweise) Anwesenheit eines Lehrers in der Rolle des didaktischen Begleiters sicherstellen, dass Disziplin gewahrt wird und Störungen vermieden werden. Um die situationalen Emotionen der Schülerinnen und Schüler mit einbeziehen zu können, beziehungsweise Effekte von situationalen Emotionen auf Umwelteinstellungen oder Wissenserwerb ausschließen zu können, wendeten wir zusätzlich eine Kurzskala zur Erfassung von Interesse, Langeweile und Wohlbefinden an. Diese Skala wurde nur einmalig angewendet, direkt im Anschluss an das Vormittagsprogramm. Wir konnten keine Unterschiede bei den erhobenen situationalen Emotionen finden - weder zwischen den Lernorten Schule und Wildpark noch zwischen den drei verschiedenen Führungsformen (G, T, S), überall zeigten sich hohe Werte für Interesse und Wohlbefinden sowie niedrige Werte für Langeweile. Dieses Ergebnis zeigt für uns die hohe didaktische Qualität der Entwicklung und Durchführung des Programms. (3) Am Nachmittag des Ein-Tages-Programms beschäftigten sich die Kinder weiter mit der Wildkatze, diesmal folgten wir einer anderen Methode der Wissensvermittlung, der „Conceptual Change Theorie“ in Kombination mit komplexerem und gleichzeitig faszinierendem Wissen zum Dämmerungssehen der Katze. Gemäß dem Prinzip der didaktischen Rekonstruktion wurden Wissensinhalte im Rahmen dieser Intervention nicht kontinuierlich erarbeitet wie im Vormittagsprogramm, sondern es fand eine Konfrontation der Schülerinnen und Schüler mit ihren eigenen Schülervorstellungen zum Thema Dämmerungssehen bei Mensch und Katze statt. Diese Vorstellungen wurden vorab in einem offenen Fragebogen erhoben und in drei Themenschwerpunkte gegliedert, die sich anschließend im Fragebogen zur Erhebung des Konzeptwechsels widerspiegelten. Auch dieser Fragebogen wurde zu den eingangs erwähnten drei Testzeitpunkten angewendet. Gemäß der Theorie erwarteten wir im Ankreuzverhalten drei Gruppen: „Conceptual Change“, „Synthetic Models“ sowie „Conceptual Growth“. Darüber hinaus fanden wir zwei weitere Gruppen „Knowledge“ und „Non-addressed Concepts“. Wir stellten fest, dass der Konzeptwechsel der Kinder von der wissenschaftlich nicht korrekten Schülervorstellung hin zur wissenschaftlich korrekten Vorstellung in unserer Intervention nicht gelang, nur punktuell kreuzten wenige Schülerinnen und Schüler das entsprechende Muster an. Auch der Wechsel in den anderen Gruppen hin zur wissenschaftlich korrekten Vorstellung funktionierte kaum. In unserem Fall hatten darüber hinaus je nach Thema nur ein Drittel bis ein Viertel der beteiligten Kinder überhaupt die adressierte Vorstellung, was unserer Meinung nach dazu führt, dass der Großteil der Kinder mit anderen Vorstellungen durch die Anwendung der „Conceptual Change Theorie“ eher verwirrt wurde. Wir vermuten, dass Grundschulkinder der dritten Klasse durch diese Form des Unterrichts überfordert sind.

The original habitat of native European honey bees (\(Apis\) \(mellifera\)) is forest, but currently there is a lack of data about the occurrence of wild honey bee populations in Europe. Prior to being kept by humans in hives, honey bees nested as wild species in hollow trees in temperate forests. However, in the 20th century, intensification of silviculture and agriculture with accompanying losses of nesting sites and depletion of food resources caused population declines in Europe. When the varroa mite (Varroa destructor), an invasive ectoparasite from Asia, was introduced in the late 1970s, wild honey bees were thought to be eradicated in Europe. Nevertheless, sporadic, mostly anecdotal, reports from ornithologists or forest ecologists indicated that honey bee colonies still occupy European forest areas. In my thesis I hypothesize that near-natural deciduous forests may provide sufficient large networks of nesting sites representing refugia for wild-living honey bees. Using two special search techniques, i.e. the tracking of flight routes of honey bee foragers (the “beelining” method) and the inspection of known cavity trees, I collected for the first time data on the occurrence and density of wild-living honey bees in forest areas in Germany (CHAPTER 3). I found wild-living honey bee colonies in the Hainich national park at low densities in two succeeding years. In another forest region, I checked known habitat trees containing black woodpecker cavities for occupation by wild-living honey bee colonies. It turned out that honey bees regularly use these cavities and occur in similar densities in both studied forest regions, independent of the applied detection method. Extrapolating these densities to all German forest areas, I estimate several thousand wild-living colonies in Germany that potentially interact in different ways with the forest environment. I conclude that honey bees regularly colonize forest areas in Germany and that networks of mapped woodpecker cavities offer unique possibilities to study the ecology of wild-living honey bees over several years. While their population status is ambiguous and the density of colonies low, the fact that honey bees