Die individuelle Intelligenz der Biene

Mit einem Volumen von etwa 1 mm³ ist das Gehirn der Biene dank hochentwickelter kognitiver Mechanismen zu bemerkenswerten Leistungen fähig. Die Biene trifft Entscheidungen, speichert Flugrouten, indem sie den Sonnenstand präzise verfolgt, lokalisiert Nahrungsquellen und bewertet diese qualitativ und quantitativ, und übermittelt vielfältige Informationen an ihre Artgenossinnen, um eine große Zahl von Sammlerinnen mit unterschiedlichen Kompetenzen zu rekrutieren.

Bild oben: Struktur des olfaktorischen Systems im Gehirn der Biene (Menzel und Giurfa, 2001). LA: Antennallobus; GSO: subösophageales Ganglion; CP: Pedunkelkörper; CM: medianer Kelch; CL: lateraler Kelch; Pe: Pedunkel; Alpha: Alphalous; Beta: Betalous; LPL: laterales Protocerebrum; CC: Zentralkörper; OC: Ocellus; Optischer Lobus: LO: Lobula; ME: Medulla.

Die Biene verfügt über ein „Mini-Gehirn“ von einem Kubikmillimeter, das aus etwa 960 000 Neuronen besteht – also rund 100 000-mal weniger als das menschliche Gehirn, das etwa hundert Milliarden Neuronen umfasst. Es ist in optische Loben, Antennalloben (die Antennen ermöglichen der Biene, Gerüche, Temperaturen, CO₂- und Sauerstoffgehalte sowie Luftvibrationen wahrzunehmen) und Pilzkörper gegliedert, die an der Speicherung und Verarbeitung von Informationen beteiligt sind – denn die Biene ist in der Lage, Entscheidungen zu treffen, indem sie Elemente aus ihrem Gedächtnis mit den unmittelbar vor ihr liegenden Informationen vergleicht. Trotz ihrer geringen Größe verfügt sie somit über ein breites Spektrum kognitiver Mechanismen. Diese sind insbesondere für die Nahrungssuche unerlässlich.

Eine etwa einen Zentimeter große Biene kann tatsächlich in einem Umkreis von drei Kilometern sammeln, also in einer Entfernung, die dem Dreihunderttausendfachen ihrer Körpergröße entspricht. Dies erfordert einen hohen Energieaufwand und setzt die Fähigkeit voraus, sich im Raum zu orientieren: Die Biene fliegt etwa zwei Meter über dem Boden; sie kann höher steigen, benötigt dann jedoch Orientierungspunkte, um zu ihrem Stock zurückzufinden. Anders ausgedrückt muss sie eine Flugroute memorieren, ebenso wie die Orte, an denen sich interessante Nahrungsquellen befinden, die sie entdeckt. Sie sucht gezielt die attraktivsten Quellen auf, prägt sich deren Lage ein und ruft anschließend ihre Schwestern durch den Tanz zu diesen Quellen, ein von Karl von Frisch entdeckter Prozess.

Eine Biene fliegt daher nicht zufällig eine Rose, ein Gänseblümchen oder eine Nelke an: Hat sie ein Rapsfeld gefunden, ist sie in der Lage, den Zuckergehalt des Rapsnektars zu beurteilen, ebenso wie die Ausdehnung des Feldes. Je attraktiver das Rapsfeld ist, desto mehr Sammlerinnen wird sie im Stock rekrutieren. All dies gelingt dank interner Navigationsinstrumente, über die sie verfügt: zunächst einer „Kompass“, der in Form eines Filters arbeitet.

Die Augen der Bienen sind nämlich mit Analysatoren ausgestattet (vergleichbar mit Polarisationsfiltern, die die Sonnenstrahlen filtern). Selbst wenn sie nur einen schmalen Ausschnitt des blauen Himmels sehen, ermöglichen diese Filter stets die Bestimmung der Sonnenrichtung. Die großen Augen bestehen aus einer Vielzahl von Ommatidien, die auf die Polarisation des Lichts reagieren, also auf die Schwingungsebene der Sonnenstrahlen: Einige nehmen den Himmel als hell wahr, andere als dunkel, je nach dieser Schwingungsebene. Anhand des Zusammenspiels von helleren und dunkleren Bereichen weiß die Biene stets, wo sich die Sonne befindet. Dieser Kompass stellt jedoch auch eine Falle dar, da die Sonne je nach Tages- und Jahreszeit kein stabiler Orientierungspunkt ist. Daher ist die Biene zu einer zeitlichen Korrektur fähig: Zahlreiche Studien zeigen, dass sie über eine Art angeborenes Schema verfügt, das ihr anzeigt, dass sich die Sonne am Nachmittag in der entgegengesetzten Richtung befindet als am Morgen – und umgekehrt. Dieses Schema verfeinert sich während der ersten Flüge der Biene, die von Imkern an sonnigen Tagen gut beobachtet werden können, wenn junge Bienen ausfliegen, in alle Richtungen starten und spiralförmig in den Himmel aufsteigen: Es handelt sich um Orientierungsflüge, bei denen sie sowohl die Sonnenbahn als auch ihre unmittelbare Umgebung erkunden.

