Die Welt der Bienen ist faszinierend und komplex. Obwohl ihr Gehirn winzig ist, vollbringen Bienen erstaunliche Leistungen, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten in Erstaunen versetzen. Dieser Artikel beleuchtet die wissenschaftlichen Erkenntnisse über das Gehirn der Biene, ihre kognitiven Fähigkeiten, ihr Sozialverhalten und die Bedrohungen, denen sie ausgesetzt sind.
Die Intelligenz der Biene: Mehr als nur Instinkt
Lange Zeit wurde angenommen, dass komplexes Verhalten wie Lernen und Weitergabe von Wissen nur Arten mit komplexen Gehirnen vorbehalten ist. Ein Experiment von Sylvain Alem, Lars Chittka und ihrem Team an der Queen Mary University in London zeigte jedoch, dass Hummeln in der Lage sind, völlig neues Verhalten zu erlernen und weiterzugeben. In diesem Experiment lernten Hummeln, wie sie an Nektar in Plastikblumen gelangen konnten, die unter einer transparenten Platte versteckt waren, indem sie an einem Faden zogen. Dieses Wissen wurde dann an andere Mitglieder des Volkes weitergegeben, selbst nach dem Tod der ursprünglichen Lernenden. Dies deutet auf eine Abstraktionsfähigkeit hin, die einst als unmöglich für Insekten galt.
Randolf Menzel, ein renommierter Hirnforscher, ist überzeugt, dass das Gehirn der Honigbiene eines der leistungsfähigsten in der Tierwelt ist, sogar dem des Tintenfisches überlegen. Er betont, dass Bienen sich verschiedene Möglichkeiten vorstellen und in ihrer inneren Welt verhandeln können, ähnlich wie Menschen denken. Sie können sich etwas vergegenwärtigen, was gar nicht da ist, und haben eine Vorstellung von sich selbst und der Welt um sie herum. Sie können sogar die Ergebnisse ihrer eigenen Handlungen vorhersagen.
Die Intelligenz der Bienen zeigt sich in der Reichhaltigkeit ihrer Sinneswahrnehmungen, ihrem beeindruckenden Verhaltensrepertoire und ihrem Lernverhalten. Sie leben in einer Welt von prächtigen Farben, die zwar anders ist als unsere, aber nicht weniger reichhaltig. Sie können Sehphänomene wahrnehmen, die wir nicht direkt erleben, wie z.B. das Muster des polarisierten Himmelslichtes. Bienen lernen schnell, wie sie Blüten besonders effektiv manipulieren, um Nektar und Pollen zu sammeln, und kommen mit vielen Widrigkeiten (Windstöße, schwankende Blüten) zurecht. Ihr Lernen beschränkt sich nicht auf einfaches Verknüpfen von Sinnesreizen und Reaktionsweisen. Sie bilden Wahrnehmungskategorien, können Regeln extrahieren und entwickeln Erwartungen über die Veränderung in der Zeit. Ihre Intelligenz wird besonders deutlich, wenn sie navigieren und über Orte in der Umwelt mit ihren Schwänzellauf kommunizieren.
Die genetische Grundlage des Sozialverhaltens
Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) untersuchten zusammen mit Kollegen aus Frankfurt, Oxford und Würzburg, wie das komplexe, kooperative Verhalten von Honigbienen (Apis mellifera) genetisch programmiert ist, so dass es an nachfolgende Generationen weitergegeben werden kann. Sie fanden heraus, dass ein spezielles Gen, genannt dsx, das arbeiterspezifische Verhalten kodiert. Dieses Gen programmiert, ob eine Arbeiterin eine Aufgabe in der Kolonie aufnimmt und wie lange sie dies tut.