can still be found in forests poses questions about food supply in forest environments. Consequently, I investigated the suitability of woodlands as a honey bee foraging habitat (CHAPTER 4). As their native habitat, forests are assumed to provide important pollen and nectar sources for honey bee colonies. However, resource supply might be spatially and temporally restricted and landscape-scale studies in European forest regions are lacking. Therefore, I set up twelve honey bee colonies in observation hives at locations with varying degree of forest cover. Capitalizing on the unique communication behaviour, the waggle dance, I examined the foraging distances and habitat preferences of honey bees over almost an entire foraging season. Moreover, by connecting this decoded dance information with colony weight recordings, I could draw conclusions about the contribution of the different habitat types to honey yield. Foraging distances generally increased with the amount of forest in the surrounding landscape. Yet, forest cover did not have an effect on colony weight. Compared to expectations based on the proportions of different habitats in the surroundings, colonies foraged more frequently in cropland and grasslands than in deciduous and coniferous forests, especially in late summer when pollen foraging in the forest is most difficult. In contrast, colonies used forests for nectar/honeydew foraging in early summer during times of colony weight gain emphasizing forests as a temporarily significant source of carbohydrates. Importantly, my study shows that the ecological and economic value of managed forest as habitat for honey bees and other wild pollinators can be significantly increased by the continuous provision of floral resources, especially for pollen foraging. The density of these wild-living honey bee colonies and their survival is driven by several factors that vary locally, making it crucial to compare results in different regions. Therefore, I investigated a wild-living honey bee population in Galicia in north-western Spain, where colonies were observed to reside in hollow electric poles (CHAPTER 5). The observed colony density only in these poles was almost twice as high as in German forest areas, suggesting generally more suitable resource conditions for the bees in Galicia. Based on morphometric analyses of their wing venation patterns, I assigned the colonies to the native evolutionary lineage (M-lineage) where the particularly threatened subspecies \(Apis\) \(mellifera\) \(iberiensis\) also belongs to. Averaged over two consecutive years, almost half of the colonies survived winter (23 out of 52). Interestingly, semi-natural areas both increased abundance and subsequent colony survival. Colonies surrounded by more semi-natural habitat (and therefore less intensive cropland) had an elevated overwintering probability, indicating that colonies need a certain amount of semi-natural habitat in the landscape to survive. Due to their ease of access these power poles in Galicia are, ideally suited to assess the population demography of wild-living Galician honey bee colonies through a long-term monitoring. In a nutshell, my thesis indicates that honey bees in Europe always existed in the wild. I performed the first survey of wild-living bee density yet done in Germany and Spain. My thesis identifies the landscape as a major factor that compromises winter survival and reports the first data on overwintering rates of wild-living honey bees in Europe. Besides, I established methods to efficiently detect wild-living honey bees in different habitat. While colonies can be found all over Europe, their survival and viability depend on unpolluted, flower rich habitats. The protection of near-natural habitat and of nesting sites is of paramount importance for the conservation of wild-living honey bees in Europe. / Das ursprüngliche Habitat der Westlichen Honigbiene (\(Apis\) \(mellifera\)) ist der Wald, doch derzeit fehlt es an Daten über das Vorkommen von wilden Honigbienenpopulationen in Europa. Bevor die Honigbiene von Menschen in künstlichen Behausungen gehalten wurde, nistete sie in den gemäßigten Breiten in hohlen Bäumen als wild lebende Art. Doch die Intensivierung der Forst- und Landwirtschaft, der damit einhergehende Verlust von Nistplätzen und die Verschlechterung der Nahrungsressourcen führten zu einem Rückgang der Honigbienenpopulationen im 20. Jahrhundert. Nachdem die Varroa-Milbe (Varroa destructor), ein invasiver Ektoparasit, in den späten 1970er-Jahren aus Asien eingeschleppt wurde, nahm man an, dass wilde Honigbienen in Europa ausgestorben seien. Nichtsdestotrotz gaben sporadische, hauptsächlich anekdotische Berichte von Ornithologen oder Waldökologen Anlass zur Vermutung, dass Honigbienenvölker immer noch in europäischen Wäldern zu finden seien. In meiner vorliegenden Dissertation stelle ich die Hypothese auf, dass naturnahe Laubwälder ein ausreichend großes Netz von Nistplätzen bieten und als Zufluchtsorte für wild lebende Honigbienen fungieren können. Mit Hilfe zweier spezieller