Bestäubung und Sammelstrategien bei Hummeln (foraging)

Für die Pflanze ist die Bestäubung die Hauptsache, für die Hummel nur – wenn überhaupt – eine Nebensache. Für das Insekt geht es nur um neuen Treibstoff und um den Blütenstaub, der für die Proteinversorgung wichtig ist. Von beidem gilt es, möglichst viel in möglichst kurzer Zeit zu sammeln.

Wichtigste Nahrung: Pollen

An Arbeiterinnen, denen Zuckerlösung (rot) oder Zuckerlösung und Blütenstaub (gelb) zur Verfügung standen, wurde getestet, wie lange sie überleben können. Ohne Blütenstaub sind 50% der Tiere nach 15 Tagen gestorben. Wenn Pollen zur Verfügung steht, leben noch nach 54 Tagen die Hälfte der Tiere. Nach Smeets & Duchateau 2003.

Larven nutzen den Blütenstaub zum Aufbau von Geweben, sie ernähren sich von Pollen. Die Königin nutzt den Blütenstaub vor allem zur Ausbildung der Eier. Seit einigen Jahren weiß man auch, dass Arbeiterinnen ihr ganzes Leben lang Pollen brauchen, obwohl sie weder wachsen, noch Eier legen. Eine Arbeiterin ohne Pollenversorgung stirbt aber schon nach durchschnittlich 15 Tagen. Hat sie Zugriff auf ausreichend Blütenstaub, stirbt sie – dann wohl eher an Altersschwäche – nach durchschnittlich 54 Tagen (Smeets & Duchateau 2003).

Nektar als Treibstoff

Als Treibstoff nutzen Hummeln den Nektar (Gelegentlich kann auch entgegen der Beschreibung in von Hagen (1990) Honigtau gesammelt werden). Die Arbeiterin saugt ihn in ihren Honigmagen und erbricht ihn im Nest in eine Vorratszelle aus Wachs. Von diesem Nektar bedienen sich auch alle anderen Hummeln, die entweder zu wenig Nektar gesammelt haben oder die im Nest zur Aufzucht des Nachwuchs geblieben waren.

Da der Nektar die einzige Energiequelle darstellt, Hummeln aber gleichzeitig praktisch keine Vorräte anlegen (Sobald einige Vorratszellen gefüllt sind, wird weniger Nektar gesammelt. Der Vorrat reicht nur für etwa zwei Tage.), müssen sie häufig Energiekrisen überstehen.

Diese treten beispielsweise auf, wenn in der Natur nur wenige Pflanzen blühen (z.B. Sommer). Während die Bienen bei schlechtem Wetter von ihren Vorräten zehren können, müssen die Hummeln draußen nachtanken. Das erweist sich häufig als schwierig, da bei schlechtem Wetter viele Pflanzen gar nicht erst die Blüten öffnen und die Hummeln Not leiden.

Energiekrisen treiben das Sammeln an

Dazu kommt, dass das Fliegen enorm viele Kalorien verbraucht. Heinrich (1979) gibt an, dass eine ein halbes Gramm schwere Hummel pro Stunde 150 Kalorien für die Nahrungssuche und die Versorgung der Larven verbrauchen kann. Diese Energiemenge entspricht dem Nektar von 500 Heidelbeerblüten.

So erklärt sich auch die hier beschriebene schnelle Arbeitsweise der Hummel. Schließlich kann niemand trödeln, wenn noch alleine 500 Blüten zur Eigenversorgung besucht werden müssen. Die industriell hergestellten Hummelstaaten enthalten daher einen reichlichen Zuckerwasservorrat, damit sich die Tiere auf das Sammeln von Pollen (s. u.) und das Bestäuben konzentrieren können.

Heinrich (1979, S. 50) hat eine erstaunliche Rechnung aufgestellt: Wenn Honigbienen im gleichen Tempo wie Hummeln Futter einbringen würden, käme eine Kolonie von 4000 Honigbienen auf einen Ertrag von 15 Litern Honig pro Tag! Eine Hummelkolonie sammelt pro Tag eine Nektarmenge, die 45 g Zucker entspricht. Dazu kommen noch 20 g Pollen (S. 51).

Optimierung der Bestäubung durch Arbeitsteilung

Zum Sommer hin, wenn der Staat seine größte Individuendichte erreicht, lassen sich Hummeln unterscheiden, die verschiedene Aufgaben übernehmen. So kann man zwischen Sammel- und Stockdiensten unterscheiden, wobei diese offenbar in erster Linie nach der Körpergröße verteilt werden: Denn weil die großen Hummeln ihre Körpertemperatur leichter regulieren können als die kleinen Geschwister, können sie ausfliegen und Sammelaufgaben übernehmen. Die kleinen Hummeln bleiben im Nest und übernehmen Stockdienste.

