AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 42/2017

Bienenforscher Die verblüffende Intelligenz des Schwarms

Bienen können Probleme lösen, an denen selbst menschliche Programmierer scheitern. Ein Biologe hat ihre Geheimsprache entschlüsselt.

Markierte Bienen in Seeleys Schaukasten
Brian Finke / DER SPIEGEL

Markierte Bienen in Seeleys Schaukasten

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Hinten, am kleinen Weiher, da blüht etwas. Thomas Seeley weiß das, ohne nachzusehen. Schließlich studiert er seit mehr als 40 Jahren die Sprache der Bienen.

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Heft 42/2017
SPIEGEL-Gespräch mit Frankreichs Präsident Emmanuel Macron

"Hier unten, wo es am meisten wimmelt, ist ihre Jobbörse", sagt der Forscher. "Da holen sich die Arbeiterinnen ihre Aufträge ab." Im Moment tänzeln gerade vier oder fünf der heimkehrenden Bienen aufgeregt in einer Richtung, die "Nordwest" bedeutet. Im Nordwesten also, wo der kleine Fischteich liegt, haben sie offenbar eine reichhaltige Futterquelle aufgespürt.

Seeley ist ein weltweit bedeutender Bienenforscher. In einer Baracke am Rand des Universitätsstädtchens Ithaca im US-Bundesstaat New York hat er sich sein Reich eingerichtet. Hier kann er ungestört in die Welt der Bienen eintauchen.

Hinten am Schotterplatz stehen seine Bienenstöcke. Weitere Völker wohnen in Schaukästen im Haus. In die Wand sind Rohre eingelassen, durch die die Bienen Zugang zu ihrem Nest haben. Jedes Insekt ist mit Nummer und Farbe markiert. So können Seeley und seine Mitarbeiter die Aktivitäten jedes Tiers verfolgen und protokollieren.

Oben krabbeln die Ammen über die Waben. Unten, auf dem Tanzplatz, tauschen sich die Nektarsammlerinnen aus. Probleme gibt es derzeit mit der Königin. "Sie haben sie getötet", berichtet eine von Seeleys Doktorandinnen. Es erfordert viel Geschick, in ein Bienenvolk eine fremde Königin einzuschleusen.

"Du musst es eben noch einmal versuchen", sagt Seeley. Geduld zählt zu den Tugenden, die er seinen Mitarbeitern abverlangt.

Zigtausende Stunden hat Seeley im Laufe seines Forscherlebens damit verbracht, dem Gewusel von Apis mellifera zuzuschauen, wie die Europäische Honigbiene mit wissenschaftlichem Namen heißt. Er ist dabei einem der großen Wunder dieser Spezies auf die Spur gekommen: "Das Ganze ist eine kognitive Einheit", erklärt er. Ein Bienenvolk lasse sich als eine Art biologischer Computer verstehen.

Ähnlich, wie die Intelligenz eines menschlichen Gehirns auf dem Wechselspiel von Milliarden Nervenzellen beruhe, gehe auch aus dem Austausch mehrerer 10.000 Bienen in einem Stock ein intelligentes Ganzes hervor. Das erkannt zu haben, betrachtet Seeley als seinen bedeutendsten Beitrag zur Wissenschaft.

Schon als Teenager faszinierte ihn die geheimnisvolle Eintracht der Bienen. Während seine Klassenkameraden begannen, sich für Mädchen zu interessieren, verbrachte Seeley seine Nachmittage vor den Bienenkörben eines Imkers. Er konnte sich nicht sattsehen am Kommen und Gehen der unermüdlichen Tierchen.

Irgendwann gelang es Seeley, selbst einen Schwarm einzufangen, den er daheim in einer zusammengezimmerten Kiste ansiedelte. Sein großer Bruder Dan schenkte ihm dazu ein Buch des bayerischen Verhaltensforschers Martin Lindauer.

Dort lernte Seeley den Schwänzeltanz kennen. Er las, wie diese Insekten in ihren Bewegungen Richtung und Entfernung codieren und dass sie dabei sogar den jeweiligen Sonnenstand einzuberechnen wissen. Noch heute steht in Seeleys Bücherregal das Wörterbuch, mit dem er sich einst durch Lindauers deutschsprachige Originalveröffentlichungen kämpfte.

Die frühe Lektüre und die vielen Stunden im Bann ein- und ausschwirrender Bienen bereiteten Seeley vor auf seine große Erkenntnis, sein Heureka - er kann sich noch gut daran erinnern.

Als junger Wissenschaftler hatte er Gläser mit Zuckerwasser im Wald verteilt - "Schatzkästlein", wie er sie nannte. Nun wollte er sehen, wie lange es dauern würde, bis die Bienen diese Futterquellen entdeckten, wie viele Arbeiterinnen dorthin ausschwärmen würden und wann ihr Interesse wieder erlahmen würde.