Suchtechniken – dem Nachverfolgen der Flugrouten von Honigbienen-Sammlerinnen (die ‚Bee-Lining‘-Methode) und der Inspektion bekannter Baumhöhlen – habe ich erstmalig Daten über das Vorkommen und die Populationsdichte von wild lebenden Honigbienen in deutschen Waldgebieten gesammelt (CHAPTER 3). In zwei aufeinanderfolgenden Jahren habe ich wild lebende Honigbienenvölker im Hainich Nationalpark entdeckt, wobei die Populationsdichten gering waren. In einem anderen Waldgebiet habe ich kartierte Habitatbäume mit Höhlen des Schwarzspechts auf ihre Besiedlung mit Honigbienenvölker hin überprüft. Es stellte sich heraus, dass Honigbienen diese Schwarzspechthöhlen regelmäßig nutzen und in ähnlich niedrigen Dichten in beiden untersuchten Waldgebieten vorkommen. Mittels Extrapolation schätze ich die Zahl der wild lebenden Bienenvölker in allen deutschen Waldgebieten auf mehrere Tausend, die auf vielfältige Weise mit der Waldumgebung interagieren können. Zusammenfassend zeigte sich, dass Honigbienen regelmäßig deutsche Waldgebiete bewohnen und dass Daten über kartierte Spechthöhlen eine einmalige Möglichkeit bieten, die Ökologie der Honigbienen als Wildtier mittels eines Langzeitmonitorings zu untersuchen. Auch wenn der Populationsstatus noch ungeklärt und die Populationsdichte gering ist, wirft die Existenz wild lebender Honigbienen Fragen bezüglich der Nahrungsversorgung im Wald auf. Folglich habe ich untersucht, ob eine ausreichende Futterversorgung für Honigbienen in Wäldern gegeben ist (CHAPTER 4). Wälder gelten als der ursprüngliche Lebensraum der Westlichen Honigbiene und man nimmt an, dass sie wichtige Pollen- und Nektarquellen für Honigbienenvölker liefern. Das Nahrungsangebot könnte jedoch räumlich und zeitlich begrenzt sein, wobei hierzu bislang Studien in europäischen Waldregionen fehlen. Daher habe ich zwölf Honigbienenvölker in Beobachtungsstöcken, jeweils an Orten mit unterschiedlichem Waldanteil, aufgestellt. Indem ich mir das einzigartige Kommunikationsverhalten – den Schwänzeltanz – zu Nutzen machte, untersuchte ich Sammeldistanzen und Habitatpräferenzen von Honigbienen über fast eine ganze Bienensaison hinweg. Darüber hinaus konnte ich durch die Verknüpfung der entschlüsselten Tanzinformationen mit Gewichtsaufzeichnungen der Bienenvölker Rückschlüsse auf den Beitrag der verschiedenen Habitattypen zum Honigertrag der Völker ziehen. Die Entfernungen bei der Nahrungssuche nahmen grundsätzlich mit dem Waldanteil in der umgebenden Landschaft zu. Obwohl Bienenvölker, die tiefer im Wald stationiert waren, weiter fliegen mussten, war ihre Gewichtszunahme nicht reduziert. Im Vergleich zu den Erwartungen, die sich aus den flächenmäßigen Anteilen der verschiedenen Habitate in der Umgebung ergeben, sammelten die Völker häufiger in Acker- und Grasland als in Laub- und Nadelwald, wobei der Spätsommer die schwierigste Zeit für die Pollenversorgung im Wald war. Auf die Phase im Frühsommer von Mitte Mai bis Mitte Juli bezogen, in der die Völker an Gewicht zunahmen, wurde der Wald zum Sammeln für Nektar/Honigtau beinahe erwartungsgemäß genutzt. Das unterstreicht die Bedeutung des Waldes als wichtige Quelle für Kohlenhydrate während eines kurzen Zeitraums im Jahr. Meine Untersuchungen zeigen, dass der ökologische und ökonomische Wert von Wirtschaftswald als Lebensraum für Honigbienen und andere Bestäuber durch die kontinuierliche Versorgung von Blütenressourcen, insbesondere in Bezug auf Pollen, erheblich gesteigert werden kann. Die Dichte wild lebender Honigbienenvölker und deren Überleben ist durch mehrere Faktoren bestimmt die lokal variieren, weshalb es äußerst wichtig ist, die Ergebnisse hinsichtlich verschiedener Regionen zu vergleichen. Im Zuge dieser Arbeit habe ich daher zusätzlich noch eine wild lebende Honigbienenpopulation in Galicien im Nordwesten Spaniens untersucht, wo die Bienenvölker in hohlen Strommasten nisteten (CHAPTER 5). Die beobachtete Völkerdichte war allein in diesen Strommasten fast doppelt so hoch wie in deutschen Waldgebieten, was auf grundsätzlich geeignetere Bedingungen für Bienen in Galicien schließen lässt. Anhand morphometrischer Analysen der Flügeläderung habe ich die Bienenvölker der einheimischen Evolutionslinie (M-Linie) zugeordnet, zu der auch die besonders bedrohte Unterart \(Apis\) \(mellifera\) \(iberiensis\) gehört. In zwei aufeinander folgenden Jahren überlebte im Durchschnitt fast die Hälfte der Bienenvölker den Winter (23 von 52). Interessanterweise waren in naturnahen Gebieten sowohl die Häufigkeit als auch das Überleben der Bienenvölker höher. Kolonien, die von mehr naturnahen Lebensräumen (und damit weniger intensiv genutzten Ackerflächen) umgeben waren, wiesen eine höhere Überwinterungswahrscheinlichkeit auf, was darauf hindeutet, dass die Kolonien einen gewissen Anteil an naturnahem Lebensraum in der Landschaft zum Überleben benötigen. Diese Strommasten in Galicien sind aufgrund ihrer leichten Zugänglichkeit ideal geeignet, um die Populationsdemografie der dortigen wild lebenden Honigbienen durch ein Langzeit-Monitoring zu