Im Vergleich mit anderen Bienen fällt aber auf, dass Hummeln beim Sammeln deutlich zwischen dem Pollen- und Nektarsammeln unterscheiden. Hier findet man ebenfalls eine echte Arbeitsteilung zwischen Pollen und Nektar sammelnden Arbeiterinnen (Müller et al., 1997).

 

Optimierung der Bestäubung durch Lernprozesse und die Bevorzugung einzelner Blütenfarben

Für die Pflanze ist es egal, von welchem Insekt sie besucht wird, hauptsache das Insekt trägt Pollen einer anderen Pflanze mit sich. Es muss Pollen derselben Art sein, da ansonsten die Bestäubung nicht funktioniert. Ist es eigener Pollen, kann die unerwünschte Inzucht stattfinden. Viele Pflanzen vermeiden dies mit raffinierten Mechanismen, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Fazit: Der Pollen einer anderen Pflanze derselben Art ist für eine Vermehrung nötig.

Die Hummel liefert genau diesen Pollen, da sie bevorzugt nur Blüten einer einzigen Art besucht. Dies nennt man Blütenstetigkeit. Bei den Hummeln sind im Unterschied zu den Bienen auch die Männchen blütenstet, die damit ebenfalls für die Bestäubung wichtig sind. Sie sammeln allerdings nur für den Eigenbedarf.

Die Hummel macht das nicht der Pflanze zuliebe, sondern weil ihr diese Pflanzenart beispielsweise wegen des großen Pollenvorkommens zusagt und sie daher erst gar nicht andere Pflanzenarten besucht. Wenn sie also einmal erkannt hat, dass ihr eine bestimmte Blüte viel Nektar oder Pollen bietet, muss sie sich nur diese Blüte merken. Fliegt sie von nun an immer nur noch diese Blüte an, verhält sie sich also blütenstet, wird sie immer wieder mit Nektar und Pollenvorräten belohnt.

Für dieses Verhalten benötigt die Hummel also eine gewisse „Denkleistung“, denn schließlich muss sie aus einer Vielzahl von angebotenen Blüten sich diejenige aussuchen und merken, die viel Nektar oder Pollen bietet. Daher wächst ihr „Erfahrungsschatz“ mit jedem Blütenbesuch weiter an, indem sie zwischen guten und weniger guten Nahrungsquellen unterscheidet. So benötigt eine unerfahrene Arbeiterin für eine Ladung Pollen etwa eine Stunde Sammelzeit, während eine erfahrene Hummel dieselbe Menge Pollen in lediglich sechs Minuten schafft.

Keine 100%ige Blütenstetigkeit

Allerdings weiß man (Lützenkirchen, 1983; Müller et al., 1997) von Hummeln, dass sie zwischen den sog. major Pflanzen (Hauptsammelpflanzen) auch immer wieder minor Pflanzen besuchen. Damit verlässt sich die Hummel nicht 100prozentig auf eine einzige Art. Die major Pflanze kann über Tage und Wochen besucht werden, wenn genügend Blüten vorhanden sind. Das heißt also, dass man es der Hummel leichter macht, indem man möglichst viele Hummelpflanzen derselben Art anpflanzt, da dadurch aufgrund einmal gesammelter Erfahrung nicht neu dazu gelernt werden muss. Der Hummel nutzt eine Massentracht mehr, als ein vielfältiger Garten! Allerdings: Ist die Konkurrenz groß, indem viele andere Hummeln ebenfalls diese Art besuchen, kann sich die Hummel nicht mehr auf eine Pflanzenart verlassen und besucht auch später noch mehrere Arten.

Dieses Verhalten muss außerdem ständig modifiziert werden, da die Blüten nur zu bestimmten Zeiten Pollen oder Nektar anbieten.

Beweis im Experiment

Kürzlich konnten diese Angaben durch ein Experiment überprüft werden. Eine Hummel, die die Wahl zwischen einer bekannten und einer unbekannten Blüte hat, wählt die bekannte und sucht dort nach Nektar (Leadbeater & Chittka 2005). Bietet man ihr nur die unbekannte Blüte an, kehrt sie unverrichteter Dinge wieder zum Nest zurück. Interessant war nun eine Variante des Versuchs. Saß nämlich auf einer der unbekannten Blüten eine andere Hummel, die bereits Nektar sammelte, und konnte die erste Hummel dies beobachten, flog sie nun auch zu einer unbekannten Blüte und suchte dort. Sie ahmte also das Verhalten der anderen Hummel nach.