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Für ihre Untersuchungen haben die Biologen das dsx-Gen bei einigen Bienen mithilfe der Genschere CRISPR/Cas9 verändert oder ausgeschaltet. Die entsprechend manipulierten Bienen haben sie mit einem QR-Code beklebt und ihr Verhalten im Bienenstock anschließend mit Kameras überwacht. Die Forschenden haben sogenanntes Grün fluoreszierendes Protein (kurz GFP) in die dsx-Sequenz integriert, so dass GFP zusammen mit dem dsx-Protein hergestellt wurde. Hierdurch konnten, mithilfe von Fluoreszenzmikroskopie, die neuronalen Verschaltungen sichtbar gemacht werden, sowohl bei den unveränderten Bienen als auch bei denjenigen mit genetischen Modifikationen.
Die Ergebnisse deuten auf ein grundlegendes genetisches Programm hin, welches die neuronale Verschaltung und das Verhalten der Arbeiterin bestimmt. Die Forschenden wollen im nächsten Schritt den Schritt von der einzelnen Honigbiene hin zum Superorganismus Bienenvolk tun.
Arbeitsteilung und der Superorganismus Bienenvolk
Jede Honigbiene hat einen ganz bestimmten Job, von der Pflege der Larven über die Verteidigung des Nests bis zur Nahrungsbeschaffung. Manche sind Ammenbienen, die sich um die Larven kümmern. Einige putzen die Waben, während andere Pollen und Nektar sammeln, um daraus Honig zu machen. Im Kollektiv entsteht durch die aufeinander abgestimmte Arbeitsteilung jedoch eine effektive Maschinerie.
Anders als in Jerry Seinfelds „Bee Movie“ gehen echte Honigbienen nicht aufs College, um dort einen Job zugewiesen zu bekommen. Stattdessen werden sie durch ihre Gene, ihre Hormone und situative Notwendigkeit gesteuert. Honigbienen werden schon mit einem Job geboren. „Wir sagen, es ist ‚dezentralisiert‘. Es gibt keine Biene im Zentrum, die das alles organisiert“, sagt Thomas Seeley, der Autor des Buches „Honey Democracy“.
Die Aufgabe einer Biene wird durch ihr Geschlecht bestimmt. Männliche Bienen, die man Drohnen nennt, verrichten gar keine Arbeit. Sie machen etwa zehn Prozent eines Bienenvolks aus und verbringen ihr Leben damit, Honig zu schlürfen und auf eine Gelegenheit zur Paarung zu warten. Wenn für die Königin die Zeit gekommen ist, den Hochzeitsflug anzutreten, werden alle Drohnen aus fremden Bienenvölkern darum wetteifern, sie begatten zu können. Sie fliegen hinter der Königin her und versuchen, sich mitten in der Luft mit ihr zu paaren. Gelingt ihnen das, fallen sie im Anschluss zu Boden und sterben. Die Bienenkönigin paart sich mit bis zu 20 Drohnen und speichert deren Samen für den Rest ihres Lebens in ihrer Samenblase.
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Der Großteil des Bienenvolkes besteht aus weiblichen Bienen, den Arbeiterinnen. Sie verrichten all die Arbeiten, die den Bienenstaat am Laufen halten. Das Geschlecht einer Biene wird von der Königin bestimmt, die zwei bis fünf Jahre lang etwa 1.500 Eier pro Tag legt. Wenn die Königin ein Ei in eine kleinere Wabe legt, die für eine Arbeiterin bestimmt ist, befruchtet sie das Ei in ihrem Körper mit Samen vom Hochzeitsflug. Kommt die Königin an eine größere Wabe, die für eine Drohne bestimmt ist, befruchtet sie das Ei nicht.
