Forschung in Tirol

Wann und warum stechen Bienen?

TIROL. Die Forscher der Uni Innsbruck sind wieder fleißig. Dieses Mal sind sie dem Stechverhalten von Bienen auf der Spur. Warum stechen Bienen und was steckt dahinter? Durch ein in Innsbruck entwickeltes Computermodell soll einiges aufgedeckt werden.

Signal durch Alarmpheromon

Wenn sich ein Honigbienenvolk bedroht fühlt, sei es durch einen Menschen oder ein Tier, der oder das zu nah am Bienenstock steht, startet der Schwarm zu einem koordinierten Gegenangriff. Ein Signal, das diesen Angriff einleitet, ist das sogenannte Alarmpheromon. Die Bienen tragen dieses Pheromon an ihrem Stachel und es wird beim Angriff verbreitet. Es informiert nicht nur über die Anwesenheit eines Angreifers, sondern auch über das Ausmaß des durch die Bienen eingeleiteten Gegenangriffs. 

Um zu verstehen, wie einzelne Bienen die Konzentration des Alarmpheromons nutzen, beobachteten die WissenschaftlerInnen in Konstanz das individuelle Stechverhalten von Westlichen Honigbienen. Dabei wiesen sie zum ersten Mal unter kontrollierten experimentellen Bedingungen eine abnehmende Aggressivität bei hohen Pheromonkonzentrationen nach.

„Eine mögliche Funktion dieses Stoppeffekts hoher Konzentrationen des Alarmpheromons könnte darin bestehen, das ‚Überstechen‘ bereits besiegter Eindringlinge und damit unnötige Opfer unter den Arbeiterinnen zu vermeiden",

erläutert Morgane Nouvian, Biologin aus Konstanz.

Mit künstlicher Intelligenz dem Verhalten auf den Grund gehen

Um die Evolution kollektiver Verhaltensweisen anhand der experimentellen Daten besser zu verstehen, verwendeten die WissenschaftlerInnen einen auf sogenannter Projektiver Simulation basierenden Modellansatz, der ursprünglich vom Quantenphysiker Hans Briegel und seinen Kollegen an der Universität Innsbruck entwickelt wurde.
In dem agentenbasierten Modell verfügt jeder Agent beziehungsweise jede „Biene“ über einen sehr begrenzten Fundus an für das Abwehrverhalten relevanten Wahrnehmungen (die Konzentration des Alarmpheromons und ein Signal, dass der Räuber flieht) und Handlungen (zu stechen oder nicht zu stechen). 
Ein zweiter wichtiger Aspekt des Modells ist, dass die Agenten lernfähig sind: Weder die Reaktionen der einzelnen Bienen noch die Regeln der Interaktion zwischen ihnen sind vorgegeben. Stattdessen entwickeln sie sich „evolutionär“ über viele Zyklen der Simulation oder, anders ausgedrückt, über viele Generationen des Kollektivs. 
Insgesamt ermöglichte der agentenbasierte Ansatz durch dieses „bestärkende Lernen“ auf Gruppenebene die Modellierung des beobachteten Verteidigungsverhaltens der Honigbienen sowohl aus der Perspektive der einzelnen Bienen als auch des Kollektivs.

Ergebnisse der Simulation

Eine Erkenntnis der Simulation war, dass sich die Bienenvölker an den stärksten Räuber anpassen, dem sie begegnen. Das bedeutet, dass Bienenvölker, die vor allem auf schwache Räuber, wie Mäuse oder Kröten, treffen, bei hohen Pheromonkonzentrationen seltener stechen als Bienenvölker, die häufiger auf starke und schwer abzuschreckende Räuber, wie Bären, treffen.

Das Modell wurde auch auf die wegen ihrer Aggressivität berüchtigte "Afrikanischen Biene" angewandt. Es wird vermutet, dass diese Unterart der Westlichen Honigbiene ihr hochaggressives Verhalten als Reaktion auf höhere Prädationsraten und hochspezialisierte, schwer abzuschreckende Raubtiere, wie den Honigdachs, entwickelt hat. Tatsächlich ergab die Simulation, dass Bienenpopulationen, die unter einer hohen Prädationsrate sowie robusten Räubern leiden, stärkere Verteidigungsreaktionen entwickeln als Populationen, bei denen dies nicht der Fall ist.

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