Das Sammeln von Blütenstaub muss erlernt werden. Dazu ist eine Spezialisierung bei besonderen Blütenformen nötig: Zum Beispiel ist beim „Nachtschatten“ der Pollen in röhrenförmigen Staubbeuteln verpackt. Um an den Pollen zu gelangen muss die Blüte mit den Mundwerkzeugen festgehalten werden und anschließend durch Vibration aus den Staubbeuteln herausgeschüttelt werden (siehe oben). Dieses Verhalten muss erlernt werden. Unspezialisierte Arbeiterinnen ernten nur Misserfolge.

Optimierung der Bestäubung: Durch Bestrafung lernen Hummeln besser

Wie die Biologin Fiola Bock zusammen mit einer Arbeitsgruppe um Prof. Chittka (Deutschlandfunk, 2003; Universität Würzburg, 20031) an der Universität Würzburg herausfand, gibt es bzgl. des Sammelverhaltens von Hummeln zwei verschiedene Typen. Die Einen fallen durch ihre nachlässige, qualitativ schlechtere, aber schnellere Sammeltätigkeit auf. Die Anderen benötigen mehr Zeit, arbeiten dafür aber genauer.

Zunächst trainierten die Forscher die Hummeln auf lohnende (boten Zuckerwasser) und nicht lohnende Blüten (boten Wasser). Trotz langer Trainingsphasen flogen die Tiere nur im Schnitt zu 62% die lohnenden Blüten an. Dieser Wert entstand, weil einige Hummeln sehr schlampig arbeiteten und die Wasser-Blüten anflogen. Daneben gab es Hummeln, die sehr präzise zwischen den Blüten unterschieden. Sie landeten deutlich mehr „Treffer“, brauchten dafür allerdings etwas mehr Zeit.

Die Forscher variierten nun den Versuch. Statt Wasser setzten sie der nicht lohnenden Blüte Chinin zu. Diese bittere Substanz ist zwar ungefährlich, schmeckt aber so schlecht, dass die Chininlösung praktisch einer Strafe gleich kommt, wenn eine Hummel hier nippt.

Unter diesen verschärften Bedingungen wurden offenbar die schlampigen Hummeln unter Druck gesetzt. Nun flogen 83% der Hummeln zur lohnenden Blüte und mehr schlampige Hummeln arbeiteten genauer. Setzten die Forscher die Strafe aus (statt Chinin nun wieder nur Wasser), arbeitete ein Teil der Tiere wieder wie vorher schlampig.

Optimierung der Bestäubung durch optimierte Flugwege: „trap’s“

Eine erfahrene Hummel fliegt auf einer angelernten Route zu ihren Blütenquellen. Diese Routen, die Wanderwegen gleichkommen, bezeichnet man als „trap’s“. Hierdurch ergibt sich ein schnelleres Auffinden von Nektar und Pollen. Diese Routen sind mit deutlich sichtbaren Landmarken versehen, die der Reihe nach angeflogen werden. Da junge Hummeln diesen Lerneffekt noch vor sich haben, sind sie im Gelände wesentlich weniger orientiert.

Überraschend ist dabei, wie groß die Strecken sind, die Hummeln bei einem Flug zurücklegen. War man bislang davon ausgegangen, dass die Tiere nicht weiter als 5 km um das Nest herum fliegen, konnten britische Forscher 2006 zeigen, dass die Arbeiterinnen (andere Hummeln sind dazu nicht in der Lage) sogar 13 km schaffen. Die Wissenschaftler um Mark O’Neill von der New Castle University (vgl. BBC online, 2006) hatten 20.000 Hummeln mit kleinen aufgeklebten Nummern markiert und sie anschließend unterschiedlich weit vom Nest entfernt wieder ausgesetzt. Mit einer Kamera beobachteten sie, welche Hummeln wiederkehrten. Die Rückkehr war dabei nur möglich, wenn die Tiere die Umgebung kannten. Sie müssen also vorher in bis zu 13 km Entfernung schon einmal Nektar oder Pollen gesammelt haben. So war bewiesen, dass die Insekten einen viel größeren Aktionsradius haben als angenommen.

Hummeln krabbeln an der Lupine von unten nach oben

Ist die Hummel an ihrem Ziel angelangt, sammelt sie innerhalb einer Pflanzengruppe gewöhnlich zufällig und regellos. Sind die Blüten an einer Pflanze aber regelmäßig angeordnet, beginnt sie immer unten mit dem Sammeln und arbeitet sich nach oben fort. Dieses Verhalten kann leicht an Fingerhut, Lupine, Rittersporn und Eisenhut beobachtet werden.

