Eine spiralförmige Wabe. (Tim Heard) Der Mensch hat das Bauen von Räumen zu einer Kunstform gemacht, aber wir sind nicht die einzige Spezies mit solch überwältigenden Leistungen. Eine bestimmte Gattung stachelloser Bienen aus Südostasien und Australien treibt diese Idee auf eine ganz neue Ebene und schafft Spiralbienenstöcke, die denen von New York Konkurrenz machen Guggenheim .
Wir wissen, dass Bienen schlau sind, aber es ist ein Rätsel, wie genau das so ist Tetragonula Bienen schaffen es, ihre komplizierten Spiral-, Bullseye- und anderen unregelmäßig geformten Bienenstöcke zu erschaffen.
Jetzt hat sich ein internationales Forscherteam an die Arbeit gemacht, um das herauszufinden. Als die Wissenschaftler mithilfe mathematischer Modelle die in den Bienenstöcken gefundenen Muster untersuchten, entdeckten sie überraschenderweise, dass die Bildung von Bienenstöcken verblüffende Ähnlichkeiten mit der Bildung von Kristallen aufwies.
(geb. Elke Haege, geb. Tim Heard)
Oben: Strukturen von (a) Ziel- oder Bullseye-Mustern (T. carbonaria), (b) Spiralen (T. carbonaria), (c) Doppelspiralen (T. carbonaria) und (d) ungeordneteren Terrassen (T. hockingsi).
„Kristallwachstum und Bienenwabenbau sind zwei Systeme, die in sehr unterschiedlichen Bereichen der Wissenschaft tätig sind.“ Was führt also zu ähnlichen Strukturen? „Das ist das Schöne an der Anwendbarkeit der Mathematik auf die Natur“, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit.
„Es stellt sich so oft heraus, dass ähnliche Gesetze und ähnliche Prinzipien die Bildung sehr unterschiedlicher Systeme in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft bestimmen und daher durch dieselbe Mathematik beschreibbar sind.“
Wie Sie im Bild unten sehen können, handelt es sich bei der Wabe nicht um eine flache Struktur. Stattdessen werden die Schichten erhöht, um den Bienen Zugang zu den darunter liegenden Terrassen zu ermöglichen. Man könne sich dies, so schreiben die Forscher, wie eine Bienenversion der spiralförmigen Ebenen des Guggenheim-Museums vorstellen – eines Bauwerks aus dem 20. Jahrhundert, das als eines der architektonisch bedeutendsten Gebäude New Yorks gilt.
Spiralbienenstock und die Spiralebenen des Guggenheim. (Tim Heard; Wallygva/Wikimedia/CC BY 3.0)
„Einer von uns – Antonio Osuna – zeigte mir einige Bilder der Bienenwaben und ich war begeistert“, sagte einer der Forscher, der interdisziplinäre Physiker Julyan Cartwright von der Universidad de Granada, gegenüber Energyeffic.
„Von da an ging es darum herauszufinden, wie diese Muster bei den Bienen aussehen, und wir konnten Ideen übernehmen, die wir aus der Untersuchung des Kristallwachstums und der Art und Weise, wie Weichtiere Perlmutt herstellen, entwickelt hatten.“ von denen sehr ähnliche Spiral- und Zielmuster wie die der Bienen zeigen.'
Als das Team modellierte, wie diese Art von Struktur entsteht, verwendete es einige Parameter, um die geformte Wabe zu modellieren. Da ist zunächst der R-Wert – das bedeutet, dass sich je nach Radius einer Schicht Bienenstockzellen unterschiedliche Muster bilden.
Dann gibt es noch das α, das die zufällige Wahrscheinlichkeitsverteilung liefert. Beim Kristallwachstum würde dies durch Verunreinigungen verursacht werden, und beim Wabenbau würde es darauf ankommen, wie flach die Bienen eine Schicht bilden können.
Je größer das R, desto größer wird jede Schicht des Bullauges oder der Spirale, mit insgesamt weniger Schichten. Je größer α, desto „ungeordneter“ werden die Terrassen.
(Cardoso et al., J. R. Soc. Interface, 2020)
Aber obwohl wir ein Modell verstehen, erklärt dies nicht wirklich, warum Bienen dieser Gattung so unglaubliche Muster erzeugen, anstatt nur regelmäßige alte Wabenschichten aufzubauen.
Während eine Studie, die sich ausschließlich mit mathematischen Modellen befasst, nicht definitiv sagen kann, warum Bienen dies tun, glaubt das Team, dass es sich dabei nicht um einen Masterplan handelt, sondern eher um ein paar Verhaltensregeln, die Bienen dazu bringen, diese Strukturen zu schaffen und dabei nur „lokale Informationen“ zu nutzen.
„Wenn wir Menschen bauen, beschäftigen wir normalerweise einen Architekten, der einen Plan für das gesamte Bauwerk erstellt. „Das sind globale Informationen“, erklärt Cartwright.
„Es ist schwer vorstellbar, dass Bienen einen Architekten haben könnten, der ihre Waben entwirft. Aber wie bauen sie diese auf, wenn sie keine globalen Informationen nutzen? Das Äquivalent wäre für uns Menschen, ein Haus Stein für Stein zu bauen, ohne den Plan eines Architekten. „Wir zeigen, wie Bienen dies nur mit lokalen Informationen tun können.“
Dies wird sicherlich nicht das letzte Mal sein, dass wir von der Intelligenz der Bienen hören – zwischendurch Schwänzeltänze , Mathematik , und unglaubliche Spiralhäuser, wir sind sicher, dass sie immer noch Tricks im Ärmel haben.
Die Forschung wurde im veröffentlicht Zeitschrift der Royal Society Interface .