untersuchen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Honigbienen wohl ununterbrochen als wild lebende Spezies in Europa existierten. Im Zuge meiner Doktorarbeit habe ich die erste quantitative Untersuchung wild lebender Honigbienen in Deutschland und Spanien durchgeführt. Meinen Ergebnissen zufolge ist die Landschaft ein entscheidender Faktor, der das Winterüberleben beeinflusst. Zudem beinhaltet meine Arbeit die ersten Daten über Überwinterungsraten von wild lebenden Honigbienen in Europa. Weiters habe ich Methoden entwickelt, um wild lebende Honigbienen in verschiedenen Lebensräumen zuverlässig und schnell zu finden. Alle drei Studien meiner Dissertation betonen, wie wichtig es ist, naturnahe Gebiete für den Schutz von wild lebenden Honigbienen zu erhalten. Zwar sind wild lebende Bienenvölker überall in Europa zu finden, doch ihre Überlebensfähigkeit hängt von blütenreichen, nicht mit Pestiziden belasteten Lebensräumen ab. Der Schutz von Lebensräumen und Nistplätzen ist für die Erhaltung der wild lebenden Honigbienen in Europa von größter Bedeutung.

Honeybees are among the few animals that rely on eusociality to survive. While the task of queen and drones is only reproduction, all other tasks are accomplished by sterile female worker bees. Different tasks are mostly divided by worker bees of different ages (temporal polyethism). Young honeybees perform tasks inside the hive like cleaning and nursing. Older honeybees work at the periphery of the nest and fulfill tasks like guarding the hive entrance. The oldest honeybees eventually leave the hive to forage for resources until they die. However, uncontrollable circumstances might force the colony to adapt or perish. For example, the introduced Varroa destructor mite or the deformed wing virus might erase a lot of in-hive bees. On the other hand, environmental events might kill a lot of foragers, leaving the colony with no new food intake. Therefore, adaptability of task allocation must be a priority for a honeybee colony. In my dissertation, I employed a wide range of behavioral, molecular biological and analytical techniques to unravel the underlying molecular and physiological mechanisms of the honeybee division of labor, especially in conjunction with honeybee malnourishment. The genes AmOARα1, AmTAR1, Amfor and vitellogenin have long been implied to be important for the transition from in-hive tasks to foraging. I have studied in detail expression of all of these genes during the transition from nursing to foraging to understand how their expression patterns change during this important phase of life. My focus lay on gene expression in the honeybee brain and fat body. I found an increase in the AmOARα1 and the Amforα mRNA expression with the transition from in-hive tasks to foraging and a decrease in expression of the other genes in both tissues. Interestingly, I found the opposite pattern of the AmOARα1 and AmTAR1 mRNA expression in the honeybee fat body during orientation flights. Furthermore, I closely observed juvenile hormone titers and triglyceride levels during this crucial time. Juvenile hormone titers increased with the transition from in-hive tasks to foraging and triglyceride levels decreased. Furthermore, in-hive bees and foragers also differ on a behavioral and physiological level. For example, foragers are more responsive towards light and sucrose. I proposed that modulation via biogenic amines, especially via octopamine and tyramine, can increase or decrease the responsiveness of honeybees. For that purpose, in-hive bees and foragers were injected with both biogenic amines and the receptor response was quantified 1 using electroretinography. In addition, I studied the behavioral response of the bees to light using a phototaxis assay. Injecting octopamine increased the receptor response and tyramine decreased it. Also, both groups of honeybees showed an increased phototactic response when injected with octopamine and a decreased response when injected with tyramine, independent of locomotion. Additionally, nutrition has long been implied to be a driver for division of labor. Undernourished honeybees are known to speed up their transition to foragers, possibly to cope with the missing resources. Furthermore, larval undernourishment has also been implied to speed up the transition from in-hive bees to foragers, due to increasing levels of juvenile hormone titers in adult honeybees after larval starvation. Therefore, I reared honeybees in-vitro to compare the hatched adult bees of starved and overfed larvae to bees reared under the standard in-vitro rearing diet. However, first I had to investigate whether the in-vitro rearing method affects adult honeybees. I showed effects of in-vitro rearing on behavior, with in-vitro reared honeybees foraging earlier and for a shorter time than hive reared honeybees. Yet, nursing behavior was unaffected. Afterwards, I investigated the effects of different larval diets on adult honeybee workers. I found no effects of malnourishment on behavioral or physiological factors besides a difference in weight. Honeybee