Asiatische Hornisse erreicht Bayern

Die Asiatische Hornisse gilt als invasive Art, die außerhalb ihres eigentlichen Verbreitungsgebiets keine Feinde hat und sich deshalb massiv verbreitet - und dadurch leider oft enorme Schäden anrichtet. Sie ist in der Lage, ganze Bienenvölker auszurotten. Der BR-Beitrag der Sendereihe "Unser Land" erzählt mehr...

Bienen auf Sonnenblumen geeicht

Wissenschaftler haben in einer Studie getestet, ob Bienen sich auf bestimmte Kulturpflanzen prägen lassen. Nach dem Prinzip des Trainings von Suchhunden wollten sie den Bienen mit Nahrung, die mit Sonnenblumenduft versetzt worden war, eine Vorliebe für die Blüten dieser Pflanze vermitteln. - Und die Arbeiterinnen besuchten anschließend tatsächlich verstärkt Sonnenblumenfelder. Die Äcker profitierten deshalb von der intensiven Bestäubung und produzierten deutlich mehr Samen. In einem nächsten Schritt wollen die Forscher erkunden, ob so auch der Ertrag anderer Kulturpflanzen erhöht werden könnte.

Die Erkenntnis soll in der Landwirtschaft genutzt werden, wenn nicht mehr genügend Insekten zur Bestäubung zur Verfügung stehen und Pflanzenarten wie die Sonnenblume, die dringend auf Bienen, Schmetterlinge und Co angewiesen ist, nicht mehr ausreichend bestäubt werden. Durch den Trick könnten sinkende Insektenbestände und Ernteausfälle eine Weile ausgeglichen werden, zeigten sich die Fachleute überzeugt. 

Neben Anstrengungen, auch wild lebende Bestäuberinsekten anzulocken, sollen die Bauern mit angewanderten Honigbienenvölkern die Kulturen beleben, erklärte der Leiter der Untersuchung, Walter Farina von der Universität im argentinischen Buenos Aires.

Farina hatte für seine Studie die natürliche Fähigkeit der Bienen, sich lohnende Gerüche einzuprägen, zugrunde gelegt und die bereits nachgewiesene Erkenntnis angewandt, dass Insekten lernen können, einen bestimmten Blütenduft mit großer Pollen- und Nektarausbeute zu verbinden. Sein Team und er entwickelten deshalb zunächst einen Duftstoff, der dem Geruch von Sonnenblumenblüten entspricht. Damit versetzten sie dann Zuckerlösungen, mit denen Bienen in Versuchsvölkern gefüttert wurden. In Kontrollvölkern kam dagegen ein Futter zum Einsatz, das mit Jasminblütendurf versehen war.

Im Freilandversuch mit beiden Gruppen wurden die Beuten dann in etwa 600 Metern Entfernung zu einem Versuchsfeld mit Sonnenblumen aufgestellt. Bei der Analyse der Schwänzeltänze, mit denen die Sammlerinnen ihren Kolleginnen Fluganweisungen zur lukrativsten Nahrungsquelle geben, zeigte sich dann, dass die auf Sonnenblumenduft geprägten Völker viel früher und häufiger die Position des Sonnenblumenfelds vermittelten.  

In weiteren Analysen wurde deutlich, dass die Bienen dieser Völker besonders intensiv in dem Sonnenblumenfeld unterwegs waren und auch überdurchschnittlich viel Pollen davon in den Stock zurückbrachten. Die Bienen der Kontrollvölker besuchten dagegen häufiger auch andere Pflanzenbestände im Flugradius. 

"Die Auswertung belegt eindeutig, dass sich Honigbienen auf einen Geruch konditionieren lassen. Das Verhalten der Bienen kann durch Geruchsanleitungen beeinflusst werden", fasste Farina in seiner Bilanz zusammen. Als vielleicht wichtigstes Ergebnis für die Praxis nannte er, dass die Prägung zu einer klaren Steigerung der Ernteerträge führte. So gaben Sonnenblumenäcker im Umkreis "trainierter Völker" zwischen 29 und 57 Prozent mehr Ertrag ab als Felder, die nur von Kontrollgruppen angeflogen wurden.