Ebenfalls interessant ist, dass die Hummeln bei solchen vertikalen Blütenständen noch immer dieser Regel folgen, wenn man den gesamten Blütenstand einfach umdreht. Knipst man also den Blütenstand ab und dreht ihn um, so dass die ältesten Blüten (die ehemalige Basis) nun oben sind, fangen die Hummeln nun oben an zu sammeln! Damit durchschauen sie den Trick und sammeln wieder an der eigentlichen Basis. (Lützenkirchen, 1983)

Das Verhalten lässt sich so erklären, dass die unteren Blüten älter sind als die oberen und folglich im unteren Bereich Nektar angeboten wird (weibliche Geschlechtsorgane sind reif) und in den oberen Blüten Pollen (männliche Geschlechtsorgane reifen zuerst). Offenbar wird hier getrennt zuerst Nektar und dann Pollen gesammelt. Für die Pflanze ergibt sich ein entscheidender Vorteil. Würde die Hummel zuerst den eigenen Pollen sammeln, würde sie diesen Pollen zu den Blüten transportieren und es käme zur Inzucht. Bei diesem Weg erreichen die Blüten nur Pollen einer anderen Pflanze, auf der die Hummel vorher war. Inzucht wird vermieden.

Auch interessant ist, dass einmal besuchte Blüten (Weißklee) für die nächste Zeit nicht mehr angeflogen werden (Nektar- und Pollenertrag ist durch vorherige Ausbeutung einer anderen Hummel gering). Hummeln sammeln daher nur an unbesuchten Blüten. Auslöser für dieses Verhalten ist der Geruch (siehe unten).

Die Bestäubung hängt von der Intelligenz des Tiers ab: Es gibt dumme und kluge Hummeln!

Eine Hummel muss sich nicht nur merken, welche Blüten besonders lohnend sind (siehe oben). Sie muss natürlich auch den Standort des Nests kennen, um mit der kostbaren Ladung wieder zurückkehren zu können. Dabei ist ihr „Gehirn“, wenn man davon überhaupt sprechen kann, klein und es vergehen mit dem Sammeln von Nektar und Pollen durchaus mehrere Stunden. Das Tier legt dabei einen langen Weg zurück. Vergleichbar ist es vielleicht mit unseren Schwierigkeiten, den geparkten Wagen nach dem Einkaufen im Parkhaus wieder zu finden, auch wenn wir höher entwickelt sein sollten.

Es ist nicht geklärt, wie Hummeln diese Leistung im Einzelnen schaffen. Brigitte Bujok, eine Mitarbeiterin einer Arbeitsgruppe von Prof. Tautz an der Uni Würzburg, konnte aber durch Untersuchungen an Bienen hier bereits etwas Klarheit schaffen. Sie fand nun heraus (Tautz 2003; Universität Würzburg 20032), dass die Temperatur in einem Nest entscheidend für die spätere Denkleistung ist. Schon Karl von Frisch hatte festgestellt, dass es Tiere gibt, die besser als andere tanzen können und dabei einen bestimmten Standort genauer als anderen Tiere angeben können (so genannter Schwänzeltanz, der Angaben über einen lohnenden Pflanzenstandort gibt).

Wachsen die Insekten bei höchstens 34,5°C heran, dann vergessen diese Tiere ihr angelerntes Wissen leichter und führen weniger wirksame Schwänzeltänze auf. Die „klügsten“ Bienen entwickeln sich dagegen aus Puppen, die bei 36°C gehalten werden.

Wenn sich diese Erkenntnisse auf Hummeln übertragen ließen – und von Hummeln ist lange die Thermoregulation bekannt, mit der sich die Puppen bebrüten lassen, hätte das auch erstaunliche Auswirkungen für Hummelfreunde. Denn in den Nistkästen lässt sich für die Arbeiterinnen wesentlich leichter das Klima regulieren und bei einer hohen Temperatur halten, als bei Naturvölkern. Zumindest theoretisch würden also die klügeren Hummeln bei den Hummelschützern aufwachsen.

Bestäubung abhängig von Blütenfarbe: Die Lieblingsfarben von Hummeln sind blau und rot

Die Blütenfarbe macht Pflanzen auffälliger und soll dementsprechend Bestäuber anlocken. Manchmal zeigt die Pflanze mit der Blütenfarbe auch das Alter der Blüte an. So verändert sich die Farbe von Blüten beispielsweise beim Lungenkraut, der Rosskastanie oder dem Wandelröschen. In der Regel erfolgt dabei auch eine Umstellung der Reifung von Geschlechtsorganen. Dadurch wird Inzucht vermieden und der Bestäuber kann erkennen, ob gerade Blütenstaub oder Nektar angeboten wird).

