Ein Robotiksystem zur Rettung der Bienen?
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts HIVEOPOLIS wurde ein Robotiksystem entwickelt, das mit einem Honigbienenvolk interagieren kann. Das unauffällige System, das in den Rahmen eines Standardbienenstocks eingebaut wird, misst und beeinflusst das Verhalten der Honigbienen, indem es die Temperatur des Bienenstocks anpasst. Das in der Zeitschrift „Science Robotics“ beschriebene System aus thermischen Sensoren und Aktuatoren bietet die Möglichkeit, das kollektive Verhalten der Tiere weiter zu erforschen und Wege zu finden, den Honigbienen zu helfen, den Druck des Klimawandels zu überleben. „Viele Regeln der Bienengesellschaft – von kollektiven und individuellen Interaktionen bis hin zur Aufzucht einer gesunden Brut – werden durch die Temperatur reguliert. Das haben wir uns für diese Studie zunutze gemacht“, erklärt der Erstautor der Studie, der Doktorand Rafael Barmak vom HIVEOPOLIS-Projektpartner Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL), Schweiz, in einer Pressemitteilung auf der Website der Hochschule. „Die Wärmesensoren erstellen eine Momentaufnahme des kollektiven Verhaltens der Bienen, während die Aktoren und dazu dienen, ihre Bewegung durch Modulation der Wärmefelder zu beeinflussen.“
Temperatur von innen regeln
Bienenvölker sind kälteempfindlich, und wenn man die Bienenstöcke im Winter öffnet, um sie zu untersuchen, besteht die Gefahr, dass das Bienenverhalten beeinflusst wird, ganz zu schweigen davon, dass sie Schaden nehmen. Das biokompatible Robotersystem überwindet die Abhängigkeit früherer Studien von der Manipulation der Außentemperaturen, um das Verhalten der Tiere im Winter zu beobachten, so der weitere Erstautor und Doktorand Martin Stefanec von der das Projekt HIVEOPOLIS koordinierenden Universität Graz, Österreich. „Mit unserem Robotiksystem können wir die Temperatur innerhalb des Bienenstocks verändern, das Heizverhalten der Kernbienen zu emulieren und zu erforschen, wie der Winterbienenstock seine Temperatur aktiv reguliert.“ Das Robotersystem des Forschungsteams verhalf uns dazu, drei Versuchsbeuten an der Universität Graz im Winter zu überprüfen und sie von der EPFL aus fernzusteuern. Das System besteht aus einem zentralen Prozessor, der die Sensoren koordiniert, Befehle an die Aktoren sendet und Daten an die wissenschaftlichen Teams übermittelt – und das alles ohne störende Kameras. „Durch die Sammlung von Daten über die Position der Bienen und die Schaffung wärmerer Bereiche im Bienenstock konnten wir sie dazu bringen, sich auf eine Art und Weise zu bewegen, die sie in der Natur während des Winters nicht tun würden, wenn sie dazu neigen, sich zusammenzudrängen, um Energie zu sparen“, erklärt Mitautor Dr. Francesco Mondada, ebenfalls von der EPFL. „Damit erhalten wir die Möglichkeit, im Namen einer Kolonie zu handeln, indem wir sie beispielsweise zu einer Nahrungsquelle führen oder sie davon abhalten, sich in zu kleine Gruppen aufzuteilen, was ihr Überleben bedrohen kann.“ Durch den Einsatz des Robotersystems in einem Modus, der in der Studie als „lebenserhaltend“ bezeichnet wird – bei dem Wärmeenergie über die thermischen Aktoren verteilt wird – konnte das Team auch das Überleben einer Kolonie nach dem Tod ihrer Königin verlängern. Diese Fähigkeit könnte dazu beitragen, die Überlebensfähigkeit der Bienen angesichts des weltweiten Rückgangs der Bestäuberpopulationen zu erhöhen. Dank dieses Systems konnten auch neue Verhaltensweisen der Honigbienen beobachtet werden. „Die von unserem System erzeugten lokalen thermischen Reize haben eine bisher unbekannte Dynamik offenbart, die zu spannenden neuen Fragen und Hypothesen führt“, erklärt der EPFL-Postdoktorand und Hauptautor Dr. Rob Mills. „Zum Beispiel kann derzeit kein Modell erklären, warum wir die Bienen dazu bringen konnten, einige kalte ‚Temperaturtäler‘ innerhalb des Bienenstocks zu durchqueren.“ Die von HIVEOPOLIS (FUTURISTIC BEEHIVES FOR A SMART METROPOLIS) unterstützten Forschenden planen als nächstes, das System zur Untersuchung des Verhaltens von Honigbienen im Sommer einzusetzen. Weitere Informationen: HIVEOPOLIS-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
HIVEOPOLIS, Biene, Honigbiene, Bienenstock, Temperatur, Klima