Als nächstes Ziel gaben die Wissenschaftler aus, weitere Geruchsstoffe zu entwickeln, um die Bestäubungseffizienz und Produktivität anderer wichtiger Nutzpflanzen zu erhöhen. In ersten Versuchen ging es bereits um das Potenzial bei Mandeln, Äpfeln und Birnen.  

Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2020.08.018

Der Prinz im matriarchalen Staat

Sie arbeiten nicht, sind aber ein wichtiger Teil des Bienenstaats: Drohnen. Die Männchen im Stock stehen für Reproduktion, Befruchtung, Stabilität und Kontinuität. - Bis sich die Blüte dem Ende zuneigt. Dann werden die Prinzen gewaltsam vertrieben und die sogenannte Drohnenschlacht beginnt.

Einzige Aufgabe des Drohns ist es, die Königin zu befruchten. Er stellt keinen Honig her oder hat auch keinen Stachel, um etwa einen Wachdienst zu versehen. Sein Lebensende wird oft als würdelos betrachtet, weil es entweder beim Geschlechtsakt eintritt oder gewaltsam von den Schwestern eingeleitet wird. Dabei ist der Einsatz der Drohnen für das Volk riesig. Während der Hochzeitsflüge der Prinzessinnen fliegen die Drohen über 30 Kilometer auf der Suche nach einer jungfräulichen Regentin. Sie können sie mit ihren über 6.000 Einzelaugen, sogenannten Ommatidien, in ihren beiden Facettenaugen sehen und schon über weite Strecken riechen. Ihr Gewicht kann 230 Milligramm erreichen. Zum Vergleich: Eine Arbeiterin wiegt im Schnitt 100, eine Königin 250 Milligramm. 

Drohnen stammen aus unbefruchteten Eiern, verfügen also nur über einen Chromosomensatz - oder die Hälfte der Weibchen. Sie besitzen dieselben 16 Chromosomen ihrer Königin und geben deren genetische Eigenschaften über ihre Spermien 1:1 weiter. Ihre Spermien werden durch eine spezielle Reifung, die sogenannte Meiose, produziert, bei der alle Chromosomen an eine Geschlechtszelle gehen.

Drohnen selbst wachsen im Volk aus unbefruchteten Eiern (Parthenogenese) in Zellen mit acht Millimetern Durchmesser heran, die größere Kuppeln als die der Arbeiterinnen besitzen. Im Gegensatz zu Prinzessinnen, die nach 16 Tagen schlüpfen, und Arbeiterinnen, die 21 Tage benötigen, schlüpfen Drohnen erst 24 Tage nach der Eiablage. Ihr Körper unterscheidet sich durch robustere, größere Augen, längere Antennen und fehlendem Stachel. Die Tiere verfügen über einen rechteckigen Bauch, haben keine Wachsdrüsen, und wenn sie fliegen, verursachen sie ein lautes Geräusch. Sie haben keine Körbchen, sogenannte Corbicula, am dritten Beinpaar, was sie daran hindert, Pollen oder Propolis zu transportieren. Da die Drohnen sich nicht an der Ernährung des Volks beteiligen, haben sie evolutionär eine kleinere Zunge und Mundwerkzeuge als die Arbeiterinnen entwickelt. Wegen ihrer fehlenden Duftdrüsen können sie zudem jeden Stock betreten, ohne dass ihnen Wächterinnen den Zugang verwehren.

Ihr Fortpflanzungsapparat nimmt einen großen Teil des Bauches ein. Die Hoden bestehen aus etwa 200 Samenleitern, die Spermien produzieren und in Samenbläschen gespeichert werden. Der Ejakulationskanal mündet in paarige Schleimdrüsen. Der zähe Schleim wird bei der Paarung nach dem Sperma ausgestoßen und bildet eine Art Verschlussmaterial. Der untere Teil des Samenleiters, der Spritzkanal, endet in einem kompliziert gebauten Begattungsschlauch, der bei der Paarung als Penis nach außen gestülpt wird. Die Funktion der ebenfalls nach innen eingestülpten Anhänge - Hörnchen und Federanhang - ist noch nicht aufgeklärt. Die Innenwand des Begattungsschlauchs ist chitinisiert. Im Bulbus-Abschnitt liegen verdickte Chitinplatten, die sich beim Ausstülpungsvorgang während der natürlichen Paarung von der Haut ablösen und als sogenannte Begattungszeichen ausgestoßen werden. Bei freier Eversion lösen sie sich nicht ab, sondern werden mit der Innenwand des Bulbus umgestülpt. Die Ausstülpung ist nicht rückgängig zu machen und führt zum Tod des Drohns.

