1. Das visuelle System der Bienen unterscheidet sich stark von dem unseren

Da die Natur alles sinnvoll eingerichtet hat, stellt sich die Frage, aus welchen Gründen und in welchen Situationen die visuelle Wahrnehmung der Umwelt durch die Biene vorteilhafter oder nachteiliger ist. Wissenschaftler sagen: Kein Tier sieht dasselbe; es gibt so viele Formen des Sehens, wie es Augentypen und Arten gibt – über eine Million. Dass es in der Natur all diese unterschiedlichen Augentypen gibt, liegt daran, dass das Sehen jeder Art an ihre Lebensweise angepasst ist. Augen dienen dem Fliehen, dem Töten, der Fortbewegung oder auch dem Werben. Je intensiver die Wechselwirkungen eines Tieres mit seiner Umwelt sind, desto komplexer sind seine Sinnesorgane – und das gilt insbesondere für das Sehen, vor allem für das Sehen der Biene.

Bienen verfügen über ein visuelles System, das sich stark von dem unseren unterscheidet. Sie besitzen Facettenaugen, die aus vielen einzelnen Facetten bestehen, von denen jede als unabhängiger Lichtrezeptor wirkt. Im Durchschnitt enthalten sie etwa 5000 solcher Facetten, die Ommitidien genannt werden; zwischen ihnen befinden sich feine Härchen. Befindet sich ein Objekt ausreichend nahe, durchdringen die Lichtstrahlen, die direkt auf eine Ommatidie treffen, die Linse und stimulieren die am Boden des Organs befindlichen Rezeptoren. Das Bild des Objekts wird anschließend im Gehirn aus all diesen Signalen wie aus einem Mosaik rekonstruiert. links menschliche Sicht; rechts rekonstruierte Sicht der Biene

Die Biene besitzt fünf Augen, davon zwei große, die aus mehreren tausend hexagonalen Facetten bestehen.
Die Anzahl der Facetten (oder Ommatidien) pro Auge beträgt:

• 4000 bis 6000 bei der Arbeiterin
• 3000 bis 4000 bei der Königin
• 7000 bis 8600 beim Drohn

Jede Facette nimmt das Licht unabhängig von ihren Nachbarfacetten wahr. Das Gehirn integriert die von jeder Facette empfangenen Informationen und formt daraus ein Mosaikbild.

 

Facettenauge, Schnittschema einer Ommatidie

Jede Ommatidie funktioniert als eigenständiger visueller Rezeptor, der den unmittelbar vor ihm liegenden Teil des Gesichtsfeldes erfasst, ohne dass darin ein Bild entsteht; dieses wird aus den Informationen aller Facetten zusammengesetzt. Ein Objekt im Gesichtsfeld des Bienenauges sendet Lichtstrahlen in alle Richtungen aus; das Auge wird insgesamt angesprochen, doch nur der Strahl, der exakt in der Achse des Rhabdomers (Retinastäbchens) verläuft, wird registriert.

 

2. Wie sieht die Biene ihre Umwelt?

Jede Ommatidie erfasst nur einen Lichtpunkt des Gesamtbildes. Die Zusammenführung all dieser Lichtpunkte ergibt ein körniges, rasterartiges Bild – vergleichbar mit der Druckrasterung von Zeitungen oder Zeitschriften. Man weiß nicht genau, wie das Gehirn der Biene diese Bilder interpretiert, da es hundertmal weniger visuelle neuronale Verbindungen besitzt als das menschliche Gehirn; diese Reduktion ist jedoch angesichts der geringen Körpergröße des Insekts unerlässlich.