weight increased with increasing amounts of larval food, but the effect seemed to vanish after a week. These results show the complexity and adaptability of the honeybee division of labor. They show the importance of the biogenic amines octopamine and tyramine and of the corresponding receptors AmOARα1 and AmTAR1 in modulating the transition from inhive bees to foragers. Furthermore, they show that in-vitro rearing has no effects on nursing behavior, but that it speeds up the transition from nursing to foraging, showing strong similarities to effects of larval pollen undernourishment. However, larval malnourishment showed almost no effects on honeybee task allocation or physiology. It seems that larval malnourishment can be easily compensated during the early lifetime of adult honeybees. / Honigbienen gehören zu den wenigen Spezies, die in eusozialen Gemeinschaften leben. Die eierlegende Königin und die männlichen Drohnen dienen nur der Fortpflanzung. Alle anderen Arbeiten von den sterilen Arbeiterinnen ausgeführt werden. Die Arbeitsteilung wird meistens anhand des Alters der Bienen organisiert. Junge Arbeiterinnen bleiben im Inneren der Kolonie und führen beispielsweise Putzarbeiten und Ammentätigkeiten aus. Mit zunehmendem Alter verlagern sich ihre Tätigkeiten immer mehr in Richtung des Nestausgangs wo sie, unteranderem als Wächterbienen, den Stockeingang bewachen. Die ältesten Honigbienen verlassen das Nest, um Honig, Pollen, Wasser oder Propolis zu sammeln, bis sie am Ende sterben. Allerdings können unvorhersehbare Ereignisse dazu führen, dass sich die Kolonie anpassen muss, um nicht unterzugehen. Krankheiten wie der Flügeldeformationsvirus oder die, durch den Menschen eingeführte, Varroa destructor Milbe können auf einen Schlag eine große Zahl an Bienen auslöschen. Des Weiteren können beispielsweise starke Unwetter dafür sorgen, dass etliche Sammlerinnen auf ihrem Sammelflug sterben und die Kolonie ohne neuen Nektar oder Pollen zurückgelassen wird. Es liegt auf der Hand, dass eine starre Arbeitsverteilung nicht ausreicht, um solchen Umständen entgegenzuwirken und, dass eine gewisse Flexibilität notwendig ist. In meiner Dissertation habe ich eine weitreichende Anzahl an verhaltensbiologischen und molekularbiologischen Techniken verwendet, um die molekularen und physiologischen Mechanismen der Arbeitsteilung bei Honigbienen aufzuklären, vor allem im Bezug auf den Übergang von Ammenbienen zu Sammlerinnen. Es ist seit langer Zeit bekannt, dass die Gene AmOARα1, AmTAR1, Amfor und Vitellogenin beim Übergang von Ammenbienen zu Sammlerinnen von zentraler Bedeutung sind. Deshalb habe ich die Expression dieser Gene, sowohl im Gehirn als auch im Fettkörper, in genau diesem Zusammenhang betrachtet und die unterschiedlichen Veränderungen der Expressionsmuster während dieser wichtigen Phase im Leben einer Honigbiene analysiert. Ich konnte zeigen, dass sowohl die mRNA Expression des AmOARα1 und des Amforα beim Übergang von Ammenbienen zu Sammlerinnen anstieg, während die Expression der anderen Kandidatengene im gleichen Zeitraum sowohl im Gehirn als auch im Fettkörper abfiel. Interessanterweise zeigten die Expressionsmuster des AmOARα1 und des Am3 TAR1, während der Orientierungsflüge, genau in die entgegengesetzte Richtung. Zusätzlich habe ich mir bei denselben Bienen auch den Juvenilhormongehalt in der Hämolymphe und die Menge an Triglyceriden im Fettkörper angeschaut. Der Juvenilhormongehalt nahm schlagartig zu, als die Bienen mit dem Sammeln begannen. Die Menge an Triglyceriden nahm allerdings von Ammenbienen, über Bienen während des Orientierungsfluges zu Sammlerinnen konstant ab. Des Weiteren war bereits bekannt, dass sich Ammenbienen und Sammlerinnen nicht nur auf genetischer, sondern auch auf verhaltensbiologischer und physiologischer Ebene voneinander unterscheiden. Zum Beispiel sind Sammlerinnen empfindlicher für Licht und Saccharose. Ich stellte die Hypothese auf, dass die Empfindlichkeit von Honigbienen für solche Schwellen durch biogene Amine, insbesondere Oktopamin und Tyramin, moduliert werden kann. Oktopamin sollte die Empfindlichkeit von Bienen erhöhen, wohingegen Tyramin diese verringern sollte. Hierfür injizierte ich Stockbienen und Sammlerinnen beide biogenen Amine und analysierte die Rezeptorantwort mit einem Elektroretinogramm (ERG) und die Lichtempfindlichkeit in einer Phototaxisarena. Oktopamininjektion führte dazu, dass die Rezeptorantwort im ERG erhöht wurde und dass beide Gruppen eine erhöhte Lichtempfindlichkeit aufwiesen. Tyramin hatte in beiden Experimenten genau den gegenteiligen Effekt. Allerdings kann der Ammen-Sammlerinnen-Übergang nicht nur durch biogene Amine moduliert werden, auch die Ernährung hat einen großen Einfluss. Zum Beispiel fangen unterernährte Honigbienen eher an zu sammeln als satte Honigbienen. Des Weiteren sollte auch die larvale Unterernährung bereits einen Einfluss auf die spätere Arbeitsteilung haben, da man bei Arbeiterinnen, die im Larvenstadium bereits unterernährt waren, eine erhöhte Menge an Juvenilhormon festgestellt hatte. Dies sieht