Wie Schlegel & Werner (1998) berichten, lassen sich Hummeln gehäuft an Blüten mit kräftigen Farben beobachten. In ihrer Untersuchung traten sie vor allem an blauen und roten Blüten auf.

Pflanzen nutzen chemische Stoffe zur Abwehr von Feinden und als Dekor ihrer Blüte

Weiter oben wurde bereits beschrieben, dass Hummeln eine erstaunliche Denkleistung aufbringen müssen, um effizient Nektar und Pollen zu sammeln. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die Blüten mancher Pflanzenarten auch noch sehr ähnlich sind – jedenfalls für das menschliche Auge. So erscheinen die drei gelben Blüten alle ähnlich, obwohl sie von drei unterschiedlichen Arten stammen. Hummeln sehen die Blüten aber nicht nur wie wir gelb. Ihre Augen nehmen auch ultraviolettes (UV) Licht wahr. Das Bild unten zeigt die gleichen Blüten, diesmal aber aufgenommen mit einem für UV-Licht empfindlichen Film. Jetzt lassen sich die Blüten viel leichter unterscheiden. Pflanzen geben insofern eine Hilfestellung für die Unterscheidung und grenzen sich so von anderen Arten ab. Für Hummeln ist daher das Dekor einer Blüte viel mannigfaltiger als für uns.

 

 

 

 

 

 

Wegweiser im UV-Licht und durch DIP’s

An vielen Blüten tritt die UV-Absorption gehäuft in einem Muster auf, dass den Blick des Betrachters auf das Zentrum der Blüte bzw. auf die Nektarien (Nektar absondernde Drüsen) lenkt. So wird der Bestäuber auf dem kürzesten Weg zum Nektar gelotst.

Ursächlich für die UV-Absorption sind eigens von der Pflanze synthetisierte Moleküle, die Flavonoide. Gronquist et al. (2001; Latusseck, 2002) fanden auch sog. DIP’s (dearomatized isoprenylated phloroglucinols), die ebenfalls das UV-Licht absorbierten. Die Forscher konnten jedoch auch in den Geschlechtsorganen der Blüte (Fruchtknoten und Staubbeutel) eine UV-Absorption nachweisen, die am Vorkommen von DIP’s lag. Hier erschien die Bedeutung der Pigmente fragwürdig. Tatsächlich verhindern die DIP’s den Fraß der kostbaren Gewebe. Schmetterlingsraupen mieden in Tests Nahrung, die DIP’s enthielt, fraßen die Raupen trotzdem davon, starben sie. So nutzt die Pflanze solche Stoffe gleichzeitig um Bestäuber anzulocken, als auch um Fressfeinde abzuwehren. Der Mensch nutzt übrigens die DIP’s schon seit langem: Der Bitterstoff des Hopfens gehört zur Klasse der DIP’s und kommt insofern in jedem Bier als wesentlicher Geschmacksträger vor. Ein interessantes Forschungsfeld ergibt sich nun auch aus der Erkenntnis, dass zwar die Larven von Schmetterlingen an den DIP’s verenden, die Larven von Bienen und Hummel sich aber von dem Blütenstaub ernähren und infolgedessen immun gegen DIP’s sind, obwohl beide als Insekten verhältnismäßig eng miteinander verwandt sind.

Optimierung der Bestäubung durch Scent-marking

Auch Hummeln arbeiten mit Chemie. Sie nutzen bestimmte chemische Moleküle, wenn sie Blüten als lohnend oder nicht lohnend markieren wollen.

Cameron (1981) führte dazu einige Versuche durch. Das erstaunliche war, dass eine Hummel, die vier exakt gleiche Blüten sah (gleiche Nektarmenge, gleiches Aussehen), sich zuerst für diejenige entschied, die vorher einer anderen Hummel Nektar angeboten hatte (vgl. Leadbeater & Chittka 2005). Obwohl die Hummel das nicht wissen konnte und selbst dann, wenn die Blüte jetzt keinen Nektar mehr anbot, flog sie nicht nur geradewegs zu ihr hin, sondern begann auch mit ihrem Rüssel die Blüte nach Nektar zu untersuchen. Dieses Verhalten lässt sich nur so interpretieren, dass die Hummel nach Nektar sucht und davon ausgeht, dass es diesen hier gibt.