Die Auflösungsfähigkeit des Bienenauges ist geringer als die der meisten Wirbeltiere. Es wurde gemessen, dass die Biene nur etwa ein Sechzigstel dessen auflöst, was das menschliche Auge sieht. Das bedeutet, dass zwei getrennte Hindernisse, die der Mensch aus 18 m Entfernung unterscheiden kann, von der Biene erst aus etwa 30 cm Entfernung getrennt wahrgenommen werden. Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto weniger Facetten erfassen es und desto schwieriger ist seine Erkennung. Die Komplexität des Auges schließt eine hohe Präzision aus. Würde der Mensch ein Facettenauge mit vergleichbaren Fähigkeiten besitzen, müsste dieses einen Durchmesser von etwa 1 m haben. Umgekehrt wäre ein fotografisches Auge wie das menschliche, das bei der Biene dieselbe Leistung wie ein Facettenauge erbringen sollte, schwerer als die Biene selbst.

Die Entfernung von Objekten ist daher eine der Schwächen des Bienensehens. Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto weniger Facetten nehmen seine Strahlung wahr. Ein weiterer Nachteil ist die Formwahrnehmung. Da die Augen der Biene unbeweglich sind, verzerrt ihre gewölbte Struktur die Wahrnehmung von Objekten um einen mehr oder weniger getreuen Zentralpunkt.

Diese Schwächen werden jedoch durch eine sehr hohe Bewegungswahrnehmung kompensiert. Die Empfindlichkeit der Facetten erlaubt es der Biene, mehr als zweihundert Bilder pro Sekunde wahrzunehmen, während der Mensch nur etwa zwanzig unterscheidet. Dadurch können andere Insekten leicht erkannt, Fressfeinde vermieden und Blüten im Flug entdeckt werden.

 

Darüber hinaus besitzen Bienen drei Ocelli auf dem Scheitel ihres Kopfes. Dabei handelt es sich um einfache Augen, die kein Bild erzeugen, sondern auf Helligkeitsänderungen reagieren. Dies hilft dem Insekt beim Ausflug aus dem Stock und bei der Stabilisierung des Fluges in Bezug auf Himmel und Boden.

3. Kann man daraus schließen, dass die Biene schlechter sieht als der Mensch?

Die Antwort ist nicht eindeutig, da die Biene anders sieht und wir zudem derzeit nicht wissen, wie ihr Gehirn die Bilder interpretiert. Das Facettenauge besitzt jedoch einen großen Vorteil: Wenn sich ein Objekt im Gesichtsfeld bewegt, werden die Ommatidien abwechselnd aktiviert oder deaktiviert. Durch diesen Summationseffekt können Insekten sehr viel besser einschätzen, ob sich ein Objekt bewegt oder nicht, und entsprechend reagieren. So wurde beispielsweise festgestellt, dass Sammlerinnen windbewegte Blüten lieber besuchen als unbewegliche. Die Bildverarbeitung ist mit einem Facettenauge effizienter als mit dem menschlichen Auge, da es eine deutlich höhere Analysegeschwindigkeit und eine höhere Frequenz sequenzieller Wahrnehmung ermöglicht.

Veränderungen des Gesichtsfeldes mit einer Frequenz von mehr als 20 pro Sekunde werden vom menschlichen Auge als kontinuierliches Bild wahrgenommen. Bei der Biene liegt die Frequenz der sequenziellen Wahrnehmung deutlich über 100 pro Sekunde. Ein Hollywood-Film wäre für die Biene daher eine Abfolge von Standbildern und schwarzen Phasen. Taschenspielertricks lassen sich von der Biene leicht durchschauen, da Handbewegungen langsamer sind als die Wahrnehmung durch ihr Facettenauge.

Der Vorteil eines Facettenauges für Insekten, die von Beutezug leben, besteht beispielsweise darin, dass sie einen dichten Wald durchqueren können, ohne anzustoßen, andere schnell fliegende Insekten fangen oder Fressfeinden entkommen können. Facettenaugen sind daher besonders gut geeignet, sehr geringe Veränderungen eines Bildes oder einer Bewegung in sehr kurzer Zeit zu erkennen.

Was die Farben betrifft, verfügen Bienen über ein trichromatisches Sehvermögen. Jede Ommatidie enthält neun Rezeptoren, von denen vier auf Grün, zwei auf Blau und zwei auf Ultraviolett reagieren. Die Wahrnehmung von Rot ist hingegen eingeschränkt.

