Die in den Antennen der Biene angesiedelten Sinne

Während uns die Biene durch ihr hochsoziales Verhalten erstaunt, versetzen uns ihre Anatomie und ihre multifunktionellen Organe geradezu in Bewunderung.

Die Biene verfügt über zwei Antennen, die am oberen Teil ihres Kopfes angesetzt sind und aus drei Hauptteilen bestehen: dem Scapus, dem Pedicellus und dem Flagellum. Die Antennen sind durch vier in der Kopfkapsel gelegene Muskeln ständig in Bewegung, welche die Rotation des Scapus ermöglichen; dieser enthält zwei Muskelgruppen, die die Bewegungen des Flagellums und des Pedicellus steuern. Die Motoneuronen, die für die Aktivierung dieser Muskeln zuständig sind (neun für den Scapus, sechs für das Flagellum), haben ihre Zellkörper im dorsalen Lobus, der das motorische und mechanosensorische System der Antennen bildet. Die Antennen fungieren somit als zentrale Wahrnehmungsorgane der Biene und übermitteln ihr mithilfe von Tausenden von Sensillen eine enorme Menge an Informationen, die sie mit der Außenwelt verbinden. Die Antennen sind daher Träger des Geruchs-, Geschmacks-, Tast- und Hörsinns sowie der Wahrnehmung elektrischer Felder.

Geruchssinn

Die sehr zahlreichen placoiden oder porösen Sensillen sind auf die Detektion von Gerüchen spezialisiert und befinden sich auf dem Flagellum oder der Geißel, die bei Königin und Arbeiterin aus 10 gegliederten Segmenten (Artikeln) und beim Männchen aus 11 besteht. Auf den letzten acht beweglichen Segmenten befinden sich poröse Platten mit sieben verschiedenen sensorischen Strukturen für den Geruchssinn. Pro Antenne zählt man:

1’600–3’000 poröse Platten bei der Königin;

2’400–6’000 poröse Platten bei der Arbeiterin;

> 30’000 poröse Platten bei der Drohne.

Die basikonischen Sensillen, deren Anzahl geringer ist (150 pro Antenne), sind ebenfalls geruchsempfindlich und zeigen nach außen eine haarförmige Endung, deren Wand perforiert ist, damit Geruchsmoleküle in die Sensillenflüssigkeit gelangen können, von wo der Nervenimpuls zum Gehirn der Biene weitergeleitet wird. Die Biene nutzt ihre Antennen, um sich zu einer Geruchsquelle zu orientieren, indem sie die olfaktorischen Informationen beider Antennen vergleicht. Einige Gerüche wirken anziehend, wie Blütendüfte oder die von der Königin abgegebenen Gerüche. Männchen werden während des Begattungsfluges stark von Königinnen angezogen, dank der von diesen in sehr geringer Konzentration emittierten Moleküle.

Andere Gerüche wirken abstoßend, wie beispielsweise der Rauch des Smoker; wiederum andere lösen Aggressivität bei den Arbeiterinnen aus, etwa Moleküle, die von Wächterinnen bei Gefahrenerkennung oder bei Annäherung des Imkers freigesetzt werden.

Geschmack

Der Geschmackssinn wird durch Geschmacksrezeptoren gewährleistet, die sich auf dem 3. und 10. Segment des Flagellums befinden und auf süße Substanzen reagieren. Bienen erkennen die vier Grundgeschmacksrichtungen (süß, salzig, sauer, bitter), auch wenn diese nicht auf die gleiche Weise wahrgenommen werden wie beim Menschen. Auch die Empfindlichkeitsschwellen unterscheiden sich: Die Schwelle für Salzsäure ist bei der Biene niedriger, die für Essigsäure höher als beim Menschen.

Darüber hinaus ist der Geschmackssinn auch an den Rezeptoren der Tarsen der Vorderbeine sowie am Rüssel vorhanden.

Tastsinn

Der Tastsinn, der eine gezielte Erkundung der physischen Umwelt ermöglicht, wird durch trichoide Sensillen mit einem kleinen, dickwandigen Haar am Flagellum realisiert, das die Biene ähnlich wie ein Blinder seinen Stock tastend einsetzt. Die Antennen einer Arbeiterin sind stark beansprucht und tasten und berühren unablässig die sie umgebenden Objekte. So sind sie beispielsweise in der Lage, die Größe der Wabenzellen zu erkennen. Auch viele andere Aktivitäten der Bienen integrieren den Tastsinn. Sie besitzen Greiffähigkeit: Mit ihren Beinen sammeln sie Pollen und Propolis. Mit ihren Mandibeln können sie Wachs und Propolis kneten, einen toten Artgenossen ergreifen und aus dem Stock entfernen, beißen usw.

Neben den Antennen ist über den gesamten Körper der Biene ein System sensorischer Rezeptoren verteilt. Es handelt sich um mechanorezeptive Sensillen mit einer Borste, die sich leicht an ihrer Basis bewegen kann. Sensorische Zellen an der Basis dieser Borsten registrieren selbst kleinste Bewegungen und informieren die Biene über ihre physische Umwelt.

Einige dieser Borsten sind gruppiert und liefern der Biene spezifische Informationen. So sind die zwischen den Ommatidien des Auges befindlichen sensorischen Borsten für die Wahrnehmung von Luftströmungen verantwortlich und liefern Informationen, die von Sammlerinnen während des Fluges genutzt werden. Sensorische Felder im Gelenk zwischen Hals und Petiolus ermöglichen der Biene die Orientierung in Bezug auf die Schwerkraft.