Beim Hochzeitsflug der Prinzessin kommen nur die stärksten Drohnen zum Zug, da der Geschlechtsakt im Vertikalflug vollzogen wird. Dafür sammeln sie sich an Plätzen, an denen sie tagelang auf Prinzessinnen warten. Wenn sie dabei ohne Erfolg bleiben, wandern sie von Bienenstock zu Bienenstock. Dieses Verhalten macht sie zu wichtigen Überträgern von Krankheiten wie Nosema oder Parasiten wie Varroamilben.

Wenn sich die klimatischen Bedingungen ändern und der Winter naht, nehmen auch die Nahrungsvorräte ab. Um die Ressourcen zu optimieren, reduziert die Kolonie ihre Größe. Die Arbeiterinnen verweigern den Drohnen das Füttern. Jene Drohnen, die nicht selbst vor Hunger ausziehen, werden aus dem Stock verjagt. Ohne den Schutz der Gemeinschaft sterben die männlichen Bienen jedoch nach ein paar Tagen an Kälte und Hunger.

Wie Honigbienen ihre Mörder töten...

Dieser Film der österreichischen Naturfilmproduktion Terra Mater zeigt in großartigen Nahaufnahmen, wie unterlegene Honigbienen in Korea ihre Jäger bezwingen. Während die fünfmal größeren Hornissen viele Wächterbienen mit ihren sechs Millimeter langen Stacheln oder ihren effektiven Fresswerkzeugen töten, haben die Bienen eine Methode gefunden, den überlegenen Jägern beizukommen: Sie kochen sie bei lebendigem Leib. Dafür bilden sie einen Knäuel um einen Angreifer und erhitzen mit raschen Flügelschlägen die Umgebung auf bis zu 47 Grad Celsius.

Sind Apfelbäume und Rapsfelder Konkurrenten im Kampf um Bestäubung?

In Deutschland wird immer mehr Raps angebaut. Die gelben Äcker buhlen genau zur Apfelblüte um Bestäuberinsekten. Werden dadurch beide Sorten weniger bestäubt oder ist eine Frucht die Verliererin in dem Attraktivitätswettbewerb. Diese Frage wollten Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg um den Zoologie-Professor Robert Paxton beantworten. Sie fanden heraus, dass Honigbienen zwar den Raps eindeutig bevorzugten, dass im Gegenzug aber mehr Wildbienen die Apfelbäume aufsuchten und auch dort für eine ausreichende Bestäubung sorgten.

Honigbienen seien auf Effektivität gepolt, erklärte Julia Osterman, mittlerweile wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Naturschutz und Landschaftsökologie in Freiburg. Und weil Apfelblüten weniger Nektar als Rapsblüten produzierten, schienen Apfelbäume eigentlich im Nachteil. Das Team erwartete, dass die Massenblüte von Raps entweder die Bestäubung der Apfelbäume verringert, weil mehr Insekten die Äcker anflögen, oder aber erhöht, weil vom Raps angelockte Bestäuber auch vermehrt die Apfelbäume anflögen.

