Vorbild für Kameras: So sieht die Biene bunt

Auf der Stirn dieser Biene sind die drei Ocellen gut zu erkennen. (Foto: fightbegin/iStock)

Das Umgebungslicht macht's: Bei verschiedenen Lichtbedingungen erscheinen Farben bekanntlich anders. Durch einen Blick ins Bienengehirn haben Forscher nun aufgedeckt, wie die Insekten den Faktor Umgebungs-Lichtfarbe integrieren, um beispielsweise Blütenfarben korrekt zu erfassen. Das System basiert demnach auf der Kombination von Informationen der beiden separaten Sehorgane der Biene: der Facettenaugen und der drei "Äuglein" auf der Stirn. Das Konzept könnte den Weg für genauere Farberfassung von Kameras ebnen, sagen die Forscher.

Das Rot einer Rose erscheint nicht immer gleich: Im Licht der Dämmerung, durch den grünen Schimmer unter einem Blätterdach, im Reflexionslicht einer Wand... erscheinen Farben von Objekten unterschiedlich. Die korrekte Identifizierung von Farben in komplexen Außenumgebungen ist für biologische und vor allem für technische Systeme eine Herausforderung, betont Adrian Dyer vom Royal Melbourne Institute of Technology: "Für ein digitales System wie eine Kamera oder einen Roboter scheint sich die Farbe von Objekten oft zu ändern."

Derzeit wird dieses Problem mehr oder weniger ignoriert, indem man festlegt, dass die Welt im Durchschnitt grau ist, erklärt der Wissenschaftler: "Das bedeutet aber, dass es beispielsweise für die Farbdarstellungslösungen von Drohnen schwierig ist, die wahre Farbe etwa von reifen Früchten oder geologischen Formationen zu identifizieren", sagt Dyer.

Erneut ein Natur-Patent im Visier

Doch wie so oft hat die Natur das Problem im Laufe der Evolution schon lange gelöst: Bienen haben ein besonders akkurates Auge für Farben, belegen Studien. Das verantwortliche Wahrnehmungskonzept blieb bislang allerdings ein Geheimnis. Diesem Bio-Patent sind Dyer und seine Kollegen nun nachgegangen. Es lag die Vermutung nahe, dass das Konzept mit dem dualen Sehsystem vieler Insekten zu tun hat: Neben ihren Facettenaugen besitzen Honigbiene und Co sogenannte Ocellen (lateinisch Äuglein) auf der Stirn.

Es handelt sich dabei um drei einzelne Punktaugen, die in den Himmel gerichtet sind. Es ist bekannt, dass diese lichtempfindlichen Organe der Orientierung von Insekten dienen. Nun haben die Forscher festgestellt, dass sich in den Ocellen der Bienen auch Farbrezeptoren befinden. Es lag somit der Verdacht nahe, dass sie dem Sehzentrum im Gehirn der Bienen Informationen über die Lichtfarbe in der Umgebung liefern.

Um dies nachzuweisen, blickten die Forscher ins Gehirn der Insekten: Sie untersuchten mit Verfahren der modernen Neurowissenschaften, mit welchen Hirnregionen die Nerven der Ocellen verdrahtet sind - sie gingen den neuronalen Signalspuren nach. So konnten sie schließlich nachweisen: Die Nerven der drei Stirn-Äuglein beliefern tatsächlich die bekannten Farb-Verarbeitungsbereiche des Bienengehirns mit Informationen.

Zwei-Komponenten-Konzept zur Farberfassung

Die Forscher schließen daraus: Im visuellen Zentrum der "Blumenexpertinnen" werden die Daten der Ocellen mit den detaillierten Objekt- und Farbinformationen der Facettenaugen verknüpft und ausgewertet. So können die Bienen auch bei wechselnden Lichtverhältnissen beispielsweise klar erkennen, ob sie eine bekannte ergiebige Sorte von Blüten vor Augen haben. "Es ist selten, dass Informationen aus Physik, Biologie, Neuroanatomie und Ökologie gemeinsam vorliegen, aber hier haben wir es", sagt Co-Autor Andrew Greentree vom Royal Melbourne Institute of Technology.

Den Forschern zufolge eignet sich dieses Natur-Patent möglicherweise zum Vorbild bei der Entwicklung von neuen technischen Systemen zur Farberfassung: Kameras in Handys, Drohnen und Robotern könnten vom Wahrnehmungssystem der Bienen profitieren, sagen die Wissenschaftler.

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