Cameron führte das Experiment weiter. Er ließ erneut zuerst Hummeln auf lohnende, künstliche Blüten fliegen und spülte diese nach dem Hummelbesuch ab. Wenn er mit Wasser spülte, flogen die Hummeln weiterhin die Blüte an und suchten nach Nektar. Nutzte er als Lösungsmittel Pentan, konnten die Hummeln nicht mehr zwischen lohnenden und nicht lohnenden Blüten unterscheiden, jede Blüte erschien gleich attraktiv.

Cameron vermutete deshalb, dass es eine in Pentan gut, in Wasser jedoch schlecht lösliche Substanz geben muss, die von der ersten Hummel an lohnenden Blüten abgesondert wird. Später vorbei fliegende Hummeln riechen die Substanz und erfahren dadurch, dass es hier viel Nektar zu sammeln gibt. Das Markieren von Blüten mit Hilfe von chemischen Duftstoffen wird scent-marking genannt.

Duftstoffe bekannt

Cameron konnte noch nicht ermitteln, um welche Stoffe es sich genau handelte. Dies gelang 1991 dem deutschen Forscher Wittko Francke. Er ließen Hummeln künstliche Blüten besuchen, spülten die Blüte wieder mit Pentan ab und trennten die Waschlösung in einem Gaschromatographen. Dabei identifizierte er etwa 100 verschiedene Duftstoffe (Schmitt et al., 1991). Überraschend war sicherlich, dass es sich um extrem einfach gebaute Moleküle handelte. Die meisten ähnelten dem Camping- oder auch Feuerzeuggas Butan.

Die Duftstoffkonzentrationen waren so gering, dass 250 Besuche der Hummel an einer einzigen Blüte nötig waren, um die chemischen Verbindungen überhaupt nachweisen zu können. Innerhalb von drei Stunden zählten die Forscher 2000 – 3000 Blütenbesuche – und zwar von einer einzigen Hummel!

Mit diesen Kenntnissen gelang es dem Forscher schließlich, die Substanzen künstlich herzustellen und zu einer Art Parfum zu mischen. Tatsächlich begannen die Hummeln in 72% aller Fälle an der Stelle nach Nektar zu suchen, an der die Duftstoffmischung aufgetragen wurde.

Außerdem entsprach die Zusammensetzung der Duftstoffe der Zusammensetzung eines Drüsensekrets, welches die Tiere an ihren Fußgliedern abgeben. Damit war also zudem bewiesen, dass die Duftstoffe von der Hummel selbst produziert und abgegeben werden.

Weiterhin konnten sie auch bestimmte Mischungen dieser Substanzen herstellen und die Reaktion der Hummeln darauf testen. Manche Mischungen wurden von den Hummeln gemieden, manche angeflogen. Hier konnte vermutet werden, dass Hummeln mit bestimmten Duftstoffen lohnende und ausgebeutete Nektarquellen mit unterschiedlichen Duftstoffen markieren.

Blüte wird nach dem Besuch markiert

Englische Forscher brachten hierzu 2001 weitere Ergebnisse. Dr. Jane Stout und Dr. Dave Goulson erkannten, dass Hummeln nach der Ausbeutung von Pollen und Nektar von einer Blüte dort eine Duftmarke hinterlassen. Diese Duftmarke, die etwa 40 min. lang anhält, signalisiert anderen Hummeln, dass diese Blüte bereits ausgebeutet wurde, so dass sie dort nicht mehr landen und nach Nektar oder Pollen suchen brauchen (Wirtz, 2001). Die Arbeit wird dadurch wesentlich effektiver und die Hummeln unterscheiden, ob diese Blüte Nahrung liefern könnte oder nicht – ohne zu landen, sondern eben nur durch „Riechen“ noch während des Flugs.

Von Bienen ist dieses System auch bekannt, doch nutzen die Bienen einen anderen chemischen Stoff. Bei Bienen gibt es einen einzigen entscheidenden Duftstoff, während es bei Hummeln offenbar ein Gemisch aus mehreren Substanzen ist. Außerdem vermuten die Wissenschaftler, dass es für jede Hummelart eine eigene Duftstoffmischung gibt.

Hummeln riechen auch andere Hummeln

Eine weitere Entdeckung war, dass Hummeln und Bienen offensichtlich auch die Duftstoffe des jeweils Anderen registrieren und deshalb auch Blüten nicht anfliegen, die von einem anderen Tier – egal welcher Art – vorher schon ausgenutzt wurden. Diese arteigenen Duftstoffe wirken also bei allen Arten.