Die Erleuchtung kam bei der Auswertung. Noch heute blättert Seeley gern durch die sternförmigen Diagramme, die er damals angefertigt hat: "Hier oben haben sie gerade etwas entdeckt", sagt er und zeigt auf einen dicken Balken, der vom Zentrum eines Sterns nach oben führt. Zwei Stunden später ein ganz anderes Bild: "Nun wird das Schatzkästlein oben kaum mehr angeflogen", erklärt Seeley. "Die zwei Futterquellen hier rechts scheinen ihnen wohl attraktiver."

Stunde für Stunde protokollierte Seeley, wie sich die Aufmerksamkeit des Bienenvolks mal hierhin, mal dorthin wendete. Und plötzlich wurde ihm klar: Im Zentrum des Sterns, im Bienenstock, saß ein intelligentes Wesen, das unermüdlich den Wert der Futterquellen abwog gegen den aktuellen Bedarf und den Aufwand, den es kostete, sie abzuernten. Und dieses Wesen entsandte dann die Arbeitskräfte dorthin, wo die Pollen- oder Nektarernte den größten Gewinn versprach.

Forscher Seeley: "Das Schatzkästlein wird kaum mehr angeflogen
Brian Finke / DER SPIEGEL

Forscher Seeley: "Das Schatzkästlein wird kaum mehr angeflogen

Seeley beschreibt es als Perspektivwechsel: Eben noch hatte er das Bienenvolk als Schar von Individuen betrachtet, doch plötzlich bekam das Kollektiv ein Gesicht: Das Volk selbst war das denkende, handelnde Individuum, die einzelne Biene nur dessen ausführendes Organ.

Dass die Vorstellung vom intelligenten Bienenstock mehr ist als eine bloße Metapher, zeigte sich Jahre später, als Seeley einen Anruf vom Georgia Institute of Technology bekam. Der Anrufer stellte sich als Systemingenieur vor. Er sagte, er habe einen Auftritt Seeleys im Radio gehört. Er wolle mehr erfahren über das, was er dort erzählt hatte. Denn in seiner Arbeit als Optimierungsberater habe er es mit ganz ähnlichen Fragen zu tun. Nur dass es bei ihm nicht darum gehe, die Arbeitskraft von Nektarsammlerinnen auf Futterquellen zu verteilen, sondern Rechenzeit und -leistung auf Kunden.

Seeley lud den Mann ein, in sein Labor zu kommen. Zusammen zogen sie hinaus in den Wald, um die Bienen zu studieren. Es wurde ein gemeinschaftliches Forschungsprojekt daraus. Am Ende stand der "Honigbienen-Algorithmus", den heute Serverfarmen weltweit verwenden, um ihre Rechenzeit möglichst profitabel an Großkunden zu verkaufen. Es hatte sich gezeigt, dass die Bienen das Verteilungsproblem besser lösten als alle handelsüblichen Programme.

Nach seinen Erfolgen bei der Erforschung des Futtersuchverhaltens wagte sich Seeley an ein Rätsel, das ihn beschäftigte, seit er bei Lindauer davon gelesen hatte: Wie wählen Bienen ihren Nistplatz?

Meist im Frühsommer schwärmen Königinnen mit einem Gefolge von jeweils rund 10.000 Artgenossinnen aus dem heimischen Nest aus, um sich nicht weit entfernt niederzulassen. Mitunter zwei, drei Tage lang hängt das Volk an einem Baum oder in einer Hecke, bis es sich plötzlich laut sirrend erhebt, um zielgenau eine neue Heimstatt anzusteuern. Doch wer lenkt den Schwarm ins Ziel? Wer entscheidet, welche Höhle die beste ist? Und vor allem: Wie ist es möglich, dass ein Pulk von Insekten eine solche Entscheidung fällt, während er doch scheinbar untätig im Baum hängt?

Bei Lindauer hatte Seeley gelesen, dass das Bienenvolk Kundschafterinnen in die Umgebung entsendet. Im verwüsteten Nachkriegsmünchen hatte der deutsche Forscher beobachtet, wie diese Bienen eifrig schwänzelnd von ihren Entdeckungen in der Ruinenlandschaft kündeten.

Lange zögerte Seeley, das Phänomen genauer zu untersuchen, denn er wusste um die Schwierigkeiten: Das Ausschwärmen zur Nestsuche lässt sich nur wenige Male im Jahr beobachten. Zudem ist es kaum möglich, die Kundschafter bei ihren Flügen zu verfolgen. Dann aber bot sich Seeley eine einzigartige Gelegenheit: Er konnte seine Bienenforschung auf eine Felseninsel an der Küste des Bundesstaats Maine verlegen. Dort gab es keine natürlichen Nistplätze, deshalb konnte Seeley sicher sein, dass seine Bienen sich ausschließlich für die Kisten interessieren würden, die er auf der Insel verteilte.