Es dauert 21 Tage, bis die Arbeiterinnen ihr Larvenstadium hinter sich lassen und aus der Wabe klettern. Sobald sie am 21. Tag als ausgewachsene Biene ihre Kinderstube verlässt, beginnt sie sofort damit, die Wabe zu reinigen, aus der sie geschlüpft ist. Nach drei Tage lösen ihre Hormone die nächste Lebens- und Arbeitsphase der Arbeiterin aus. Als Ammenbiene versorgt sie dann den Nachwuchs. Seeley erklärt, dass Hormone ausgeschüttet werden, die verschiedene Teile jener Gene aktivieren, die mit unterschiedlichen Aufgaben assoziiert sind. „Das ist ähnlich wie bei Menschen, wenn sie krank werden“, sagt er. „Dann werden Gene aktiviert, die an Entzündungen und Fieber beteiligt sind. Die Ammenbienen kümmern sich etwa eine Woche lang um den Nachwuchs und füttern die Larven mit Gelée Royale, einem Sekret aus Proteinen, Zucker, Fetten und Vitaminen. Die genaue Anzahl der Tage, die eine Arbeiterin mit dieser Aufgabe zubringt, hängt auch von den jeweiligen Bedürfnissen des gesamten Bienenstocks ab. Bienen sind äußerst sensible Organismen, deren Hormone eng mit den Bedürfnissen des Bienenvolkes zusammenhängen. „Ein Honigbienenvolk ist daher viel mehr als nur eine Ansammlung von Individuen“, schreibt Seeley in „Honeybee Democracy“.
Wenn die Biene die Pflege des Nachwuchses abgeschlossen hat, geht sie in die dritte Phase über. Nach etwa einer Woche verändert sich der Hormonhaushalt der Arbeiterin dann erneut. Somit beginnt ungefähr am 41. Tag ihre letzte Lebensphase als Pollensammlerin. Diese Aufgabe ist die gefährlichste, aber auch die wichtigste. Sie wird nur von älteren Bienen verrichtet, deren Lebensende naht. Nach etwa vier Wochen pausenloser Arbeit spürt die Biene, dass ihre Zeit gekommen ist. Dann verlässt sie das Nest, um den anderen nicht zur Last zu fallen. So sieht das Leben einer weiblichen Biene im Frühling und Sommer also aus: Vom Tag ihres Schlüpfens bis zum Tag ihres Todes arbeitet sie unermüdlich.
Entscheidungsprozesse im Bienenvolk: Schwarmintelligenz
Mit Präzision und Leidenschaft haben Thomas D. Seeley und seine MitarbeiterInnen untersucht, wie Bienenschwärme ihre optimale Behausung finden. Diese Aufgabe übernehmen maximal 5 % der erfahrensten Spurbienen, die mindestens ein Dutzend verschiedene Möglichkeiten prüfen, bevor ein Entscheid getroffen wird. Gute Plätze werden mit einem intensiveren Tanz von längerer Dauer angezeigt als weniger gute; entsprechend fliegen mehr Bienen zu guten Plätzen als zu mittelmäßigen. Entscheidungsprozesse mit einer größeren Zahl von beteiligten Bienen würden sich endlos hinziehen. Umgekehrt würden bei Prüfung von weniger Nistmöglichkeiten Entscheide zu schnell und damit zu unpräzise fallen.
Der Entscheidungsprozess für den besten Platz folgt denselben Regeln wie die Prozesse der Nervenzellen im Gehirn der Affen. Ein Bienenschwarm und das menschliche Gehirn haben viel gemeinsam. Die Interpretation, dass ein Bienenvolk sich wie das Gehirn eines Schimpansen verhält, ist eine Provokation, weil die Analogie fordert, das Volk als den eigentlichen Organismus zu verstehen, in dem die Spurbienen einzelne Zellen sind.
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Psychophysische Gesetze und der Superorganismus
WissenschaftlerInnen von der Universität Sheffield haben gezeigt, dass das Verhalten eines Bienenschwarmes (der wie das Bienenvolk in der aktuellen Literatur als «Superorganismus» bezeichnet wird) mit Hilfe dreier psychophysischer Gesetze beschrieben werden kann, die zur Untersuchung der Beziehung der Intensität von (Sinnes-)Reizen und ihrer Wahrnehmung beim Menschen formuliert wurden (Weber-Fechner-Gesetz, Hiksches Gesetz und Piéron-Gesetz). Die Autoren betonen, dass bei den Bienen kein einziges Tier nach diesen psychophysikalischen Gesetzen reagiert, sondern lediglich der Schwarm als Ganzes.