Mittlerweile wird das System des scent-markings wieder angezweifelt (vgl. Chittka et al. 1999). Es besteht der Verdacht, dass die Fußglieder der Hummeln von sich aus kontinuierlich die Duftstoffe abgeben. Dann wären automatisch dort, wo sich die Tiere lange aufhalten, hohe Duftstoffkonzentrationen vorhanden. Ein echtes, aktives Markieren fände nicht statt. Nichtsdestotrotz könnten sich die Tiere daran aber orientieren.

Energiesparendes Verhalten: Hummeln bevorzugen warme Blüten

Aus dem Kindergarten oder der Grundschule kennen viele die berühmte Geschichte von Leo Leonie über die Maus Frederick, die im Gegensatz zu ihren Artgenossen keine Nuss- und Samenvorräte für den Winter anlegt, sondern stattdessen Sonnenstrahlen sammelt. Im grauen und kalten Winter als die Vorräte weniger werden erfreuen sich dann aber alle an Fredericks Berichten über die Sonne und den Sommer. Zwar hungern sie weiter, doch gibt es ganz offensichtlich nicht greifbare Dinge, die zum Überleben nötig sind.

Lars Chittka hat in diesem Zusammenhang mit seinem Team eine interessante Entdeckung gemacht.

An der Uni London hat er Hummeln zwei künstliche Blüten angeboten (Dyer 2006). Die eine Blüte hatte Raumtemperatur, die andere wurde auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt (zwischen 18,5 und 29,5°C). Betrug der Temperaturunterschied zwischen den Blüten 4°C, landeten die Hummeln vermehrt auf der wärmeren Blüte, war der Temperaturunterschied noch größer, entschieden sich beinahe nur noch 1/3 der Tiere für die kältere Blüte.

Dieses Verhalten lässt sich nur erklären, wenn man weiß, dass Hummeln „enorme“ Energiemengen benötigen um fliegen zu können. Sie müssen nämlich vorher ihre Flugmuskulatur auf etwa 40°C aufheizen (Heinrich, 1979). Bienen können das nicht, so dass sie bei kühleren Temperaturen erst gar nicht losfliegen können. Während des Flugs kühlt aber die umgebende Luft, so dass ein beständiges Aufheizen stattfindet. Günstig, nämlich isolierend, wirkt sich hier die starke Behaarung der Tiere („Pelz“) aus.

Kosten-Nutzen-Analyse

Letztlich kostet das Aufheizen Energiereserven. Es erscheint nun logisch, dass sich eine Hummel in 2 von 3 Fällen für eine knapp 30°C warme Blüte entscheidet als für eine 18°C kalte. Schließlich kühlt die eine Blüte den Körper weniger stark ab, so dass anschließend weniger Energie für das Aufheizen verbraucht wird. So sammelt die Hummel zwar keine Sonnenstrahlen wie die Maus Frederick, doch dafür Wärme. Chittka:

„Wenn sich Bestäuber für eine Blüte entscheiden, suchen sie zur Belohung wahrscheinlich mehr als nur die Nahrung. […] Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Wärme der Blüten den Bestäubern wie eine zusätzliche Belohnung zur übrigen Nahrung angeboten werden kann.“

Tatsächlich fand man in der Vergangenheit Blüten, die sich beispielsweise durch ihre Oberflächenstrukturen stärker in der Sonne aufheizen als andere. Blühen nun beide Sorten nebeneinander, wird die wärme Blüte einfach häufiger angeflogen und bestäubt. Sie wird sich also besser verbreiten können.

Blüten sorgen für Aufheizung und wärmen die Hummeln

Der Amerikaner Miller (Miller, 1986) konnte das bereits 1986 zeigen. Er fand vier Pflanzenarten der gleichen Gattung in Ecuador vor, die sich im Wuchsort und im Aussehen unterschieden. Puya aequatorialis kam auf 2000m Höhe vor und bildete an den Blüten keine Haare. Alle anderen Arten wuchsen höher und damit unter kälteren Durchschnittstemperaturen. Gleichzeitig nahm stetig die Länge der Haare an den Blüten zu, P. clava-herculis besaß auf fast 4000m die längsten Haare. Es ergab sich also ein linearer Zusammenhang: Mit fallender Durchschnittstemperatur gab es ein größeres Investment in Haare. Die Behaarung hatte wiederum Einfluss auf die Temperatur der Blüte. Die beiden Arten mit keiner oder nur geringer Behaarung kühlten nach der Mittagszeit bezogen auf die Blütentemperatur rasch ab. Die Pflanzen mit der Behaarung auf den Blüten kühlten langsamer ab, selbst nachts blieb die Temperatur 2-3°C über der Lufttemperatur. Entfernte man aber die Haare, gab es bei den Spezies keinen Unterschied mehr. Wärmere Pflanzen produzierten auch mehr Samen. 301,9 Samen / Kapsel gab es dort, die kälteren Blüten enthielten nur 225,1 Samen / Kapsel. Haare fördern also die Befruchtung, indem sie Frostschäden auf 4000m nachts verhindern und indem die Blüten tagsüber so durch die Wärme attraktiv für Insekten werden, Pflanzen auf 2000m brauchen diesen Mechanismus nicht, weil ihre Blüten durch die höhere Lufttemperatur eine höhere Temperatur aufweisen.

