An Honigwaben beissen sich Forscher immer noch die Zähne aus

Ockhams Rasiermesser, auch Prinzip der Sparsamkeit oder Parsimonie genannt, erfreut sich grosser Beliebtheit in der Wissenschaft, und dies besonders bei der Erforschung der Insektenwelt. Wenn mehrere mögliche Erklärungen für einen Sachverhalt vorliegen – so das Prinzip – ist stets die einfachste allen anderen vorzuziehen. Dass dieser Grundsatz in der Entomologie zur Anwendung kommt, liegt auf der Hand, traut man doch den kleinen Hirnchen kaum eine komplexe Leistung zu.

Die wunderbare Wabenstruktur der Honigbienen (Apis mellifera) soll hier als Beispiel dienen. Wie bereits seit langem vermutet und erst 1999 vom Mathematiker Thomas C. Hales bewiesen, wird bei hexagonalen Wabeneinheiten ein Minimum an Material verbraucht. Honigbienen schliessen jede Zelle unten mit drei Rhomben ab und bauen dahinter eine zweite Lage sechseckiger Kammern auf, sodass schliesslich eine doppelseitige Wabe entsteht. Und um das Herausfliessen des Honigs zu verhindern, ist jede Zelle leicht nach oben geneigt. Ein Meisterwerk.

Berechnungen zur optimalen Wabenstruktur sowie Pläne für Bienenkästen von François Huber (Huber 1814, Band 2, Tafel 1). https://doi.org/10.3931/e-rara-22653

Gemäss einer gängigen Theorie entstehen die Sechsecke allein durch die Form und Wärme der Bienenkörper (Karihaloo et al. 2013): Arbeiterinnen bauen um sich herum eine runde Wabe und heizen danach ihre Körper durch Muskelaktivität auf. Das Wachs beginnt zu fliessen und bildet aufgrund physikalischer Effekte der Oberflächenspannung flächige Strukturen mit konstanter Wanddicke zwischen den Zellen aus. Diese Theorie ist fraglos schön und sparsam, und die Autoren der zitierten Studie fassen denn auch die alternativen Erklärungsmodelle bisheriger Forscher wie folgt zusammen: “… many esoteric explanations some of which would need the bees to have an uncanny ability to perform mathematical calculations or the magical quality to measure lengths and angles.”

Bei der Konstruktion einer neuen Wabe messen Honigbienen den Stand der Arbeit und den verfügbaren Raum. Foto©️H.R. Heilmann (Tautz & Heilmann 2007)

Ungeachtet dieses Generalverdachts rückten einige historische Apidologen gerade in den letzten Jahren wieder in den Fokus der Wissenschaft (Gallo & Chittka 2018), allen voran der geniale François Huber (1750-1831). Als Sohn einer wohlhabenden Genfer Familie von Bankiers und Händlern konnte sich Huber zeitlebens der Bienenkunde widmen (De Candolle 1832) und untersuchte die Konstruktion von Waben in einer Reihe eleganter Experimente mit Glasplatten.

Honigbienen bauen ihre Waben in der Regel von der Decke des Bienenkastens nach unten bis zum Kastenboden. Wichtig zu wissen ist auch, dass Wachs gut an Holz, aber nur schlecht an Glas haftet, weshalb Honigbienen es tunlichst vermeiden ihre Wabe an Glas zu befestigen. Mit mehreren Glasplatten zwang Huber damals die Bienen zu allerlei widernatürlichen Aktionen: Er liess sie Waben von unten nach oben bauen, horizontal von Kastenwand zu Kastenwand oder auch als Viertelkreis zwischen zwei im 90-Grad Winkel stehenden Holzwänden. Die Honigbienen zeigten dabei grosses Geschick, erweiterten oder verengten situativ den Zellendurchmesser und produzierten am Ende immer funktionstüchtige Waben, aus denen weder Honig ausfloss noch Brut herausfiel. In einem Fall beobachtete Huber auch, dass eine Wabe von der Kastendecke abbrach und zu Boden fiel, worauf das Bienenvolk umgehend die Verankerungen der verbleibenden Waben mit zusätzlichem Wachs verstärkte. Huber schrieb in tiefer Bewunderung: “… je l’avouerai, je ne sus me défendre d’un sentiment d’admiration pour un trait où sembloit briller la prudence la plus consommée” (Huber 1814, Band 2, S. 288).

Die Astronauten Hart und Nelson beobachten 1995 im Space Shuttle Challenger Honigbienen beim Wabenbau im schwerelosen Raum (National Aeronautics and Space Administration. Lyndon B. Johnson Space Center.) http://catalog.archives.gov/id/22604198

Was gilt nun? Sind Bienenwaben das Produkt einiger simpler, instinktiv durchgeführter Handlungen oder vielleicht doch das Resultat von Erkenntnis und einer flexiblen und vorausschauenden Planung? Die Fachwelt ist uneins und forscht weiter: An Bord des Space Shuttles Challenger untersuchte man Wabenkonstruktionen im schwerelosen Raum, man trennte Bienenbabies vom restlichen Volk und liess sie Wachszellen bauen oder schaute Arbeiterinnen bei der Reparatur beschädigter Waben zu. Kürzlich stellte man auch fest, dass das Wachs im Bienenstock gar nie genügend erhitzt wird, um zu fliessen und rein physikalisch als sechseckige Brutzellen zu kristalisieren (Bauer & Bienefeld 2013).

Die Waben der Honigbienen bleiben vorerst also ein ungelöstes Rätsel. Und dies liegt vielleicht auch an unserer Haltung: Jedem Hausspatz trauen wir sofort intelligente Handlungen zu, den uns verwandtschaftlich so weit entfernten Bienen aber nicht.

Literatur:

Bauer D, Bienefeld K (2013) Hexagonal comb cells of honeybees are not produced via a liquid equilibrium process. Naturwissenschaften 100(1) 45-49. https://doi.org/10.1007/s00114-012-0992-3

De Candolle AP (1832) The life and writings of Francis Huber. Edinburgh New Philosophical Journal 14: 283–296.

Gallo V, Chittka L (2018) Cognitive aspects of comb-building in the honeybee? Frontiers in psychology 9: 900. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2018.00900

Huber, F (1814) Nouvelle observations sur les abeilles. Seconde édition. Paris und Genf, J. J. Paschoud. https://doi.org/10.3931/e-rara-22653

Karihaloo BL, Zhang K, Wang J (2013) Honeybee combs: how the circular cells transform into rounded hexagons. Journal of the Royal Society Interface 10(86): 20130299. https://doi.org/10.1098/rsif.2013.0299

Tautz J, Heilmann HR (2007) Phänomen Honigbiene. München: Spektrum. ISBN: 9783827418456

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