Die Forscher dokumentierten deshalb an zwölf Standorten in Sachsen-Anhalt die Blütenbesucher in Apfelanlagen, in deren Umgebung jeweils unterschiedlich viel Raps angebaut wurde. Das Ergebnis fiel aber nicht so plakativ aus wie erwartet. Der Raps beeinflusste tatsächlich die Bestäubung der Apfelblüten. Völker, die in der Apfelplantage aufgestellt wurden, blieben aber nur dann dort, wenn kein Rapsfeld in der Nähe war. Die Sammlerinnen nahmen sogar weite Wege auf sich, um Nektar und Pollen von Raps zu sammeln. Während Osterman und ihre KollegInnen in den Apfelbäumen die übliche Zahl an Hummeln nachweisen konnten, trafen sie deutlich mehr Wildbienen in den Bäumen an, wenn Rapsfelder in der Nähe waren. Die meisten Wildbienen seien in Apfelanlagen angetroffen worden, die direkt von Raps umgeben waren, erklärte Robert Baxton. Als Grund vermutete er die Konkurrenzsituation. Da die Honigbienen einen größeren Sammelradius hätten, würden sie leichter weggelockt. Wildbienen blieben dagegen stabiler an ihrem Standort und könnten so Bestäubungslücken ausgleichen.

Diese Theorie wurde durch den Teil der Studie gestützt, in der neben den Insekten selbst auch deren Bestäubungsleistung dokumentiert wurde. Dafür wurde ein Teil der Apfelblüten mit einem Netz überzogen, so dass diesenicht von Honig- und Wildbienen besucht werden konnten - um den Effekt nachzuvollziehen, was passiert, wenn natürliche Bestäuber fehlten. "Klar ist, dass sich ohne die Bestäubung von Insekten kaum Äpfel bilden", sagte Osterman. Unerwartet sei dagegen die Erkenntnis gewesen, dass sich sowohl auf Anlagen mit Raps als auch ohne Raps genauso viele Äpfel herausbildeten. Der Frucht- und Samenansatz der Apfelbäume blieb auch ohne die übliche Zahl an Honigbienen im Obstgarten bestehen. Nur das stabile Vorkommen der Hummeln und das erhöhte Aufkommen von Wildbienen könne den Verlust der Honigbienen ausgeglichen haben, zeigten sich die Wissenschaftler überzeugt. "Lokale Wildbienenpopulationen können gerade durch ihren kleineren Wirkungskreis besonders effektiv bestäuben, wenn dies durch das Ausbleiben der Honigbienen nötig wird", resümierten die Forscher.

Für Obstbauern sei es deshalb besonders sinnvoll, die Ansiedlung von Wildbienen zu fördern. Kommerziell gehaltene Honigbienen spielten zwar weiterhin eine wichtige Rolle bei der Bestäubung von Apfelbäumen, aber Hummeln und andere Wildbienen könnten lukrativer werden, wenn Honigbienen von anderen Nahrungsangeboten abgelenkt werden", erklärte Osterman. Als mögliche Maßnahmen nannte sie das Anlegen von Blühstreifen und speziellen Nisthilfen. Allerdings sei dabei zu beachten, dass einige Arten unterirdisch nisteten und offene Bodenstellen benötigten. Andere besiedelten dagegen alte Scheunenmauern oder Steilwände. Und natürlich benötigten die Wildbienen auch außerhalb der Obstbaumblüte Nahrung. Das dürfe nicht aus den Augen verloren werden.

Quelle: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Fachartikel: Agriculture, Ecosystems and Environment, doi: 10.1016/j.agee.2021.107383

Darmflora entscheidet über Staatsangehörigkeit

Wie unterscheiden Wächterinnen Schwestern von fremden Eindringlingen? Wie eine Studie ergab, sind nicht die genetischen Ähnlichkeiten für den markanten Nestgeruch verantwortlich, sondern die gemeinsamen Merkmale der Darmflora. Die Mikroben haben demnach nicht nur Einfluss auf die Gesundheit der Honigbienen, sondern auch auf ihr Sozialverhalten.

Besonders im Herbst müssten die Wächterinnen aufmerksam sein, um der Räuberei zu begegnen, wie Cassondra Vernier von der Washington University in St. Louis mitteilte. Sonst seien die Wintervorräte weg, Pflanzen produzierten aber keinen Nektar mehr, so dass die Kolonie zum Sterben verdammt sei.