Das Bienensterben: Eine Bedrohung für die Superintelligenz
Ein großes Problem ist das Bienensterben. Es gibt mehrere Gründe, deren Zusammenwirken sich fatal auswirken können. An erster Stelle stehen die in der Landwirtschaft so massiv eingesetzten Pestizide. Dann kommt die Verarmung unserer Landschaft an natürlichen Standorten dazu. Ein dritter Faktor sind Bienenkrankheiten, die durch die Parasitierung mit einer Milbe (Varoa) verstärkt werden können.
Unter den Pestiziden sind es vor allem die sogenannten Neonicotinoide, die die Bienen schädigen und zwar auf mehreren Ebenen gleichzeitig: bei der Fruchtbarkeit der Königin und Drohnen, der Entwicklung der Larven, der Immunabwehr der Arbeiterinnen und dem Lernverhalten, der Gedächtnisbildung, der Navigation und der Tanz-Kommunikation der Sammlerinnen. Diese Neonicotinoide sind Gehirndrogen, die nach der Aufnahme höherer Dosen töten, bei chronischer Aufnahme von winzigsten Dosen das Verhalten so stören, dass das ganze Volk beeinträchtigt ist. Zu allem Übel wirken diese Pestizide noch viel stärker auf Hummeln und Wildbienen. Ihre Wirkung wird dadurch verstärkt, dass sie sich im Boden anreichern, nur zu einem sehr geringen Teil von der Pflanze aufgenommen werden (was dazu führt dass große Mengen eingesetzt werden müssen) und in die Flüsse, Seen und Teiche gelangen, wo sie wiederum zum Absterben von Planktonorganismen (dem Futter der Fische) führen. Sie sind aus meiner Sicht, zusammen mit dem Herbizid Glyphosat, eines der allergrößten Probleme unserer industrialisierten Landwirtschaft.
In Marokko hat sich der erste Imker-Verein gegründet, um dem Bienensterben den Kampf anzusagen.
Forschungsprojekte und Erkenntnisse
Die Intelligenz der Bienen schlägt sich in der Reichhaltigkeit ihrer Sinneswahrnehmungen, in ihrem beeindruckenden Verhaltensrepertoire und in ihrem Lernverhalten nieder. Karl von Frisch und seine Schüler haben über nahezu 100 Jahre eine Fülle von Befunden über das Sehen, Riechen und Fühlen der Bienen erarbeitet. Aus diesen und vielen Studien danach wissen wir, dass Bienen z.B. in einer Welt von prächtigen Farben leben, die zwar anders ist als unserer Farbwelt, aber nicht weniger reichhaltig. Außerdem können sie Sehphänomene wahrnehmen, die wir nicht direkt erleben, wie z.B. das Muster des polarisierten Himmelslichtes. Wie elegant Bienen Nektar und Pollen sammeln, dabei schnell lernen besonders effektiv die Blüten zu manipulieren, und mit vielen Widrigkeiten (Windstöße, schwankende Blüten) zurechtkommen wird besonders eindrucksvoll, wenn man ihre rasanten Bewegungen durch Verlangsamung sichtbar macht. Ihr Lernen beschränkt sich nicht auf einfaches Verknüpfen von Sinnesreizen und Reaktionsweisen. Sie bilden Wahrnehmungskategorien (z.B. symmetrisch gegen nicht symmetrisch), können Regeln extrahieren und entwickeln Erwartungen über die Veränderung in der Zeit. Ihre Intelligenz wird zweifellos besonders deutlich wenn sie navigieren und wenn sie über Orte in der Umwelt mit ihren Schwänzellauf kommunizieren. Ihr beeindruckendes soziales Leben wird vor allem durch angeborene und recht stereotype Verhaltensweisen gesteuert. Insofern zeigt sich die Intelligenz der Tiere besonders dann, wenn das Tier auf sich alleine gestellt ist und sich in einer ständig ändernden und komplizierten Umwelt zurechtfinden muss.