Die Biene kann addieren und subtrahieren
von SEAN BAILLY
Aurore Avarguès-Weber von der Universität Toulouse und Kolleginnen und Kollegen aus Melbourne in Australien unter der Leitung von Adrian Dyer haben die mathematischen Fähigkeiten der Bienen weiter untersucht. Sie konnten nun zeigen, dass Bienen in der Lage sind, zu addieren
und zu subtrahieren.
Addieren und Subtrahieren bei Honigbienen: Numerische Kognition trotz minimaler Gehirnstruktur
Honigbienen gelten seit Langem als Insekten mit bemerkenswerten kognitiven Fähigkeiten. Sie leben in komplexen sozialen Systemen, kommunizieren über Tanzsprache und können abstrakte Konzepte wie größer/kleiner oder oben/unten unterscheiden. Zudem war bereits bekannt, dass sie kleine Mengen zählen können. Neue Untersuchungen zeigen nun, dass sie darüber hinaus einfache arithmetische Operationen wie Addition und Subtraktion erlernen und anwenden können.
Die mathematische Leistung von Bienen ist bemerkenswert, da solche Operationen die Verknüpfung von Langzeitgedächtnis – zur Speicherung von Regeln – und Arbeitsgedächtnis – zur kurzfristigen Manipulation von Informationen – erfordern. Während vergleichbare Fähigkeiten bei Primaten, Vögeln oder sogar Spinnen nachgewiesen wurden, verfügt die Honigbiene über lediglich rund eine Million Neuronen und damit über eine im Vergleich zum Menschen extrem geringe neuronale Ausstattung. Dennoch scheint diese Gehirnstruktur ausreichend für komplexe numerische Verarbeitung.
Zunächst wurde gezeigt, dass Bienen ein Verständnis für die Zahl Null entwickeln können. In einem Belohnungsexperiment lernten sie, zwischen Mengen von zwei bis fünf Elementen zu unterscheiden und die Relationen „mehr als“ und „weniger als“ korrekt anzuwenden. In weiteren Tests reagierten sie konsistent so, als verstünden sie, dass „null“ eine kleinere numerische Größe darstellt als eins oder andere Zahlen.
Darauf aufbauend wurden die Bienen in Y-förmigen Labyrinthen trainiert. Am Eingang wurde ihnen eine Anzahl von Elementen in zwei Farben präsentiert. Blau signalisierte, dass zur dargestellten Zahl eins addiert werden sollte, Gelb bedeutete, dass eins subtrahiert werden sollte. In den beiden Abzweigungen des Labyrinths befanden sich unterschiedliche Mengen, von denen nur eine dem korrekten Rechenergebnis entsprach. Richtige Entscheidungen wurden mit Zuckerlösung belohnt, falsche mit einer bitteren Lösung bestraft. Nach etwa hundert Durchgängen erreichten die Bienen eine Trefferquote von rund 80 Prozent, deutlich über dem Zufallsniveau. Die Versuchsanordnung variierte systematisch, sodass kein einfaches Auswendiglernen von Mustern möglich war.
Die Ergebnisse legen nahe, dass grundlegende arithmetische Fähigkeiten im Tierreich weiter verbreitet sind als bislang angenommen. Zudem zeigen sie, dass ein großes Gehirnvolumen keine zwingende Voraussetzung für komplexe numerische Leistungen ist. Die Honigbiene demonstriert damit, dass effiziente neuronale Netzwerke auch bei sehr begrenzter Struktur anspruchsvolle kognitive Aufgaben bewältigen können.
Abschließend verdeutlicht die Studie, dass Honigbienen nicht nur ökologische Schlüsselorganismen, sondern auch Modellorganismen für die Erforschung von Kognition und möglicherweise für die Entwicklung effizienter künstlicher Intelligenzsysteme sind.
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