Es war bereits vor der Studie bekannt, dass Wächterinnen anhand von chemischen Signalen erkennen, welche Biene zum Volk gehört und welche nicht. Grundlage sind flüchtige Verbindungen wie cutikuläre Kohlenwasserstoffe oder CKW. Sie sind für den im Stock einheitlichen Geruch verantwortlich, an denen sich die Mitglieder gegenseitig erkennen. Die frühere Annahme, dass die Signatur auf der engen genetischen Verwandtschaft der Individuen eines Volkes beruht, hatten Vernier und ihr Team schon zuvor entkräftet, indem sie Jungtiere umsetzten. Bis zu einem gewissen Alter und Entwicklungsstand wurden sie in den Adoptivvölkern akzeptiert und als dem Volk zugehörig wahrgenommen. "Der Schlüsselfaktor musste also etwas sein, was im Lauf des Lebens erworben wird", betonte Vernier.

Da sich die Darmflora bei anderen Lebewesen zunehmend als wichtig für chemische Prozesse herauskristallisiert, lag es für die Forscher nahe, die Darmbakterien der Honigbienen genauer unter die Lupe zu nehmen: Vernier analysierte die Zusammensetzung des Mikrobioms genetisch und untersuchte die Profile der CKW im Gaschromatographen. Gleichzeitig führte ihr Team Austauschexperimente durch, bei denen Gruppen frisch geschlüpfter Bienen in nicht verwandte Völker gesetzt wurden. Es stellte sich schnell heraus, dass Völker nicht nur verschiedene CKW-Profile besitzen, sondern auch die Bakteriengemeinschaften im Darm der Bienen unterschieden sich charakteristisch: "Verschiedene Bienenvölker haben tatsächlich koloniespezifische Mikrobiome", erklärte Vernier. Das sei noch nie zuvor untersucht oder belegt worden: "Im Grunde legen das schon die Beobachtungen im Stock nahe: Die Bienen teilen ständig Nahrung miteinander, dadurch tauschen sie ihr Mikrobiom innerhalb ihres Volkes - und nur innerhalb ihres Volkes - aus."

In weiterführenden Versuchen sollte herausgefunden werden, ob die CKW-Profile von der Darmflora beeinflusst werden. Vernier und ihre Kollegen fütterten dafür frisch geschlüpfte Bienen mit speziellen Mikroben. Diese Generation entwickelte dann nicht nur unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaften im Darm, sondern auch veränderte CKW-Profile, wie die Analysen ergaben. Der Effekt wurde auch im Praxistest bestätigt: "Diese Bienen waren für ihre Geschwister nicht wiederzuerkennen. Die Manipulation des Mikrobioms reichte aus, um die Bienen eines Volkes zur Entwicklung unterschiedlicher Duftprofile zu reizen", erklärte Vernier.

Durch die Studie wurde deutlich, dass das Mikrobiom im Darm zum einen die Gesundheit der Bienen beeinflusst, aber zum anderen auch ihr Sozialverhalten darauf aufbaut. "Es beeinflusst offenbar, wie das Volk als Ganzes funktioniert, und wie es in der Lage ist, die Nestabwehr aufrecht zu erhalten - und nicht nur die Immunabwehr im Körper eines einzelnen Individuums", zeigte sich Vernier selbst davon fasziniert.

Quelle: www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abd3431 

Social Distancing unter Bienen

Einer Studie zufolge beherrschen Bienen bei einem Virusbefall genau das, was wir Menschen derzeit beim Corona-Virus beherzigen sollten: das Social Distancing. Wie der Entomologe Adam G. Dolezal von der Universität Illinois im US-Bundesstaat Michigan und sein Team herausfanden, scheinen die Insekten infizierte Tiere zu erkennen und zu meiden. Doch an Eingängen zu fremden Stöcken würden infizierte Arbeiterinnen sogar besonders willkommen geheißen, weil das Virus deren Duft manipuliert. Wächterbienen verjagen die fremden Bienen deshalb nicht, sondern tauschen sogar Futter mit ihnen. - Ein Trick, mit dem das Virus seine Fortpflanzung absichert.

