Beitrag zur Klärung des Artstatus von goodeniana und 165

Entomologie heute 20 (2008): 165-171

Beitrag zur Klärung des Artstatus von (Kirby, 1802) und Nomada succincta Panzer, 1798 (, )

Contribution to the Clarification of the Species Status of Nomada goodeniana (Kirby, 1802) and Nomada succincta Panzer, 1798 (Hymenoptera, Apidae)

OLAF DIESTELHORST & KLAUS LUNAU

Zusammenfassung: Die beiden Nomada-Arten, N. goodeniana (Kirby, 1802) und N. succincta Panzer, 1798, lassen sich morphologisch nur anhand farblicher Merkmale unterscheiden und wer- den von manchen Autoren synonymisiert. Mittels eines molekularen Markers (CO1) konnten die in dieser Studie untersuchten Exemplare aus verschiedenen Regionen in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz eindeutig getrennt werden; auch so genannte Übergangsformen ließen sich ein- deutig einer der beiden Arten zuordnen. Aufbauend auf diese Unterscheidung nach Sequenzmerk- malen gelang es, anhand von Fotos von den für die Determination wichtigen Körperpartien proble- matische Fälle besser zuzuordnen.

Schlüsselwörter: Nomada goodeniana, Nomada succincta, DNA, CO1, Artstatus

Summary: The two Nomada species, N. goodeniana (Kirby, 1802) and N. succincta Panzer, 1798, can morphologically only be distinguished by differences in their colouration. Some authors treat them as a single species and synonymise species names. In this study specimens of the two species found in different places in North Rhine-Westfalia and Rhineland-Palatinate were clearly separated using a molecular marker (CO1), including so-called transitional forms. Based on the distinction of the two species according to molecular sequence data, some important morphological distinguishing characters represented by photos were more helpful to determine problematic cases.

Key words: Nomada goodeniana, Nomada succincta, DNA, CO1, species status

1. Einleitung Während manche Autoren angeben, sie könn- ten alle untersuchten Tiere eindeutig einer der Die nah verwandten Wespenbienen (Nomadi- beiden Arten zuordnen (KUHLMANN 1997; nae; Anthophoridae; Hymenoptera), Nomada SCHWARZ et al. 1996; WESTRICH 1990), hatten goodeniana (Kirby, 1802) und Nomada succincta wir in eigenen Fängen einige Tiere, die sich Panzer, 1798, lassen sich nur anhand farblicher mit der Bestimmungsliteratur nicht eindeu- Merkmale voneinander trennen und werden tig zuordnen ließen und als so genannte von einigen Autoren synonymisiert (CELARY Übergangsformen gelten mussten. AMIET et 1995). Zur Determination werden entweder der al. (2007) schreiben, dass sich die Weibchen Schlüssel von STOECKHERT (1930) oder die illu- der beiden Arten nicht immer eindeutig tren- strierten Bestimmungstabellen von SCHEUCHL nen lassen und in ihrer Zeichnung variieren. (2000), welche auf dem Schlüssel von STOECK- Um morphologisch nicht eindeutig unter- HERT basieren, benutzt. Neu ist ein Bestim- scheidbare Arten voneinander abzutrennen, mungsschlüssel von AMIET et al. 2007. bietet sich eine Sequenzierung der mitochon-

