Wie Hummeln elektrische Felder spüren und lesen

Farbe, Form und Duft locken Bestäuber zu einer Blüte, das ist seit Langem bekannt. Ein Forscherteam um den Biologen Daniel Robert von der University of Bristol beschrieb 2013 im Fachmagazin Science einen weiteren Kanal: elektrische Felder. Erdhummeln (Bombus terrestris) nehmen diese Felder wahr und richten ihr Verhalten danach aus.

Negative Blüte, positive Hummel

Blütenpflanzen stehen über die Wurzel in Kontakt mit dem Erdboden und tragen dadurch eine schwache negative Ladung. Fliegende Hummeln laden sich unterdessen durch Reibung mit Luftpartikeln positiv auf, ein Effekt, den man von der Triboelektrizität kennt: Ähnlich lädt sich ein Wollpullover im Wäschetrockner auf. Zwischen den entgegengesetzt geladenen Körpern entsteht ein elektrisches Feld, das schon vor der Landung aus einigen Zentimetern Entfernung messbar ist.

Landet die Hummel auf der Blüte, findet ein kleiner Ladungsausgleich statt. Das Feld der Pflanze bricht dadurch für eine Weile zusammen und baut sich erst über die Erdverbindung allmählich wieder auf.

Der Nachweis im Experiment

Um zu klären, ob Hummeln diesen Unterschied überhaupt registrieren, stellte das Team künstliche Blüten auf. Eine Gruppe stand unter leichter elektrischer Spannung und bot Zuckerwasser, eine zweite Gruppe war spannungsfrei und enthielt bitteres Chininwasser. Nach wenigen Anflügen steuerten die Hummeln überwiegend die geladenen, zuckerhaltigen Blüten an.

Schalteten die Forscher die Spannung ab, verschwand dieser Unterschied. Die Tiere flogen süße und bittere Blüten dann nur noch zufällig verteilt an. Ohne das elektrische Signal blieb ihnen offenbar nur die Erinnerung an Form und Farbe, die für eine zuverlässige Unterscheidung allein nicht ausreichte.

Elektrorezeption war vor der Bristol-Studie nur aus dem Wasser bekannt, etwa bei Haien und Rochen, die die elektrische Leitfähigkeit von Salzwasser nutzen. Bei Hummeln wiesen Forscher diese Fähigkeit erstmals auch in einem nicht leitenden Medium wie Luft nach.

Das Feld als Anzeige für den Nektarstatus

Der Ladungsausgleich beim Landen verändert nicht nur die Gesamtladung der Blüte, sondern auch die räumliche Verteilung des Feldes über ihrer Oberfläche. Da sich die Pflanze erst über einige Minuten wieder aufladen kann, bleibt diese Veränderung eine Zeit lang bestehen. Eine nachfolgende Hummel kann das veränderte Feld bereits im Anflug registrieren, bevor sie Zeit und Energie in eine Landung investiert, die bei einer bereits geleerten Blüte verschwendet wäre.

Härchen als Sinnesorgan, nicht die Fühler

Wie Hummeln das elektrische Feld überhaupt registrieren, blieb nach der ersten Studie zunächst offen. Gregory Sutton und Kollegen aus Bristol untersuchten die Frage 2016 in einer Arbeit für die Fachzeitschrift PNAS genauer. Mit einem berührungslosen Laserverfahren maßen sie, wie sich Fühler und Körperhärchen von Hummeln in einem schwachen elektrischen Feld bewegen.

Beide Strukturen reagierten auf das Feld, die feinen Härchen jedoch deutlich stärker und schneller als die Fühler. Elektrophysiologische Messungen zeigten außerdem: Nur die Härchen lösten dabei Nervensignale aus, die Fühler blieben stumm. Schon Spannungen ab etwa 25 Millivolt reichten aus, um die Härchen in Bewegung zu versetzen, ein Wert im Bereich der Feldstärken, die tatsächlich um eine Blüte herum auftreten.

Bedeutung für die Insektenforschung

Die Ergebnisse legen nahe, dass Elektrorezeption über die feine Körperbehaarung kein Einzelfall bei Bombus terrestris ist, sondern bei weiteren Insektenarten mit ähnlichem Haarkleid vorkommen könnte. Die Autoren verweisen unter anderem auf mögliche elektrostatische Effekte beim Schwänzeltanz der Honigbiene, deren Rolle bislang kaum untersucht ist. Damit rückt neben Sehsinn und Geruchssinn ein dritter, für Menschen unzugänglicher Wahrnehmungskanal in den Fokus der Bestäuberforschung.

Quellen

• Clarke, D., Whitney, H., Sutton, G., Robert, D. (2013): Detection and learning of floral electric fields by bumblebees. In: Science, Vol. 340, Issue 6128, S. 66–69.
• Sutton, G. P., Clarke, D., Morley, E. L., Robert, D. (2016): Mechanosensory hairs in bumblebees (Bombus terrestris) detect weak electric fields. In: PNAS, Vol. 113, No. 26, S. 7261–7265.
• University of Bristol (2013): Bumblebees can detect electric fields of flowers. Pressemitteilung der University of Bristol. (Abrufbar unter bristol.ac.uk/news).
• Spektrum der Wissenschaft (2020): Wie Hummeln elektrische Felder von Blüten spüren. (Abrufbar unter spektrum.de).
• scinexx.de (2018): Tanzende Haare als Elektrosensoren – Forscher enträtseln den Elektrosinn der Hummeln. (Abrufbar unter scinexx.de).

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