Für ihren Test nutzten die Forscher ein automatisiertes System, mit dem sie die Bewegungen und das Verhalten von über 900 individuell mit einem QR-Code markierten Bienen in drei Völkern verfolgten und auswerteten. Im ersten Stock infizierten sie einige Bienen mit einem nicht krank machenden, aber die Immunabwehr stimulierenden DNA-Fragment oder mit dem Israeli Acute Paralysis Virus/IAPV, das in den USA als zentraler Verursacher des Völkerkollaps gilt.

Die Reaktion der gesunden Bienen veränderte sich sowohl gegenüber den infizierten Schwestern als auch den immunstimulierten. Zwar wurden die betroffenen Bienen nach wie vor intensiv mit den Antennen abgetastet, aber die sogenannte Trophallaxis, die gegenseitige Fütterung mit flüssiger Nahrung, blieb weitgehend aus.

Während Bienen normalerweise mit Hunderten Partnern am Tag Nahrung, Hormone und Signalmoleküle miteinander teilten, mieden sie es mit Artgenossinnen, die mit einem Erreger kämpft oder deren Immunsystem aktiviert ist. Die Quoten waren so eindeutig, dass die Wissenschaftler sicher sein konnten, dass es sich um einen adaptiven sozialen Mechanismus handelt, mit dem Übertragungen im Stock reduziert werden sollen. 

In einem weiteren Experiment untersuchten die Forscher, ob sich auch das Verhalten fremder Bienen gegenüber infizierten Artgenossinnen verändert. "In der modernen Imkerei stehen Stöcke oft weniger als einen Meter voneinander entfernt, da verfliegen sich die Bienen schon mal", erklärte Amy Geffre. Vor allem geschwächte oder kranke Honigbienen verirrten sich häufiger auf dem Rückweg zum Stock und landeten in fremden Kolonien. Da dies die Übertragung von Erregern oder Varroamilben begünstigt, ist das Verhalten der Wächterbienen gegenüber diesen Zugereisten entscheidend. Deshalb platzierten die Forscher gesunde, immunstimulierte bzw. mit IAPV infizierte Arbeiterinnen gezielt an der Öffnung eines fremden Stocks. 

- Und fanden heraus, dass die gesunden und die immunstimulierten Arbeiterinnen von den Wächterinnen betastet und als fremd erkannt wurden. Die Wächterbienen bedrohten sie und ließen sie nicht passieren. Anders dagegen bei den infizierten Arbeiterinnen. Diese erlebten signifikant weniger Aggression und weckten darüber hinaus eine Pflege- und Futteroffensive der Wächterbienen. Diese behandelten sie eher wie ausgelaugte Stockgefährtinnen und öffneten dadurch dem Krankheitserreger IAPV Tür und Tor.

Als Grund, warum Honigbienen innerhalb eines Stocks zwar infizierte Artgenossinnen erkennen, Wächterinnen infizierte fremde aber mit Schwestern verwechseln, vermuteten die Forscher eine Manipulation des Dufts. Deshalb analysierten sie im nächsten Schritt vorhandene Kohlenwasserstoffe auf dem Panzer der Bienen. Jene Duftstoffe, über die die Bienen etwa die Stockzugehörigkeit und den Zustand ihrer Artgenossinnen erkennen. Tatsächlich zeigten sich auffällige Unterschiede bei acht dieser Verbindungen. Offenbar die Ursache dafür, dass Wächterinnen am Stockeingang weniger aggressiv auf infizierte Tiere reagierten als auf gesunde Fremdlinge. Zugleich ein eindeutiger Beweis dafür, dass ein krank machendes Virus seinen Wirt so manipulieren kann, dass die eigene Verbreitung optimiert wird. "Für ein Virus ist es überlebenswichtig, in eine neue Gruppe von Wirten übertragen zu werden. IAPV erhöht durch die Duftveränderung die Chance, dass eine infizierte Biene von Stock A Zugang zu Stock B erhält."

doi:10.1073/pnas.2002268117

Bienen beherrschen höhere Mathematik

Britische Wissenschaftler der Universität von Sheffield haben herausgefunden, dass Bienen nicht nur einfache, sondern auch höhere Mathematik beherrschen. Beim Nektarsammeln wenden die Tiere zahlreiche stochastische Regeln an, um die Ausbeute zu maximieren.