man auch beim Übergang von Ammenbienen zu Sammlerinnen. Deshalb nutzte ich eine Methode zur artifiziellen Aufzucht von Honigbienen, um die Standarddiät, die diese normalerweise erhalten, zu variieren. Allerdings musste ich zuerst den Effekt der in-vitro Aufzucht auf im Stock aufgezogene Honigbienen untersuchen. Ich konnte zeigen, dass die artifizielle Aufzucht das Sammelverhalten erwachsener Honigbienen signifikant beeinflusste, während das Ammenverhalten der in-vitro aufgezogenen Bienen nicht beeinflusst wurde. Artifiziell aufgezogene Honigbienen begannen, im Vergleich zu normalen Bienen, früher zu sammeln und sammelten für eine kürzere Zeit. Danach zog ich unterernährte, normal ernährte und überfütterte Honigbienen in-vitro 4 auf. Ich fand Unterschiede im Gewicht zwischen den Behandlungsgruppen. Unterernährte Bienen waren die leichtesten und überfütterte Bienen wogen am meisten. Dieser Unterschied verschwand aber über die Zeit. Des Weiteren konnte ich keinen Einfluss der Ernährung auf das Ammenverhalten oder das Sammelverhalten zeigen. Dieser Ergebnisse zeigen sowohl die Komplexität als auch das Anpassungsvermögen der Arbeitsteilung von Honigbienen. Sie zeigen, dass sowohl die beiden biogenen Amine Oktopamin und Tyramin, als auch die dazugehörigen Rezeptoren AmOARα1 und AmTAR1 bei der Modulation des Ammen-Sammlerinnen-Übergangs eine große Rolle spielen. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse des Vergleichs von artifiziell und im Stock aufgezogenen Bienen, starke Gemeinsamkeiten zu einer larvalen Unterernährung mit Pollen. Jedoch scheint eine allgemeine larvale Unterernährung kaum einen Effekt auf den AmmenSammlerinnen-Übergang zu haben. Diese scheint während der ersten Lebenstage von Honigbienen relativ leicht kompensiert werden zu können.

Leaf-cutting ants have a highly developed thermal sense which the insects use to regulate the own body temperature and also to optimize brood and fungus development. Apart from the already described temperature guided behaviors inside the nest it is unknown to what extent the ants may use their thermal sense outside the nest. As part of the present thesis, the question was addressed whether leaf-cutting ants (Atta vollenweideri) are able to learn the position of a warm object as landmark for orientation during foraging. Using absolute conditioning, it was shown that ten training trials are sufficient to elicit the association be-tween food reward and the temperature stimulus. In the test situation (without reward) a significantly higher amount of ants preferred the heated site compared to the unheated con-trol. Importantly, thermal radiation alone was sufficient to establish the learned association and served as orientation cue during the test situation (chapter IV). Based on the experi-mental design used in the previous chapter, the localization of thermosensitive neurons, which detect the underlying thermal stimuli, is restricted to the head or the antennae of the ants. The antennal sensillum coeloconicum is a potential candidate to detect the thermal stimuli during the orientation behavior. In chapter V the sensillum coeloconicum of Atta vollenweideri was investigated concerning its gross morphology, fine-structure and the phy-siology of the associated thermosensitive neuron. The sensillum is predominantly located on the apical antennal segment (antennal tip) where around 12 sensilla are clustered, and it has a peg-in-pit morphology with a double walled, multiporous peg. The sensory peg is deeply embedded in a cuticular pit, connected to the environment only by a tiny aperture. The sen-sillum houses three receptor neurons of which one is thermosensitive whereas the sensory modality of the other two neurons remains to be shown. Upon stimulation with a drop in temperature, the thermosensitve neuron responds with a phasic-tonic increase in neuronal activity (cold-sensitive neuron) and shows rapid adaptation to prolonged stimulation. In ad-dition, it is shown that thermal radiation is an effective stimulus for the thermosensitive neuron. This is the first evidence that sensilla coeloconica play an important role during the thermal orientation behavior described in chapter IV. During the test situation of the classic-al conditioning paradigm, the ants showed rapid antennal movements, indicating that they scan their environment in order to detect the heated object. Rapid antennal movements will result in rapid discontinuities of thermal radiation that re-quire thermosensitive neurons with outstanding sensitivity and high temporal resolution. In Chapter VI the question was addressed whether the thermosensitive neuron of the sensilla coeloconica fulfils these preconditions. Extracellular recordings revealed that the neuron is extremely sensitive to temperature transients and that, due to the response dynamics, an estimated stimulus frequency of up to 5 Hz can be resolved by the neuron. Already a tem-perature increase of only 0.005 °C leads to a pronounced response of the thermosensitive neuron. Through sensory adaptation, the sensitivity