4. Ist das Auge, mit dem die Natur die Biene ausgestattet hat, optimal an ihre Lebensweise angepasst?

Ausgehend von den physiologischen Eigenschaften eines Organismus, seiner Lebensweise und seinem Lebensraum lassen sich gewisse Schlussfolgerungen wagen: welche Faktoren seine Lebensweise und sein Überleben beeinflussen könnten. Diese entsprechen jedoch nicht zwingend der Realität. Es ist vielmehr eine erfolgreiche Strategie der Natur, Lebensweisen mit großer Variabilität an Merkmalen zu entwickeln: genetische Variationen oder Mutationen, aus denen Spezialisierungen entstehen, die eine optimale Anpassung an die Umwelt ermöglichen.

Alle Insekten besitzen Facettenaugen und besiedeln dennoch äußerst unterschiedliche Lebensräume, die eine große Vielfalt an Sehsystemen erfordern. Es gibt tagaktive und nachtaktive fliegende Insekten, sehr schnelle Flieger oder sehr langsam gehende Arten. Trotz dieser Unterschiede ist die Grundanatomie ihrer Augen identisch, wenn auch nicht immer ideal. Dies gilt für die Vielzahl von Insekten aller Art und Größe, die unsere Umwelt bevölkern.

Für die Biene ist es vor allem wichtig, bewegte Objekte rechtzeitig wahrzunehmen – andere Bienen, Fressfeinde oder den unter ihr vorbeiziehenden Boden, wenn sie mit etwa 7 m pro Sekunde fliegt.

Die Wahrnehmung von Ultraviolett verleiht Blüten und Landschaften überraschende Farbgebungen.

Karl von Frisch (1886–1982), Nobelpreisträger 1973, wies die Farbwahrnehmung der Bienen durch zahlreiche Experimente über viele Jahre hinweg nach.

Die Empfindlichkeit für Ultraviolett war für ihn eine außergewöhnliche Entdeckung. Blüten, die uns gleichmäßig gefärbt erscheinen, sehen aus Sicht der Biene ganz anders aus. Ultraviolett lässt Linien sichtbar werden, die von den Blütenblättern zum Zentrum der Blüte führen, wo sich der Nektar befindet. In Berlin wurde vor einiger Zeit eine neue Methode zur Messung des Blütenspektrums entwickelt, die Rekonstruktionen mit sogenannten Falschfarben ermöglicht (Blau für Ultraviolett, Grün für Blau, Rot für Grün). Die relativen Erregungen der retinalen Zellen werden dabei unter Berücksichtigung der Auflösungsfähigkeit des Bienenauges für jeden Bildpunkt reproduziert. Auf diese Weise erhält man eine adäquate Beschreibung und Analyse des Signals der Pflanze sowie eine Übersetzung der Interaktion zwischen der Blüte als Signalsender und der Biene als Signalempfänger. Eine Orchidee, die uns einheitlich rötlich erscheint, ist in Wirklichkeit mit einer Vielzahl von Nuancen gefärbt, die von den retinalen Zellen erfasst werden.

Der obere Teil wird von den Grünrezeptoren erfasst, der untere von den Blau- und Ultraviolettrezeptoren. So lässt sich verstehen, wie die Biene eine Blüte entschlüsselt.

Teilweise Rekonstruktion der Sicht einer Biene

5. Schlussfolgerung: Wissenswertes für die imkerliche Praxis

Man kann nicht wirklich sagen, dass die Biene besser sieht als der Mensch. Sie besitzt die Vorteile eines Facettenauges, nämlich eine höhere Analysegeschwindigkeit und eine höhere Frequenz sequenzieller Wahrnehmung. So kann sie beispielsweise sofort erkennen, ob sich ein Objekt bewegt oder nicht. Gleichzeitig weist sie jedoch erhebliche Nachteile auf, insbesondere eine geringe Tiefenschärfe und damit eine sehr niedrige Sehschärfe.