Literatur

  • BBC online, 2006. Homing instinct of bees surprises. http://news.bbc.co.uk/2/low/science/nature/5215022.stm. 26.07.2006.
  • Cameron S A, 1981. Chemical signals in bumble bee foraging. Behav Ecol Sociobiol (1981) 9: 257 – 260.
  • Chittka L, Williams N M, Rasmussen H, Thomson J D, 1999. Navigation without vision: bumblebee orientation in complete darkness. Proc. R. Soc. Lond. B (1999), 266, 45 – 50.
  • Deutschlandfunk, 2003. Schnell oder sorgfältig. Auch bei Hummeln gibt es Schlampen und Pedanten. Interview mit Prof. Chittka. www.dradio.de. [Link leider nicht mehr existent] 24.07.2003.
  • Dyer AG, Withney HM, Arnold SEJ, Glover BJ, Chittka L, 2006. Bees associate warmth with floral colour. Nature, 2006, 442, 525.
  • Gronquist M, Bezzerides A, Attygalle A, Meinwald J, Eisner M, Eisner T, 2001. Attractive and defensive functions of the ultraviolet pigments of a flower (Hypericum calycinum). PNAS 98, 24 (20.11.2001), 13745 – 13750.
  • Heinrich B, 1979. Der Hummelstaat.
  • Latusseck R H, 2002. Blumen locken Insekten mit Bitterstoffen. http://www.wams.de/data/2002/01/20/396310.html. 20.01.2002
  • Leadbeater E, Chittka L, 2005. A new mode of information transfer in foraging bumblebees? Current Biology 15, R447 – R448.
  • Lützenkirchen G, 1983. Optimal Foraging und Konkurrenzvermeidung. Labor- und Freilanduntersuchungen an nektarsammelnden Hummeln. Dissertation.
  • Miller, G, 1986. Pubescence, floral temperature and fecundity in species of Puya (Bromeliaceae) in the Ecuadorian Andes. Oecologia, 1986, 70, 155-160.
  • Müller A, Krebs, Amiel F, 1997. Bienen: Mitteleuropäische Gattungen, Lebensweise, Beobachtung.
  • Schlegel P, Werner M, 1998. Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Blütenfarbe und dem Auftreten bestimmter Blütenbesucher? http://www.uni-bayreuth.de/departments/planta2/teaching/Bluetenoekologie/farben.html. 21.07.2005.
  • Schmitt U, Lübke G, Francke W, 1991. Tarsal secretion marks food sources in bumblebees (Hymenoptera: Apidae). Chemoecology 2, 35 – 40, 1991.
  • Smeets P, Duchateau MJ, 2003. Longevity of Bombus terrestris workers (Hymenoptera: Apidae) in relation to pollen availability, in the absence of foraging. Apidologie 34 (2003), 333 – 337.
  • Tautz J, Maier S, Groh C, Rössler W, Brockmann A, 2003: Behavioral performance in adult honey bees is influenced by the temperature experienced during their pupal development. PNAS 0 (2003): 123234610. http://www.pnas.org/ cgi/content/abstract/1232346100v1
  • von Hagen E, 1990. Hummeln – bestimmen, ansiedeln, vermehren, schützen.
  • Universität Würzburg, 20031. Bienengruppe des Biozentrums in „Nature“: Bittere Mahlzeit macht Hummeln gewissenhafter. Pressemitteilung 041/2003 (24.07.2003).
  • Universität Würzburg, 20032. Würzburger Biologen simulieren Brutnest im Labor. Gut geheizte Kinderstube macht Bienen klüger. Pressemitteilung 024/2003 (20.05.2003).
  • Wirtz P, 2001. Hummeln riechen, ob Bienen da waren. Frankfurter Rundschau, 20.11.2001.

Möchten Sie den Artikel teilen?


War der Artikel nützlich?
1 Stern2 Sterne3 Sterne4 Sterne5 Sterne (1 Stimmen: 5,00 von of 5)
Loading...