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Bienen nutzen duftgesteuerte „Telefonkette“

Gestaffelte Pheromon-Weitergabe ermöglicht Honigbienen die koordinierte Schwarmbildung

Honigbienen
Honigbienen nutzen ein koordiniertes Duftnetzwerk zur Schwarmbildung. © Peleg Lab

Gestaffelte Weiterleitung: Honigbienen organisieren ihre Schwarmbildung über ein raffiniertes Duftnetzwerk – jedes Einzeltier fungiert dabei als Verstärker und Antenne. Sobald die Königin ihr Pheromon abgibt, setzen die ihr nächsten Arbeiterinnen ebenfalls Pheromone frei und leiten sie durch Flügelfächeln nach außen an die nächsten Tiere weiter. Es entsteht ein Netzwerk aus bis zu den fernsten Tiere weitergeleiteten Duftbotschaften.

Bienen erbringen enorme Leistungen: Sie konstruieren komplexe Gebilde im Bienenstock, lagern Nektar ein und versorgen die Nachkommen ihrer fortpflanzungsfähigen Königin. Und auch kognitiv sind sie fit, können sogar rechnen und mithilfe ihrer Schwänzeltänze miteinander kommunizieren. Zudem können sie sich auch über Duftmoleküle untereinander austauschen oder Aufträge ihrer Königin entgegennehmen. Doch diese Pheromone, die Bienen in speziellen Drüsen produzieren, können nur eine bestimmte Strecke zurücklegen, bevor sie sich in der Luft zerstreuen.

Wie kommunizieren sie auf Distanz?

Aber wie können Bienen, die sich nicht in der Nähe ihrer Königin aufhalten, diese chemischen Signale wahrnehmen und einen koordinierten Schwarm bilden? Dieser Frage sind nun Forscher um Dieu Nguyen von der University of Colorado in Boulder nachgegangen. „Es ist sehr wichtig für die Bienen zu wissen, wo die Königin ist, und in ihrer Nähe zu bleiben“, so Nguyens Kollegin Orit Peleg.

Ausgangspunkt der Untersuchung war die Beobachtung, dass Honigbienen sich zur Schwarmbildung um die Königin versammeln, ihren Hinterleib anheben und mit ihren Flügeln schlagen. Ob das die Verteilung der Duftmoleküle der Königin ermöglicht, haben die Wissenschaftler nun in einem Experiment mit Gruppen von bis zu 1.000 Honigbienen geprüft, indem sie die Insekten mit einer Kamera bei der Schwarmbildung aufnahmen. Anschließend analysierten sie das Filmmaterial mit einem Computerprogramm, das automatisch die Positionen und Ausrichtungen der Bienen in der Kolonie verfolgte. Daraus erstellte das Team schließlich eine Modellierung.

Gezieltes Fächeln

Und tatsächlich: Hinter den aufgeregten Flügelbewegungen der Honigbienen steckt vermutlich eine Methode, um Duftstoffe weiterzugeben. So entdeckten die Forscher, dass die Bienen bemerkten, wenn ihre Königin Pheromone produzierte, und daraufhin eigene Pheromone herstellten. Diese Düfte übertrugen sie dann an Bienen, die weiter entfernt waren. „Wenn sie mit ihren Flügeln fächeln, saugen sie Luft über ihre Pheromondrüsen und blasen diese Moleküle weg“, erklärte Peleg.

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Dabei fiel auf, dass die Bienen ihren Duft nicht wahllos verbreiten. „Das Signal wird in eine bestimmte Richtung ausgestrahlt und diese Richtung ist tendenziell von der Königin weg“, so Peleg. Nach rund 30 Minuten konnten dadurch alle Bienen ihre Königin lokalisieren. „Es gibt viele Beispiele von Tieren, wie Ameisen, die Pheromone in ihrer Umgebung verteilen“, ergänzte die Forscherin. „Aber diese Pheromone verbreiten sich nur passiv. Hier lenken die Bienen dieses Signal aktiv.“

Wie ein Telefonnetzwerk

Dadurch entsteht laut Nguyen und ihren Kollegen ein großes Netzwerk: Die Bienen, die der Königin am nächsten sind, schnuppern an ihren Duftmolekülen und leiten dann bewusst ihre eigenen Pheromone an die Bienen hinter ihnen weiter. Die nächste Reihe von Bienen gibt die Nachricht wiederum weiter, und die Kette setzt sich fort, bis jede Biene im Bienenvolk benachrichtigt ist. „Es ähnelt fast einem Telekommunikationsnetzwerk, bei dem man Antennen hat, die miteinander sprechen und das Signal verstärken, sodass es weiter weg reichen kann“, folgert Peleg.

Das Besondere: Die beteiligten Botenbienen des Bienenstocks verteilten sich bei der Weitergabe strukturiert über die beobachtete Fläche. „Die Abstände zwischen den duftenden Bienen waren sehr gleichmäßig“, so Nguyen. „Das deutet darauf hin, dass es eine Art Konzentrationsschwelle gibt, ab der Pheromone nachweisbar sind, und dass die Bienen darauf reagierten.“

Weitere Forschung nötig

Die Ergebnisse zeigen laut der Forscher, wie organsiert das soziale Leben der Honigbienen ist. Zudem wird deutlich, welche komplexen Leistungen Insekten vollbringen können, wenn sie zusammenarbeiten. „Durch die Nutzung der natürlichen Kommunikationslösungen der Bienen können wir das kollektive Verhalten der Tiere besser verstehen“, resümieren Nguyen und ihr Team.

Noch sind aber Fragen bezüglich der Fernkommunikation offen. So will das Forscherteam beispielsweise künftig noch klären, wie diese Kommunikationsnetzwerke genau funktionieren. Senden zum Beispiel nur einige Bienen Nachrichten von der Königin oder können alle Mitglieder eines Bienenstocks die Pheromone riechen und eigene weiterfächeln? (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, doi: 10.1073/pnas.2011916118)

Quelle: University of Colorado at Boulder

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