Schon seit einiger Zeit war bekannt, dass Bienen Zahlen unterscheiden und einfache Rechenaufgaben lösen können, obwohl sie nur über ein stecknadelkopfgroßes Gehirn verfügen. Jetzt fanden Forscher um den IT-Spezialisten HaDi MaBouDi heraus, dass sie auch Wahrscheinlichkeitsrechnungen anstellen, um sich bei der Futtersuche für die vielversprechendste Blüte zu entscheiden.

Methodisch präsentierten die Forscher Bienen bunte Scheiben in fünf verschiedenen Farben an. Je nach Farbe enthielten die Scheiben unterschiedlich häufig einen Tropfen Zuckerwasser oder einen Tropfen bittere Flüssigkeit, die den Bienen unangenehm war. In einer Trainingsphase erhielten die Bienen die Gelegenheit, die Belohnungswahrscheinlichkeiten der jeweiligen Farben auszutesten. Dazu ließen sie sie jeweils zwei Farben mit unterschiedlicher Erfolgsquote gleichzeitig ausprobieren.

Vorab rechneten die Forscher mit zwei unterschiedlichen Vorgehensweisen der Tiere: Eine wäre es, ausschließlich die Farbe mit der höchsten Erfolgswahrscheinlichkeit zu wählen. Dafür müssten die Bienen die Farben nach ihren Erfahrungen in eine Rangfolge einordnen. Die zweite wäre es, die vielversprechendste Farbe zwar am häufigsten zu wählen, aber auch andere Farben immer wieder auszuprobieren. In diesem Fall müssten die Bienen die Farben nicht vergleichen, sondern sich für jede Farbe die Erfolgswahrscheinlichkeit merken.

Der Praxistest ergab, dass Bienen die zweite Strategie verfolgen. Das galt sowohl für bekannte Farbkombinationen aus der Trainingsphase, als auch für Farben, die die Bienen im Training nur in Kombination mit anderen Farben, aber nicht miteinander erlebt hatten. Dadurch war den Wissenschaftlern klar, dass Bienen keine Rangfolge der Farben erstellen, sondern tatsächlich für jede einzelne Farbe die Wahrscheinlichkeit einer Belohnung hochrechnen. Die Strategie gilt als kognitiv weniger aufwändig, kann aber bessere Ergebnisse liefern. Denn wenn Wahrscheinlichkeiten von vornherein bekannt und unveränderlich sind, ist es am erfolgversprechendsten, immer die Blütenart zu wählen, die am ehesten eine Belohnung bereithält. Wenn aber erst während des Sammelflugs erkundet wird, wo am meisten Nektar angeboten wird, ist es sinnvoll, das Sammeln an vielversprechenden Blüten mit der Erforschung neuer Quellen zu kombinieren.

Um ihre Theorie zu untermauern, modellierten die Forscher am Computer ein neuronales Netz, das das Lernzentrum im Gehirn der Bienen imitiert. Sie trainierten dieses neuronale Netz mit der gleichen Kombination aus positiver und negativer Verstärkung, die sie zuvor mit Hilfe von Zuckerwasser und bitterer Flüssigkeit bei den Bienen eingesetzt hatte. Im Anschluss sollte es die gleichen Aufgaben lösen.

Und tatsächlich: Die Ergebnisse waren denen der echten Bienen sehr ähnlich. Ein Ranking der verschiedenen Stimuli ist demnach tatsächlich nicht notwendig, um das Verhalten der Insekten nachzubilden. Es genügt, anhand von Verstärkungslernen die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten isoliert zu betrachten. Mit sehr simplen kognitiven Methoden gelingt es Honigbienen demnach, sich in komplexen Entscheidungssituationen optimal zu verhalten. 

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.1525

Es gibt auch Surfer unter den Bienen

Bienen sind auch Wassersportler. Das hat der Bioingenieur Chris Roh vom California Institute of Technology in Pasadena in einer Studie belegt.