to temperature transients is maintained over a wide range of ambient temperatures. The discovered extreme sensitivity, the high temporal resolution and the pronounced adaptation abilities are further evidence support-ing the idea that sensilla coeloconica receive information of the thermal environment, which the ants may use for orientation. In order to understand how the ants use their thermal environment for orientation, it is ne-cessary to know where and how thermal information is processed in their central nervous system. In Chapter VII the question is addressed where in the brain the thermal information, specifically received by the thermosensitive neuron of sensilla coeloconica, is represented. By selectively staining single sensilla coeloconica, the axons of the receptor neurons could be tracked into the antennal lobe of Atta vollenweideri workers. Each of the three axons termi-nated in a single functional unit (glomerulus) of the antennal lobe. Two of the innervated glomeruli were adjacent to each other and are located lateral, while the third one was clear-ly separate and located medial in the antennal lobe. Using two-photon Ca2+ imaging of an-tennal lobe projection neurons, the general representation of thermal information in the antennal lobe was studied. In 11 investigated antennal lobes up to six different glomeruli responded to temperature stimulation in a single specimen. Both, warm- and cold-sensitive glomeruli could be identified. All thermosensitive glomeruli were located in the medial half of the antennal lobe. Based on the correlative evidence of the general representation of thermal information and the results from the single sensilla stainings, it is assumed that thermal information received by sensilla coeloconica is processed in the medial of the three target glomeruli. This part of the thesis shows the important role of the antennal lobe in temperature processing and links one specific thermosensitive neuron to its target region (a single glomerulus). In chapter V it was shown that the sensilla coeloconica are clustered at the antennal tip and have an extraordinary peg-in-pit morphology. In the last chapter of this thesis (Chapter VIII) the question is addressed whether the morphology of the sensilla coeloconica predicts the receptive field of the thermosensitive neuron during the detection of thermal radiation. The sensory pegs of all sensilla coeloconica in the apical cluster have a similar orientation, which was not constraint by the shape of the antennal tip where the cluster is located. This finding indicates that the sensilla coeloconica function as a single unit. Finally the hypothesis was tested whether a single sensillum could be direction sensitive to thermal radiation based on its eye-catching morphology. By stimulating the thermosensitive neuron from various angles around the sensillum this indeed could be shown. This is the last and most significant evi-dence that the sensilla coeloconica may be adapted to detect spatially distributed heated objects in the environment during the thermal landmark orientation of ants. / Blattschneiderameisen besitzen einen hochgradig entwickelten Temperatursinn, den sie hauptsächlich zur Regulation ihrer Körpertemperatur, aber auch zur Optimierung der Brut- und Pilzentwicklung einsetzen. Abgesehen von temperaturgesteuerten Verhaltensweisen innerhalb des Nests ist nicht bekannt, ob die Tiere ihren Temperatursinn auch außerhalb des Nests einsetzen können. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird der Frage nachgegan-gen, ob Blattschneiderameisen (Atta vollenweideri) die Position eines warmen Objektes de-tektieren können und ob sie das Objekt anschließend als erlernte Landmarke zur Orientie-rung während des Furagierens nutzen können. Mit Hilfe eines absoluten Konditionierungs-paradigmas konnte gezeigt werden, dass nach zehn Trainingsdurchläufen die Assoziation zwischen Futter und einem thermischem Stimulus von den Tieren gebildet wird. In der unbe-lohnten Testsituation entscheiden sich die signifikant höhere Anzahl der Tiere für die er-wärmte Seite. Alleine die thermische Strahlung des erwärmten Körpers ist bereits ausrei-chend, um die Assoziation zu bilden und während des Tests als Orientierungssignal zu dienen (Kapitel IV). Durch die Art und Weise der Durchführung des Experiments im vorangegangenen Kapitel, konnte der Ort, an dem sich die nötigen thermosensitiven Neurone befinden, auf den Kopf bzw. die Antennen der Tiere beschränkt werden. Aufgrund ihrer Position auf den Antennen gelten die Sensilla coeloconica als potentielle Kandidaten für die Detektion der notwendigen Stimuli während des thermischen Orientierungsverhaltens. In Kapitel V dieser Arbeit wird das Sensillum coeloconicum in Bezug auf seine Morphologie, seine Ultrastruktur und die Physiologie des assoziierten thermosensitiven Neurons untersucht. Sensilla coeloconica be-finden sich hauptsächlich auf dem letzen Antennensegment, der Antennenspitze, in einer Gruppe von bis zu 12 einzelnen Sensillen. Morphologisch kann das Sensillum als Grubensensillum klassifiziert werden und es enthält einem doppelwandigen Zapfen, der von zahlreichen Poren durchzogen ist. Der Zapfen ist tief in eine kutikuläre Grube eingelassen und nur über eine winzige Apertur mit der Umwelt verbunden. Das Sensillum beherbergt drei Rezeptorneurone, von denen eines thermosensitiv ist, während die sensorische Modali-tät der anderen beiden Neurone bis auf weiteres unklar ist. Als Antwort auf eine Abnahme in der Stimulustemperatur generiert das thermosensitive Neuron eine phasisch-tonische Erhö-hung der neuronalen Aktivität (kältesensitives Neuron) und adaptiert sehr schnell an anhaltende Stimulationen. Zusätzlich kann gezeigt werden, dass thermische Strahlung ein wirksa-mer Stimulus für das thermosensitive Neuron ist. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind ein erster Hinweis darauf, dass die Sensilla coeloconica eine wichtige Rolle während des thermischen Orientierungsverhaltens spielen. Bei der klassischen Konditionierung wurden schnelle Antennenbewegungen bei den Ameisen festgestellt, die sich in der Testsituation zwischen dem warmen Objekt und dem Kontrollob-jekt entscheiden mussten. Diese schnellen Bewegungen könnten bedeuten, dass die Tiere Ihre Umgebung nach dem konditionierten warmen Objekt absuchen. Solche schnellen An-tennenbewegungen führen zu schnellen Temperaturänderungen und die Detektion dieser Stimuli setzt thermosensitive Neurone mit besonderer Sensitivität und erhöhtem zeitlichen Auflösungsvermögen voraus. In Kapitel VI wird untersucht, ob das thermosensitive Neuron der Sensilla coeloconica diese Voraussetzungen erfüllt. Extrazelluläre Ableitungen zeigen, dass das Neuron extrem sensitiv auf Temperaturänderungen reagiert und dass aufgrund der Antwortdynamik Stimulationsfrequenzen von bis zu fünf Hertz aufgelöst werden können. Schon eine Temperaturänderung von 0.005 °C führt zu einer ausgeprägten Antwort des thermosensitiven Neurons. Durch sensorische Adaption bleibt diese erhöhte Sensitivität über einen großen Umgebungstemperaturbereich erhalten. Die außergewöhnliche Sensitivi-tät, die hohe zeitliche Auflösung sowie die Adaptionsfähigkeit des thermosensitiven Neurons sind weitere Hinweise darauf, dass die Sensilla coeloconica in der Lage sind Stimuli zu rezi-pieren, welche zur thermischen Orientierung genutzt werden könnten. Um zu verstehen, wie sich die Tiere anhand ihrer thermischen Umwelt orientieren, ist es nötig zu wissen, wo im Zentralnervensystem die thermische Information prozessiert wird. In Kapitel VII wird analysiert, in welchem Bereich des Gehirns die thermische Information der Sensilla coeloconica repräsentiert ist. Mittels selektiver Färbung einzelner Sensilla coeloconica können die Axone der Rezeptorneurone im Gehirn verfolgt werden. Jedes der drei Axone endet in jeweils einer funktionellen Einheit (Glomerulus) im Antennallobus. Zwei der innervierten Glomeruli sind direkt benachbart und liegen im lateralen Teil des Antennallobus während der dritte Glomerulus im medialen Bereich zu finden ist. Mit Hilfe von zwei-Photonen Ca2+ Imaging der Projektionsneurone wurde die Repräsentation von thermischer Information im Antennallobus untersucht. In 11 untersuchten Antennalloben antworten bis zu sechs einzelne Glomeruli auf die Temperaturstimulation. Sowohl warm- als auch kalt-sensitive Glomeruli konnten identifiziert werden. Alle thermosensitiven Glomeruli tende Stimulationen. Zusätzlich kann gezeigt werden, dass thermische Strahlung ein wirksa-mer Stimulus für das thermosensitive Neuron ist. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind ein erster Hinweis darauf, dass die Sensilla coeloconica eine wichtige Rolle während des thermischen Orientierungsverhaltens spielen. Bei der klassischen Konditionierung wurden schnelle Antennenbewegungen bei den Ameisen festgestellt, die sich in der Testsituation zwischen dem warmen Objekt und dem Kontrollob-jekt entscheiden mussten. Diese schnellen Bewegungen könnten bedeuten, dass die Tiere Ihre Umgebung nach dem konditionierten warmen Objekt absuchen. Solche schnellen An-tennenbewegungen führen zu schnellen Temperaturänderungen und die Detektion dieser Stimuli setzt thermosensitive Neurone mit besonderer Sensitivität und erhöhtem zeitlichen Auflösungsvermögen voraus. In Kapitel VI wird untersucht, ob das thermosensitive Neuron der Sensilla coeloconica diese Voraussetzungen erfüllt. Extrazelluläre Ableitungen zeigen, dass das Neuron extrem sensitiv auf Temperaturänderungen reagiert und dass aufgrund der Antwortdynamik Stimulationsfrequenzen von bis zu fünf Hertz aufgelöst werden können. Schon eine Temperaturänderung von 0.005 °C führt zu einer ausgeprägten Antwort des thermosensitiven Neurons. Durch sensorische Adaption bleibt diese erhöhte Sensitivität über einen großen Umgebungstemperaturbereich erhalten. Die außergewöhnliche Sensitivi-tät, die hohe zeitliche Auflösung sowie die Adaptionsfähigkeit des thermosensitiven Neurons sind weitere Hinweise darauf, dass die Sensilla coeloconica in der Lage sind Stimuli zu rezipieren, welche zur thermischen Orientierung genutzt werden könnten.