Hörsinn

Die Biene ist umso besser in der Lage, Schall und Vibrationen wahrzunehmen, je stärker diese über das Substrat übertragen werden, auf dem sie sich befindet (insbesondere die Waben). So erkennt eine Mutterkönigin die Laute junger Königinnen, die kurz vor dem Schlüpfen aus ihren Zellen stehen.

Drei Organe sind am Hörsinn beteiligt:

Das erste, das sich in den Vorderbeinen befindet, besteht aus einer feinen inneren Membran, die vibriert, wenn Schall oder Vibrationen von den Waben der Beute reflektiert werden. Dieses Organ ist auch empfindlich für die Hörfrequenz, die dem „Gesang“ der Königinnen entspricht.

Die beiden anderen Organe befinden sich in den Antennen, eines direkt an deren Basis, das andere im letzten Drittel. Es handelt sich um campaniforme Sensillen, die empfindlich auf Vibrationen reagieren, sowie um zwei Gruppen trichoider Sensillen (insgesamt etwa 8’500 auf beiden Antennen).

Als Ganzes betrachtet kann die Antenne mit Schallfrequenzen von bis zu 20 Hertz in Resonanz treten, wie sie etwa bei der Schwänzeltanz-Kommunikation verwendet werden. Das Endsegment der Antenne hingegen nimmt Frequenzen zwischen 250 und 300 Hertz wahr. Mit Hilfe von Tonaufnahmen konnte jedoch gezeigt werden, dass die Biene auch auf Schall zwischen 600 und 2’000 Hertz reagiert. Weitere von Bienen wahrgenommene vibrierende Geräusche, die durch Flügelreibung der Arbeiterinnen und thorakale Muskeln erzeugt werden, liegen im Frequenzbereich von 180 bis 190 Hertz. In weisellosen Völkern verschiebt sich dieser Bereich auf 175 bis 240 Hertz.

Andere Typen von Sensillen weisen ebenfalls spezifische Formen auf, ihre Funktion ist jedoch nicht immer eindeutig geklärt. Die Biene pflegt ihre Antennen sehr sorgfältig, indem sie diese regelmäßig mit der Bürste am Basitarsus ihres Vorderbeins reinigt.
		Detail der Antennenbürste bzw. Tarsalrinne am Basitarsus des Vorderbeins.
Die Antenne enthält weitere sensorische Rezeptoren: Am Pedicellus, einer gelenkigen Zwischenstruktur zwischen Scapus und Flagellum, befindet sich das Johnston-Organ, dessen hochsensible Zellen die Biene über selbst geringste Bewegungen des Flagellums informieren. Dieser Sensor ist besonders nützlich, um Informationen zu registrieren, die durch die Bewegungen anderer Arbeiterinnen innerhalb der Kolonie übertragen werden. Er ermöglicht es den Bienen zudem, über die Krümmung der Antenne ihre Fluggeschwindigkeit einzuschätzen.

Physikalisch-chemische Sensitivität

Die Antennen ermöglichen es der Biene auch, ihre physische Umwelt wahrzunehmen, wie beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder den Kohlendioxidgehalt.

Elektrosensitivität

Während des Fluges oder bestimmter Bewegungen sammelt die Biene positive elektrische Ladungen auf ihrem Körper und ihren Flügeln an. Da das Wachs auf dem Exoskelett ein isolierendes Material ist, werden diese Ladungen nur langsam abgebaut, selbst nachdem sich das Insekt niedergelassen hat. Infolgedessen erzeugt die Biene während des Fluges und in den Momenten nach der Landung kontinuierlich ein elektrisches Feld.

Dieses elektrische Feld ermöglicht es bestimmten Partikeln wie Pollen, beim Landen auf einer Blüte am Körper der Bestäuber zu haften. Das elektrische Feld der Blüte wird durch den Kontakt mit einem Insekt verändert, was von anderen Insekten wahrgenommen werden kann.

Bienen sind in der Lage, Form und Intensität elektrischer Felder zu erkennen. Sie können daher nahegelegene Blütenpflanzen identifizieren, die diese beiden Faktoren bereits durch ihre bloße Anwesenheit verändern. Britische Forschende der Universität Bristol konnten nachweisen, dass Bestäuber diese elektrischen Felder wahrnehmen, die durch jede Pflanze je nach Form und Größe spezifisch verzerrt werden.

Die Antennen der Bienen sind sehr empfindlich gegenüber elektrischen Feldern, die eine Krümmung des Flagellums hervorrufen. Diese Abstoßung der Antennen durch positive elektrische Felder (mit Beugung des Flagellums und Stimulation des Pedicellus und seines Johnston-Organs) ergänzt die Kommunikationsmechanismen, die es den Bienen ermöglichen, auch in völliger Dunkelheit zu kommunizieren und beispielsweise den Schwänzeltanz einer Sammlerin zu erkennen, der die Lage einer Nahrungsquelle anzeigt.

Neben ihrer primären Funktion als Sinnesorgane liefern die Antennen auch Hinweise auf den Zustand der Bienen, etwa auf einen Entspannungszustand, der durch drei Typen von Antennenverhalten gekennzeichnet ist: unbewegliche Antennen, sich etwa minütlich zusammenziehende Antennen oder Antennen mit großen Pendelbewegungen.

Schließlich geben die Antennen der Männchen, die reich mit Sensillen ausgestattet sind, Sexualpheromone ab, die insbesondere während der Fortpflanzungszeit beim Begattungsflug von Bedeutung sind.

Quellen: