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Elektronische Welten / Archiv | Beitrag vom 03.06.2013

Über eine Wippe werden die Flügel bewegt

Der Bienenroboter "Robobee"

Von Susanne Nessler

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Biene (sitzend auf einer Fensterscheibe) (Jan-Martin Altgeld)
Biene (sitzend auf einer Fensterscheibe) (Jan-Martin Altgeld)

Zwei Berliner Forscher haben einen Bienenroboter gebaut, um die Bienensprache zu erforschen und zu verstehen. Eine der ersten Beobachtungen: Will eine Biene einer anderen Biene etwas mitteilen, dann tanzt sie.

Tim Landgraf: "Das ist die Biene, die robotische Biene. Und das sind die echten Bienen."
Andreas Kirbach: "Also mir als Biologe sind die lebendigen Bienen lieber, aber wir wollen ja was herausfinden."

Tim Landgraf und Andreas Kirbach schauen konzentriert auf eine Videoaufnahme aus ihrem Bienenstock. Inmitten der etwa 2000 pelzig braunen Insekten, ziemlich zentral, bewegt sich eine Biene auffallend rhythmisch. Scheinbar völlig losgelöst tanzt das Insekt mit zuckenden Bewegungen.

"Die wackelt in eine Richtung, macht ´ne Linkskurve, wackelt noch 'mal in die gleiche Richtung und dann die Rechtskurve zurück. Das sieht aus wie eine Art Acht."

Bienen teilen über diesen so genannten Schwänzeltanz anderen Insekten im Stock mit, wo sich die beste Futterquelle befindet. Die rotierende Biene gibt ihren Artgenossen über die zuckenden Bewegungen eine exakte Wegbeschreibung. Die Übermittlung verschiedener Streckenpläne durch Tanzen ist eindeutig - und längst bekannt. Ungeklärt ist aber noch, wie diese Informationen die anderen Bienen erreichen.

Im Bienenstock ist es dunkel, eng und laut. Wenn Hunderte von Bienen auf einer Fläche eines DIN A4 großen Blattes hocken, wie bekommen sie dann mit, was eine Bienen ihnen da vortanzt? - Fühlen, riechen, schmecken oder sehen die Bienen die rhythmischen Bewegungen? Um dieses Geheimnis zu lüften wurde Robobee erfunden, ein kleiner Bienenroboter, der tanzt wie ein echtes Insekt. Er sieht aus wie eine in Wachs gepackte, Fingerkuppen-große Plastikwurst. Und genau das ist es auch. Robobee hängt am Ende eines langen Plastikstabes und wird von verschiedenen Maschinen gesteuert, sagt der Informatiker Tim Landgraf, während er das Kunstinsekt zwischen Daumen und Zeigefinger hält:

"Das ist der Körper, das ist ein bisschen komisch, dass der Körper so klein und der Rest der Apparatur so groß ist, aber das geht eben nicht anders. Alle Motoren, Aktoren sagen wir, alles was sich bewegt, wird eben von außen produziert. Das sind hier die Flügel, die auch von draußen bewegt werden, das heißt Wir haben hier einen Lautsprecher und am Lautsprecher ist so ein Karbonstäbchen und das wird nach unten geführt. Das kommt hier unten raus und über so eine Wippe werden dann die Flügel bewegt. Tack, tack, tack, das gibt dann so schnelle Pulse."

Fliegen kann die Roboterbiene nicht, ihre einzige und ausschließliche Aufgabe lautet: Tanzen. Der dünne Stab, an dessen Ende sie befestigt ist, geht durch die Plexiglasscheibe am Bienenstock. Die haben die beiden Wissenschaftler angebracht, um die Tiere besser beobachten zu können. Außerdem hat die durchsichtige Wand noch den Vorteil, dass man nicht von den Bienen gestochen werden kann. Lediglich wenn die Roboterbiene in den Stock gebracht wird, heißt es vorsichtig sein, sagt Andreas Kirchbach, weil dann kurz ein kleines Fenster geöffnet wird, um das Kunstinsekt in den Stock zu setzen.

"Manchmal war ich ängstlich und hab so einen Anzug angezogen, aber das ist eigentlich nicht notwendig gewesen. ( ... ) Es sind dann schon mal 20 oder 30 Bienen rausgekommen und haben geguckt, was Sache ist, aber die Sorten, die hier in Europa gehalten werden, die sind sehr zurückhaltend, die sind wenig aggressiv. Die sind eher auf Honig und so gezüchtet. "

Zahllose Tänze echter Bienen haben die beiden Forscher analysiert und ausgewertet, bevor sie das entsprechende Computerprogramm für ihre kleine Roboterbiene geschrieben haben.