Auf die Idee für die Erhebung sei er gekommen, als er eine in einem Teich gelandete Biene beobachtet hatte, erklärte Roh. Das Tier habe sich sehr zielstrebig in Richtung Ufer gedreht und habe mit komplexen Flügelbewegungen Wellen erzeugt, die es vorwärtstrieben. Die Biene sei fast wie ein Surfer auf der Wasseroberfläche ans Land geglitten.

Gemeinsam mit seinem Doktorvater, dem Aeronautik- und Bionik-Professor Morty Gharib, ergründete der zuvor hauptsächlich an Libellen forschende Roh dann das Verhalten der Bienen. Im Labor ließ er 33 Honigbienen jeweils ein paar Minuten in einem Behälter mit Wasser schwimmen. Gefiltertes Licht machte die Körper-, Flügel- und Wellenbewegungen besonders gut sichtbar.

Die Tests ergaben zunächst das Offensichtliche: Wenn eine Biene im Wasser landet, bleibt Wasser an ihren Flügeln haften und raubt ihr die Fähigkeit zu fliegen. Zusätzlich stellte sich aber heraus, die Biene ausgehend von ihrem Hinterteil und fortgesetzt mit Flügelschlägen Wellen generieren, die sie vorwärtstreiben. Wellen mit hoher Amplitude und speziellen Interferenzmustern im Wasser. Auf der Oberfläche direkt vor dem Insekt war dagegen keine Welle erkennbar. Durch diese Asymmetrie trieben die Bienen mit einem Schub von etwa 20 Mirkonewton durch das Wasser.

Um die Bewegungen genauer analysieren zu können, erfanden die Wissenschaftler eine Art Geschirr, in das sie ihre Versuchstiere spannten und das deren Bewegungsfreiheit nicht einschränkte. Zugleich stellten sie so sicher, dass die ermüdeten Tiere nicht untergingen. Diese Tests ergaben, dass die Flügel bei der Fortbewegung im Wasser wie Tragflächen bei Tragflächenbooten wirkten. Sie hoben den Leib der Bienen an und machten eine Fortbewegung auf dem Wasser überhaupt erst möglich. Zeitlupenaufnahmen dokumentierten in den Laborversuchen auch, wie die Insekten ihre Flügel genau im Wasser bewegten: nicht nur einfach auf und ab, sondern in Drehbewegungen nach unten und nach oben.

"Das Hochziehen der Flügel nach oben ist dabei der eigentliche Trick, denn es liefert den Schub nach vorn. Zugleich schöpft die Biene Antriebskraft aus dem Wasser, das nur an der Unterseite ihrer Flügel haftet, während die Oberseite trocken bleibt", erläuterte Roh. Denn Wasser sei dreifach schwerer als Luft, weshalb Bienen nicht einfach abheben könnten. Durch das Gewicht an der Unterseite der Flügel entstehe aber ein Schub, der zwar nicht ausreiche, um sich freizufliegen, aber immerhin genug, um sich vorwärts zu bewegen.

Diese Art der Fortbewegung sei bei einer Wasserung zwar hilfreich, aber weitaus anstrengender als Fliegen, betonten die Forscher. Anhand der Datenlage vermuteten sie, dass Bienen nur etwa zehn Minuten so "surfen" können. Wenn dann ihre Kräfte nachließen, würden sie ertrinken.

Mit den neuen Erkenntnissen bauten Roh und Gharib ein mechanisches Flügelmodell nach. Es soll künftig als Vorbild für Roboter dienen. Erste Konstruktionen von drohnenartigen Prototypen, die sowohl fliegen als auch schwimmen können, sind bereits in Arbeit. Denn die Technik könne sich die Fähigkeiten der Honigbienen gut zunutze machen, die das System der schlagenden Flügel sowohl in der Luft als auch auf dem Wasser anwende.

https://www.pnas.org/content/116/49/24446

Baumhöhlen für Bienen

Mal wieder ein BR-Beitrag von "Unser Land". Diesmal mit Torben Schiffer und seiner Baumhöhlen-Beute Schiffer-Tree für in Wäldern wild lebende Honigbienen.