Entomologie heute 20 (2008) 166 OLAF DIESTELHORST & KLAUS LUNAU drialen DNA an (FOLMER et al. 1994; HEBERT extB) von SCHULMEISTER (2003) unter den dort et al. 2003). Bei der Rekonstruktion einer angegebenen Bedingungen mit einem Ep- Phylogenie verschiedener europäischer Noma- pendorf Mastercycler gradient durchgeführt. da-Arten anhand von mitochondrialen DNA- Das PCR-Produkt wurde mit einem QIA- Sequenzen (CO1) ließen sich die Schwester- quick® PCR Purification Kit (Qiagen) aufge- arten N. fucata Panzer, 1798 und N. bifasciata reinigt. Die Sequenzierungen erfolgten im Olivier, 1811 und die ebenfalls zur bifasciata- BMFZ der Heinrich-Heine-Universität Düs- Gruppe (ALEXANDER & SCHWARZ 1994) ge- seldorf mit einem Applied Bio Systems hörenden Arten N. goodeniana und N. succincta 3130XL Genetic Analyzer. Das Alignment eindeutig voneinander trennen (DIESTEL- erfolgte mit dem Programm BioEdit (Versi- HORST unveröff.). Die hier berücksichtigten on 7.0.5.3) (HALL 1999), weitere phylogeneti- DNA-Sequenzen der vier Arten sind in der sche und molekulare Analysen wurden mit Genbank (www.ncbi.nlm.nih.gov) mit den MEGA Version 3.1 (KUMAR et al. 2004) Nummern EU678365-678368 hinterlegt. durchgeführt Von den für die Determination wichtigen 2. Material und Methoden Körperpartien (Kopf, Abdomen und Beine) der untersuchten Tiere wurden mit einem Von insgesamt 14 Weibchen der Arten No- Binokular (ZEISS Stemi SV 11) und einer mada goodeniana und Nomada succincta von ver- mit einem Adapter montierten Digitalkame- schiedenen Fundorten in Nordrhein-West- ra (Nikon Coolpix 4500) Farbaufnahmen falen (NRW) und Rheinland-Pfalz (RLP) gemacht. Es wurden der Kopf in Frontalan- wurde die DNA extrahiert und ein 390 Ba- sicht, die Oberseite des Abdomens, die Un- senpaare langes Teilstück der mitochondria- terseite des Abdomens, die Vorderseite der len DNA (CO1) sequenziert (Tab. 1). Hintertibien und die Rückseite der Hinterti- Zur DNA-Gewinnung wurden Teile der bien fotografiert. Thoraxmuskulatur mit einem DNeasy® Die verwendeten Tiere stammen aus der Blood & Tissue Kit (Qiagen) nach Herstell- Sammlung von O. DIESTELHORST, Düsseldorf erprotokoll extrahiert. Eine PCR wurde mit und von M. SCHINDLER, Bonn. Alle Tiere den Primern (CO1 hco extA und CO1 hco waren genadelt und getrocknet und wurden

Tab. 1: Fund- und Registrie- rungsdaten der untersuchten Exemplare von Nomada. Tab. 1: Collection and regi- stration data of the exami- ned specimens of Nomada. Beitrag zur Klärung des Artstatus von Nomada goodeniana und Nomada succincta 167 mit dem Schlüssel von SCHEUCHL (2000) vor- Bei der Analyse der farblichen Merkmale wurde determiniert. Für die Untersuchung wurden bei den untersuchten N. goodeniana-&& (n = 9) solche Tiere, die nach den Bestimmungsmerk- eine größere Variationsbreite als bei den N. suc- malen eindeutig einer der beiden Formen cincta-&& (n = 5) festgestellt (s. Abb. 2, 3). zugeordnet werden konnten, und so genannte Übergangsformen ausgewählt. 4. Diskussion