Der Kompass ist jedoch nicht das einzige Navigationsinstrument der Biene; sie verfügt auch über eine echte „Karte“: Sie erkennt Landschaftselemente und kann die Sonnenrichtungen mit den Entfernungen und Richtungen der Landschaftsmerkmale in Beziehung setzen, die ihren Stock umgeben. Dies zeigt ein sehr einfaches Experiment: Man setzt Bienen in einer bestimmten Umgebung aus und lässt sie sich dort orientieren; an einem bewölkten Tag werden sie dann in eine ähnliche, jedoch anders ausgerichtete Umgebung gebracht. Man stellt fest, dass sich die Biene nur dann korrekt orientiert, wenn die Sonne durchbricht, da sie dann erkennt, dass sich die Sonnenrichtung im Vergleich zur Landschaft des Vortages verändert hat. Sie muss also Landschaftselemente und Sonnenlauf miteinander verknüpfen, da sie die Richtung einer Nahrungsquelle stets in Bezug auf die Sonne angibt – und ihre Schwestern diese Richtung auch bei bedecktem Himmel wiederfinden müssen.

Wie gelingt es der Biene jedoch, sich zu orientieren – oder genauer gesagt, eine konstante Richtung beizubehalten –, obwohl sie im Zickzack fliegt (was durch die zahlreichen, zwangsläufig auf ihrer Flugbahn liegenden Hindernisse in nur zwei Metern Höhe bedingt ist)? Man kann zeigen, dass, wenn der Flugweg eine Abfolge von Vektoren ist – etwa: Sie verlässt den Stock, umfliegt eine Baumgruppe und fliegt zur Nahrungsquelle –, die Biene ihren Schwestern durch den Tanz die Luftlinienrichtung angibt, unabhängig von den einzelnen Zickzackbewegungen. Mit anderen Worten: Sie hat eine Berechnung von Distanzen und Richtungen vorgenommen und weiß genau, wo sie sich im Verhältnis zu ihrem Stock befindet.

Diese Fähigkeit zur Distanzberechnung wird durch das sogenannte Experiment des „täuschenden Tunnels“ belegt: Die Biene muss dabei sehr nahe an den Tunnelwänden fliegen, während unter ihr eine Art „falsche Landschaft“ vorbeizieht – in Wirklichkeit ein zufälliges Muster, das so gestaltet ist, dass es der Biene einen optischen Fluss vermittelt, der dem Überflug einer wesentlich längeren Strecke entspricht als der tatsächlichen Tunnellänge. Wie sich im Tanz zeigt, glaubt die Biene, eine viel längere Strecke zurückgelegt zu haben, als sie tatsächlich geflogen ist. Daraus lässt sich schließen, dass die Biene die zurückgelegten Distanzen erfasst, indem sie den Ablauf der unter ihr vorbeiziehenden Objekte analysiert, ähnlich einem „optischen Lesegerät“.

Sie ist auch zu einer Art „Proto-Zählung“ fähig, wie ein einfaches Experiment zeigt: Pergolen werden in regelmäßigen Abständen aufgestellt, und hinter der dritten wird eine Futterquelle platziert. Nachdem sich die Bienen an dieses Arrangement gewöhnt haben, werden nachts die Pergolen enger zusammengerückt, sodass sich die Futterquelle nun hinter der vierten befindet. Ein Teil der Bienen hat die Distanz korrekt erfasst und fliegt direkt zur Futterquelle; ein anderer Teil – etwa ein Viertel – fliegt zur dritten Pergola. Diese Bienen orientierten sich also nicht an der Distanz, sondern an der Anzahl der Pergolen. Das Experiment zeigt somit, dass die Biene zu einer – wenn auch groben – Zählung fähig ist, und zugleich, dass sich nicht alle Bienen auf dieselbe Weise orientieren: Sie nutzen unterschiedliche Kompetenzen, um dasselbe Ziel zu erreichen. Dies ist ein Beleg dafür, dass sie keine reinen Mechanismen sind, die angeborene „Programme“ abspulen, sondern dass Individuen über differenzierte Fähigkeiten und Qualitäten verfügen.

Janine Kievits, „Die individuelle Intelligenz der Biene“, Labyrinthe, 40 | 2013, 43–45.

> https://journals.openedition.org/labyrinthe/4308