Wir wissen heute, wie die Biene ihre Umwelt wahrnimmt und wozu ihr diese besondere Art des Sehens dient. Dennoch sind wir derzeit noch nicht in der Lage zu erklären, wie das Gehirn der Biene diese Bilder verarbeitet und welche Konsequenzen daraus folgen, da es – angesichts der geringen Körpergröße der Biene – über hundertmal weniger neuronale Verbindungen verfügt als das menschliche Gehirn.

• Bienen unterscheiden drei Farben: Blau, Grün und Ultraviolett.
  Andere Farben erscheinen ihnen schwarz. Abstufungen von Blau und Grün erscheinen ihnen gegenüber unserer Wahrnehmung farblich verschoben. So erscheint ihnen Gelb als mehr oder weniger blasses Grün. Ultraviolett kann von unseren Netzhäuten nicht wahrgenommen werden (was erneut die technische Überlegenheit der Bienen gegenüber dem Menschen verdeutlicht).

Blüten, die durch Ultraviolett beleuchtet werden, zeigen Muster, die den Bienen als Orientierungshilfe zum Nektar dienen. Diese Nektarleitlinien sind für den Menschen bei manchen Blüten, etwa bei Stiefmütterchen, teilweise sichtbar. Sie ermöglichen es auch roten Blüten (z. B. Mohn), die für Bienen weniger auffällig sind, diesen Nachteil bei der Bestäubung auszugleichen.

• Bienen „sehen“ auch Rot.
  Entgegen einer häufig in Büchern oder auf imkerlichen Websites vertretenen Meinung ist es falsch zu behaupten, dass Bienen rote Objekte nicht sehen und man daher Beuten nicht rot streichen sollte. Entscheidend ist vielmehr die Reflexion (oder Absorption) im ultravioletten Bereich, der unserer Wahrnehmung vollständig entgeht. Aus unserer Sicht auf eine rote Farbe lässt sich nicht ableiten, ob sie UV-Strahlung reflektiert oder absorbiert.
• Bienen sehen nicht im Dunkeln.
  Ein schwacher Lichtstrahl dringt durch das Flugloch in den Stock ein und ermöglicht eine gewisse Orientierung, doch innerhalb des Stocks orientiert sich die Biene vor allem mithilfe ihrer anderen, sehr gut entwickelten Sinne. Da Bienen im Dunkeln nicht sehen, verlassen sie den Stock nachts nicht – außer beim nächtlichen Verstellen von Beuten. In diesem Fall fliegen sie nicht auf, sondern laufen an den Außenwänden der Beute entlang. Fallen sie nachts beim Tragen zu Boden, finden sie ihren Stock nicht mehr.
• Die Farbe Schwarz missfällt den Bienen.
  Schwarz ist eine Farbe, die die Biene nicht klar unterscheiden kann; viele Farben, darunter Rot, erscheinen ihr schwarz. Unwissenheit ist möglicherweise die Quelle von Angst: Ein in Schwarz gekleideter Mensch oder schwarze Tiere könnten die Biene erschrecken. Eine sehr alte slawische mündliche Überlieferung berichtet, dass sich Bienenvölker gemerkt hätten, dass schwarze Bären ihre gefährlichsten Fressfeinde sind. Ein Mensch in schwarzer Kleidung oder schwarze Tiere erinnern sie möglicherweise an den Bären, was diesen angeborenen Abwehr- oder sogar Angriffsreflex erklären könnte.

  Auch Weiß wird von Bienen schlecht unterschieden, da es ihnen als helle Blendung erscheint. Vor diesem leicht verschwommenen Halo verliert die Biene ihre Orientierung. Wahrscheinlich ist dies einer der Gründe, warum die Schutzkleidung des Imkers weiß ist – wobei Weiß im Sommer am Bienenstand auch schlicht angenehmer zu tragen ist.

► Siehe auch: Überraschender blauer Halo