3. Ergebnisse Die PCR-Analyse erbrachte keine Variabilität in der Sequenz innerhalb der beiden unter- Alle Sequenzen konnten bei der Auswertung suchten Arten sowie deutliche und konstante einer der beiden bereits vorhandenen Ver- Unterschiede zwischen den beiden Arten. gleichssequenzen zugeordnet werden. Acht Aufgrund dieses Ergebnisses konnte die Fra- Tiere hatten eindeutig die für Nomada goodenia- ge, Nomada goodeniana und Nomada succincta zu na typische Basenabfolge, die restlichen vier trennen und kritische Exemplare zuzuordnen, Tiere unterschieden sich ebenfalls nicht in ih- eindeutig gelöst werden. Die Hypothese, dass rer Sequenz und konnten Nomada succincta es sich bei N. goodeniana und N. succincta um zugeordnet werden (Abb. 1). Beide Arten zwei Biospezies (Biospezies sensu MAYR 1963) unterscheiden sich konstant an zehn Positio- handelt, wird ebenfalls gestützt. Zur weiteren nen in dem untersuchten Sequenzabschnitt. Klärung dieser Annahme könnten verhaltens- Alle so genannten Übergangsformen, die sich biologische Untersuchungen beitragen. mit der Bestimmungstabelle nicht eindeutig Betrachtet man die in Tabelle 2 aufgeführten zuordnen ließen, darunter insbesondere und nach STOECKHERT (1930) für die Artunter- good-I, good-D und good-G gehörten nach scheidung relevanten Merkmale, so war beson- Sequenzmerkmalen zu N. goodeniana (Abb. ders die Ausdehnung der Gelbfärbung von 2). Diejenigen Exemplare, die vorher eindeu- Clypeus und Wangen im Gesicht und der Un- tig determiniert werden konnten, stimmten terseite des Fühlerschaftes sowie die Färbung auch nach ihren Sequenzmerkmalen mit dem der Beine nicht immer eindeutig einer der bei- erwarteten Ergebnis überein. den Arten zuzuordnen. Die von STOECKHERT

Abb. 1: Neighbour Joining Tree (390 Bp) von neun Nomada goodeniana && und fünf N. succincta &&, mit N. bifasciata und N. fucata als Außengruppe. Fig. 1: Neighbour Joining Tree (390 Bp) of 9 Nomada goodeniana && and 5 N. succincta &&, with N. bifasciata and N. fucata as out- group.

Entomologie heute 20 (2008) 168 OLAF DIESTELHORST & KLAUS LUNAU

(1930) und SCHEUCHL (2000) angegebenen Un- N. goodeniana. Alle in dieser Studie untersuch- terschiede in der Körpergröße, nach denen N. ten Tiere hatten Wangenflecken; bei N. succincta succincta eher etwas kleiner (10-12 mm) und N. waren sie auch immer groß und breit (Abb. 3) goodeniana meist größer ist (10-14 mm), wurde wie von STOECKHERT (1930) angegeben; bei N. aufgrund der wenigen untersuchten Exempla- goodeniana waren allerdings bei den Exemplaren re hier nicht berücksichtigt. Bei AMIET et al. good-B, good-C, good-D, good-G und good- (2007) wird bei den Weibchen beider Arten 10- I (Abb. 2) die Wangenflecken zumindest nicht 13 mm als Größe angegeben. schmal. Der Clypeus soll nach STOECKHERT (1930) bei Die Färbung der Rückseite des Fühlerschaf- N. succincta „fast immer ganz gelb“ sein, wäh- tes und der Fühlergeißel ließ bei den hier rend er bei N. goodeniana ganz schwarz oder untersuchten Weibchen keine Trennung zu. nur am Vorderrand gelb oder rostrot ist. Der Schaft war hinten immer schwarz und AMIET et al. (2007) geben für N. succincta eine oft auch das erste und zweite Geißelglied. ausgedehnte Gelbfärbung und bei N. goo- Die Unterseite des Fühlerschaftes wird von deniana eine rote oder gelbe Färbung nur am STOECKHERT (1930) als ein wichtiges Kriteri- Vorderrand des Clypeus an. Die Möglichkeit um zur Unterscheidung der beiden Arten eines vollständig schwarzen Clypeus bei N. angegeben (Tab. 2). Bei N. goodeniana soll er goodeniana erwähnen sie nicht. „unten niemals gelb“ sein. Bei dem N. goo- Bei den untersuchten Tieren ist der Clypeus deniana zugeordnetem Exemplar good-D nur bei succ-M (Abb. 3) ganz gelb; alle N. suc- (Abb. 2) ist er allerdings zumindest teilweise cincta besitzen einen deutlichen gelben Fleck gelb und ähnlich dem N. succincta zugeord- auf dem Clypeus. Bei N. goodeniana würde man netem Exemplar succ-O (Abb. 3), so dass good-D (Abb. 2), aufgrund der ausgedehnten hier Verwechslungsmöglichkeiten bestehen. Gelbfärbung des Clypeus, nach diesem Krite- Das konstanteste und bei allen hier unter- rium nur schwer zuordnen können. suchten Tieren auftretende Unterscheidungs- Das Unterscheidungsmerkmal „Wangenfle- merkmal war die ausgedehnte Gelbfärbung cken“ beschreibt STOECKHERT (1930) als „groß der Tergite und Sternite bei N. succincta oder, und breit“ bei N. succincta und, „wenn über- mit der Beschreibung von STOECKHERT haupt vorhanden, nur klein und schmal“ bei (1930), die unterschiedliche Breite der gelben

Tab. 2: Merkmale zur Unterscheidung von Nomada goodeniana && und N. succincta && nach STOECK- HERT (1930). Tab. 2: Distinguishing characters for Nomada goodeniana && and N. succincta && after STOECKHERT (1930). Beitrag zur Klärung des Artstatus von Nomada goodeniana und Nomada succincta 169

Abb. 2: Vergleich der Farbzeichnungen der als Nomada goodeniana gruppierten Tiere. Fig. 2: Comparison of colour characters of the specimen classified as Nomada goodeniana.

Entomologie heute 20 (2008) 170 OLAF DIESTELHORST & KLAUS LUNAU

Abb. 3: Vergleich der Farbzeichnungen der als Nomada succincta gruppierten Tiere. Fig. 3: Comparison of colour characters of the specimen classified as Nomada succincta.

Hinterleibsbinden (N. succincta – sehr breit, bei N. succincta überwiegend gelben Beinen N. goodeniana – „schmäler“). AMIET et al. auf. Auffallend bei N. succincta (Abb. 3) ist (2007) beschreiben treffend einen eher schwar- ein distal auf der Innenseite der Hintertibi- zen Gesamteindruck der Tergite bei N. goo- en liegender, länglicher und proximal spitz deniana und einen mehr gelben Gesamtein- zulaufender rötlicher oder schwarzer Be- druck bei N. succincta. Wenn man in der Mitte reich, während bei N. goodeniana (Abb. 2) der Sternite 2-5 misst, liegt der Gelbanteil bei nur bei good-D eine schmale laterale Gelb- den hier untersuchten Tieren bei N. goodenia- färbung an der Innenseite der sonst rötli- na zwischen 21 und 41% und bei N. succincta chen Hintertibien zu erkennen ist. Dieser zwischen 48 und 58%. Längsfleck wird bei AMIET et al. (2007) als Die Färbung der Hinterbeine ist ebenfalls Merkmal für die %% von N. succincta abge- ein gutes Unterscheidungsmerkmal. Zwar bildet. Die Ausdehnung der Schwarzfär- waren die Hinterbeine bei N. goodeniana bung der Hinterschenkel unterschied sich nicht komplett „rostrot“ und bei N. suc- wenig, war bei N. succincta jedoch umfang- cincta nicht komplett „gelb“, wie es bei reicher. AMIET et al. (2007) weisen auf zi- STOECKHERT (1930) steht, jedoch traten je- tronengelbe Beine bei N. succincta hin, wel- weils höchstens kleinere gelbe Bereiche in ches bei den untersuchten Tieren, was den den bei N. goodeniana überwiegend roten Bereich der Gelbfärbung betrifft, bestätigt Beinen und kleinere rote Bereiche in den werden kann. Beitrag zur Klärung des Artstatus von Nomada goodeniana und Nomada succincta 171