Seeley stellte schuhkartonkleine und umzugskistengroße Kästen auf, mit kleinen Eingängen oder weit klaffenden Löchern, die sich mal nach Norden, mal nach Süden öffneten. Gespannt wartete der Forscher, wie sich die Bienen entscheiden würden.

Auf diese Weise wurde Seeley Zeuge, wie die Insekten über die Qualität der verschiedenen Hohlräume diskutierten. Das Volk selbst verharrte dabei träge am Ort. Zum Kundschaften schwärmten nur die dienstältesten Arbeiterinnen aus.

Jetzt brauchten sie die Erfahrung, die sie in ihrem Leben erst als Amme, dann als Nektarsammlerin erworben hatten, denn sie mussten für ihr Volk eine Schicksalsentscheidung fällen. Den richtigen Nistplatz zu wählen ist für Bienen eine Überlebensfrage. Das Nest muss windgeschützt sein und geräumig genug für die Wintervorräte. Der Eingang sollte eher klein sein und möglichst so hoch gelegen, dass Bären ihn nicht erreichen.

Wie würden die Tiere ihre Wahl treffen? Seeley sah zu, wie die Kundschafterinnen die aufgestellten Kästen inspizierten. Emsig marschierten sie die Wände eines Hohlraums auf und ab, unterbrochen von sekundenkurzen hüpfenden Flügen. Offensichtlich vermaßen sie so deren Größe und Geometrie. Seeley vermutet, dass sie die Schritte zählen, die sie brauchen, bis sie wieder auf die eigene Geruchsspur stoßen.

Nach der Heimkehr zu ihrem Volk diente ihnen die Traube der Schwestern als Tanzboden, auf dem sie schwänzelnd Bericht erstatteten - und zwar umso aufgeregter, je besser ihnen der Hohlraum gefallen hatte. So animierten sie andere Kundschafterinnen, sich auch einen Eindruck von dem Nistplatz zu verschaffen.

Meist dauerte es nicht lange, bis die Bienen alle Kisten entdeckt hatten. Gleichzeitig und konkurrierend wurden diese nun beworben. Oft tagelang währte die Debatte, bei der mal der eine, mal der andere Ort in der Gunst vorn zu liegen schien.

Erst wenn sich eine Mehrheit aller Kundschafterinnen geeinigt hatte, machten sich die Bienen bereit für den Abflug. Und fast immer fiel die Wahl tatsächlich auf jenen Nistkasten, der das für Bienen optimale Volumen von rund 40 Litern und eine kleine Eingangsöffnung hatte.

"Demokratisch" nennt Seeley diese Art der Entscheidungsfindung. Auch Menschen könnten davon lernen. Denn immer wieder hätten Experimente gezeigt, dass die Weisheit der Masse oft selbst diejenige von Experten übertrifft. Schwarmintelligenz wird das Phänomen genannt.

Das einzelne Insekt muss dabei den Sinn des eigenen Handelns gar nicht verstehen. Wenn eine Kundschafterin ihren Schwänzeltanz aufführt, ist es unerheblich, ob sie weiß, warum sie dies macht. Und wenn sie eine Höhle inspiziert, hat sie vermutlich keinerlei Vorstellung davon, wozu diese ihrem Volk einmal dienen könnte. Ein inneres Programm befiehlt ihr, umherzulaufen und Schritte zu zählen. Das reicht.

So befremdlich das anmuten mag - Ähnliches kommt auch beim Homo sapiens vor. Eine Sprache beispielsweise ist ein Produkt, das Menschen gemeinsam erschaffen, ohne dass sich der Einzelne dessen bewusst wäre. Sie entsteht, sie wandelt und entwickelt sich, und doch gibt es niemanden, der die Regeln ersinnt. Indem jeder Einzelne die Sprache benutzt, trägt er bei zu deren Anpassung, Entwicklung und Optimierung.

Bei den Bienen endet die Nistplatzsuche mit einem Phänomen, das Seeley als "das wundersamste von allen" bezeichnet. Denn nun wird augenscheinlich, wie sich die Masse der Insekten in ein handelndes Ganzes verwandelt. Unvermittelt kommt Leben in die im Baum hängende Traube. Mit kurzen Pfeiftönen bereiten die Kundschafterinnen ihr Volk auf den Abflug vor. Angespornt von diesen Weckrufen, werfen die Arbeiterinnen ihre Muskeln an, um ihren Körper auf die Flugtemperatur von 35 Grad aufzuheizen.

Am Ende folgt der Aufbruch - ein Vorgang, der Seeley auch nach vier Jahrzehnten der Bienenforschung noch Ehrfurcht einflößt: Kaum 60 Sekunden dauert es, dann hat sich die Traube von 10.000 Insekten in einen Schwarm verwandelt, der in geordnetem Flug hin zur gewählten Nisthöhle verschwunden ist.



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