Sogar eine Futterprobe, ein paar Tropfen Zuckerlösung, kann sie den echten Bienen anbieten.

Doch kann der Tanz einer Maschine echte Bienen tatsächlich überzeugen und sogar dazu bewegen, zu einer bestimmten Futterquelle zu fliegen?

Um das herauszufinden haben Andreas Kirbach und Tim Landgraf in den vergangenen Sommermonaten die Bienen, die neben dem tanzenden Roboter standen, abgefangen sobald sie den Stock verlassen wollten. Bevor sie weiterfliegen durften, haben die Forscher den Insekten eine winzige Antenne auf ihren pelzigen Rücken geklebt, um sie mit einem Radargerät überwachen zu können.

Tim Landgraf: "Das hier sind die Transponder, das ist dann hier einfach mit Klebestreifen und Nummernplättchen und so einem Füßchen hier in mühevoller Kleinarbeit nachts vor den nächsten Versuchen gebaut und dann klebt man, wenn man hier unter einfach ein Stück Folie abzieht, klebt das hier einfach auf den Thorax der Biene und dann hält das auch den ganzen Flug."

Andreas Kirbach: "Das ist hier die Biene, wie sie fliegt, dieser kleine grüne Punkt da. Und dann haben wir Software und können (...) die Fluglinie auswerten und sehen, ob die Biene genau in dem Winkel geflogen ist in dem wir auch mit dem Roboter getanzt haben. (09) Ist ein original militärisches System, was für uns umgebaut worden ist."

Wie kleine ferngesteuerte Insekten aus einem Sciencefiction-Film sehen die Bienen mit den Antennen am Körper aus. Während der Überwachung durch das Radar folgten einige der Insekten zur Freude der Wissenschaftler auch dem von der Roboterbiene vorgetanzten Weg und flogen zur beschriebenen Futterquelle. Allerdings taten das nicht alle Bienen, so dass die Übermittlung der Tanzsprache bisher nicht entschlüsselt werden konnte.

Dafür konnten die Forscher aber weitere interessante Beobachtungen machen. Je länger der Roboter zum Beispiel im Bienenstock war, desto eher akzeptierten ihn die echten Bienen. Das zeigt, dass Bienen hochsensible Tiere sind, sagt der Biologe. Hinzu kommt noch, dass sie sehr spezielle Vorlieben zu haben scheinen.

Andreas Kirbach: "Offensichtlich scheint das Folgeverhalten sehr von der Motivation des ganzen Stocks abzuhängen. Darüber haben wir noch wenig Information, wie das Sozialverhalten ist. Es scheint so Gruppen zu geben von Bienen, die sich gegenseitig kennen, die immer an den gleichen Stellen auf der Wabe sitzen und dann auch die Informationen nur von bestimmten Bienen möglicherweise übernehmen."

Tim Landgraf: "Kumpels, Peer Groups. Also ich treffe mich immer mit meinen Sammelkumpanen und nehme aber auch bloß deren Nachrichten auf. Und jetzt ist die Frage: Wie kommt man da 'ran? Und jetzt entwickeln wir ein System, mit dem wir alle Bienen markieren, also wir reden von drei- bis fünftausend Bienen - und dann mit einer Kamera alle fotografieren alle zwei Sekunden. Und dann genau sagen können, wer mit wem wo steht: Was macht sie denn mit der anderen? Und dann bauen wir so ein social network, so ein Bienenfacebook. "

Ein Facebook für Bienen, das besonders für Bienenforscher interessant sein dürfte. Denn vielleicht, so zumindest die Hoffnung der beiden Wissenschaftler, könnte man damit eventuell auch die brennende Frage beantworten, warum seit einigen Jahren weltweit so viele Bienen sterben. Liegt das möglicherweise an Störfaktoren im Sozialgefüge der Insekten oder gibt es Hinweise auf Probleme in der Kommunikation unter den Tieren?

Tim Landgraf: "Dass man diesen Lebewesen diese Komplexität zugesteht, also ich hätte vor einigen Jahren noch gedacht, pah! Insekten, das sind einfache Roboter, genetisch ist alles determiniert, die machen, was sie machen müssen. Aber denkste! Das ist viel komplexer, viel komplexer! ""

Aktuell ist davon wenig zu beobachten. Die Tiere überwintern am Institut für Informatik in einer kleinen Kammer und warten auf das Frühjahr. Ab März, April werden sie wieder ausschwärmen. Dann werden die Wissenschaftler auch wieder Robobee in den Stock setzten, um hinter die geheime Botschaft des Bienentanzes zu kommen.


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