Die Färbung der hier untersuchten Tiere kann oxidase subunit I from diverse metazoan in- aufgrund der kleinen Stichprobe und des rela- vertebrates. Molecular Marine Biology and tiv kleinen beprobten Gebietes nicht als reprä- Biotechnology 3: 294-299. sentativ für das gesamte Verbreitungsgebiet HALL, T.A. (1999): BioEdit: a user - friendly bio- logical sequence alignment editor and analy- der beiden Arten, die in weiten Teilen Euro- sis program for Windows 95/98/NT. Nu- pas vorkommen (AMIET et al. 2007; SCHEUCHL cleic Acids Symposium Series 41: 95-98. 2000), angesehen werden, jedoch zeigt sich HEBERT, P.D.N., C YWINSKA, A., BALL, S.L., & DE zumindest für die hier untersuchten Weibchen, WAARD, J.R. (2003): Biological identificati- dass sich die deutlich breiteren gelben Binden ons through DNA barcodes. Proceedings of bei N. succincta auf den Tergiten, aber beson- the Royal Society of London B 270: 313- ders auch auf den Sterniten gut zur Abgren- 322. zung der Art von N. goodeniana eignen. Die KUHLMANN, M. (1997): Zum taxonomischen Sta- Färbung der Hintertibien ermöglicht ebenfalls tus von Nomada goodeniana (Kirby, 1802) und Nomada succincta Panzer, 1798 (Hymenopte- eine gute Möglichkeit der Trennung. Die Ge- ra, Apidae). Entomofauna 18: 521-528. sichtsfärbung ist nicht in jedem Fall eindeutig KUMAR, S., TAMURA, K. & NEI, M. (2004): MEGA3: und das Kriterium der Farbe der Unterseite Integrated software for Molecular Evolutio- des Schaftes („niemals gelb“ bei N. goodeniana nary Genetics Analysis and sequence alignment. nach STOECKHERT (1930)) ist für eine eindeuti- Briefings in Bioinformatics 5: 150-163. ge Zuordnung nach den in dieser Studie erar- MAYR, E., (1963): species and evolution. beiteten Ergebnissen nicht geeignet. Harvard University Press; Cambridge. SCHEUCHL, E. (2000): Illustrierte Bestimmungs- Danksagung tabellen der Wildbienen Deutschlands und Österreichs. Band 1: Anthophoridae, 2. er- weiterte Auflage. Eigenverlag; Velden/Vils. Wir danken Dr. M. SCHINDLER, Bonn für die SCHULMEISTER, S. (2003): Simultaneous analysis Überlassung von mehreren Nomada-Exem- of basal Hymenoptera (Insecta): introducing plaren zu Sequenzierung sowie der Bereitstel- robust-choice sensitivity analysis. Biological lung von Literatur zu dem Thema und der Journal of the Linnean Society 79: 245-275. DFG für finanzielle Unterstützung im Rah- SCHWARZ, M., GUSENLEITNER, F., WESTRICH, P., & men des SPP-1127. DATHE, H.H. (1996): Katalog der Bienen Österreichs, Deutschlands und der Schweiz Literatur (Hymenoptera, Apidae). Entomofauna (Sup- plement) 8: 1-398. STOECKHERT, E. (1930): Nomada F. in: SCHMIEDE- ALEXANDER, B., & SCHWARZ, M. (1994): A catalog KNECHT, O. (1930): Die Hymenopteren Nord- of the species of Nomada (Hymenoptera: und Mitteleuropas. 2. Auflage, S. 986-1053; Apoidea) of the world. The University of Gustav Fischer; Jena. Kansas Science Bulletin 55: 239-270. WESTRICH, P. (1990): Die Wildbienen Baden- AMIET, F., HERRMANN, M., MÜLLER, A., & NEU- Württenbergs. Spezieller Teil: Die Gattun- MEYER, R. (2007): Fauna Helvetica 20, Api- gen und Arten. Ulmer Verlag; Stuttgart. dae 5. Schweizerische Entomologische Ge- sellschaft; Neuchâtel. Dipl. Biol. Olaf Diestelhorst CELARY, W. (1995): Nomadini of Poland (Hyme- Prof. Dr. Klaus Lunau noptera, Apoidea, Anthophoridae). Mono- Institut für Neurobiologie grafie Fauny Polski. 20. (Polish Academy of AG Sinnesökologie Sciences, Institute of Systematics and Evo- lution of ); Krakow. Heinrich-Heine Universität Düsseldorf FOLMER, O., BLACK, M., HOEH, R., LUTZ, R.A. & Universitätsstr.1 VRIJENHOEK, R. (1994): DNA primers for D-40225 Düsseldorf amplification of mitochondrial cytochrome E-Mail: [email protected]

Entomologie heute 20 (2008)