Honigbienen versammeln sich bei Kälte – aber wir haben uns völlig geirrt, warum
Wie meine neuen Forschungsergebnisse zeigen, leiden Honigbienen in von Menschenhand errichteten Bienenstöcken möglicherweise seit über einem Jahrhundert unnötig unter der Kälte, weil die Konstruktion kommerzieller Bienenstöcke auf falschen wissenschaftlichen Erkenntnissen beruht.
Seit 119 Jahren ist der Glaube, dass die Art und Weise, wie sich Honigbienen zusammenschließen, ihnen eine Art evolutionäre Isolierung verleiht, grundlegend für die Bienenhaltung, die Gestaltung von Bienenstöcken und die Erforschung von Honigbienen. In jüngerer Zeit haben kalifornische Imker ihre Bienenvölker im Sommer sogar in Kühlhäusern untergebracht, weil sie glauben, dass dies gut für die Brutgesundheit sei.
Meine Studie zeigt jedoch, dass die Clusterbildung eher ein Stressverhalten als eine harmlose Reaktion auf sinkende Temperaturen ist. Das absichtliche Herbeiführen von Clusterbildung durch Verhaltensweisen oder schlechtes Bienenstockdesign kann angesichts dieser Erkenntnisse als mangelnde Tierschutzbedingungen oder sogar als Tierquälerei angesehen werden.
Honigbiene (Apis mellifera) Kolonien halten keinen Winterschlaf. In der Wildnis überwintern sie in Baumhöhlen, die zumindest einen Teil ihrer Populationen in einem breiten Klimabereich, einschließlich Wintern mit -40 °C, über 18 °C halten. Das allgemeine Verständnis ihres Überwinterungsverhaltens basiert jedoch hauptsächlich auf Beobachtungen ihres Verhaltens in dünnen (19 mm) Holzstöcken. Diese künstlichen Stöcke haben im Vergleich zu ihrem natürlichen Lebensraum aus dickwandigen (150 mm) Baumhöhlen ganz andere thermische Eigenschaften.
Gut durch den Winter
An kalten Tagen bilden die Völker in diesen dünnwandigen Bienenstöcken dichte Bienenscheiben, sogenannte Schwarms, zwischen den Waben. Die Mitte dieser Scheiben (der Kern) ist dünner und wärmer (bis zu 18 °C). Hier produzieren die Honigbienen die meiste Wärme, indem sie den Zucker aus dem Honig fressen und verstoffwechseln. Die kühleren Außenschichten (Mantel) produzieren sehr wenig Wärme, da die Körpertemperatur der Bienen zu niedrig ist. Wenn die Temperatur deutlich unter 10 °C fällt, sterben die Bienen dort.
Seit 1914 wird in Bienenzuchttexten und wissenschaftlichen Artikeln gesagt, dass der Mantel den inneren Kern des Bienenstocks „isoliert“. Das bedeutete, dass Imker die Schwarmbildung als natürlich oder sogar notwendig betrachteten. Dieser Glaube wurde in den 1930er Jahren genutzt, um die Haltung von Honigbienen in dünnwandigen Bienenstöcken selbst bei -30 °C zu rechtfertigen. Dies führte in Kanada Ende der 1960er Jahre zu der Praxis, Honigbienen in Kühlhäusern (4 °C) zu halten, um sie über den Winter in Schwarmhaltung zu halten.
In den 2020er Jahren kühlen Imker ihre Honigbienen im Sommer, um die chemische Behandlung von Parasiten zu erleichtern. Dies geschieht in den gesamten USA – beispielsweise in Idaho, Washington und Südkalifornien. Außerhalb eines kalten Winters müssen Imker, wenn sie Milbenbefall behandeln möchten, die Königin normalerweise ausfindig machen und in einen Käfig sperren. Durch die Kühllagerung können Imker diesen arbeitsintensiven Schritt jedoch überspringen, wodurch ihre kommerziellen Bestäubungsdienste rentabler werden.
Kampf um Wärme
Meine Studie ergab jedoch, dass die Mäntel der Bienenstöcke eher wie Kühlkörper wirken und die Isolierung verringern. Beim Bienenstocksammeln geht es nicht darum, sich in eine dicke Decke zu hüllen, um sich warm zu halten, sondern eher darum, sich verzweifelt näher an das „Feuer“ zu drängen oder zu sterben. Der einzige Vorteil ist, dass der Mantel dabei hilft, die Bienen in der Nähe des Außenzelts am Leben zu halten.
Wenn die Temperatur außerhalb des Bienenstocks sinkt, geraten die Bienen rund um den Bienenmantel in einen hypothermischen Zustand und produzieren keine Wärme mehr. Der Bienenmantel komprimiert sich, während die Bienen versuchen, über 10 °C zu bleiben.
Wenn die Mantelbienen näher zusammenrücken, erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit zwischen ihnen und die Isolierung wird schlechter. Wärme wird immer versuchen, von einer wärmeren in eine kältere Region zu gelangen. Die Wärmeflussrate von den Kernbienen zu den Mantelbienen erhöht sich, wodurch diese Bienen (hoffentlich) bei 10 °C an der Außenseite des Mantels bleiben.
Denken Sie an eine Daunenjacke – es ist der Luftspalt zwischen den Federn, der den Träger warm hält. Honigbienenschwärme ähneln dem Zusammendrücken einer Daunenjacke, wobei die Wärmeleitfähigkeit schließlich auf die eines dichten Federkörpers ansteigt, eher wie bei einer Lederjacke.
Wenn sich Pinguine dagegen im antarktischen Winter zusammendrängen, halten sie ihren Körperkern bei etwa gleich hohen Temperaturen warm, sodass es kaum oder gar keinen Wärmeaustausch zwischen den Pinguinen gibt. Anders als die Bienen im Erdmantel gibt es keine Pinguine, die unterkühlt sind.
Wissenschaftler und Imker haben die Rolle des unsichtbaren Luftspalts zwischen dem Bienenstock und der Traube übersehen. Die dünnen Holzwände kommerzieller Bienenstöcke dienen kaum als mehr als eine Grenze zwischen dem Luftspalt und der Außenwelt. Das bedeutet, dass Bienenstockwände, um wirksam zu sein, eine gute Isolierung aufweisen müssen, beispielsweise aus 30 mm Polystyrol.
Dieses Missverständnis der komplexen Wechselwirkung zwischen dem Bienenstock, Thermofluiden (Wärme, Strahlung, Wasserdampf, Luft) und dem Verhalten und der Physiologie der Honigbiene ist darauf zurückzuführen, dass die Menschen den Bienenstock nicht als erweiterten Phänotyp der Honigbiene erkennen. Weitere Beispiele für erweiterte Phänotypen sind ein Spinnennetz und ein Biberdamm.
Es gibt fast keine ethischen Standards für Insekten. Aber es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass Insekten Schmerzen empfinden. Eine Studie aus dem Jahr 2022 ergab, dass Hummeln auf potenziell schädliche Reize auf eine Weise reagieren, die den Schmerzreaktionen des Menschen ähnelt. Wir müssen die Bienenhaltungspraxis dringend ändern, um die Häufigkeit und Dauer der Ansammlung von Insekten zu verringern.
Derek Mitchell, Doktorand im Maschinenbau, Universität Leeds
