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Bienen als Rechenkünstler

Honigbiene
Honigbienen haben einen Sinn für Zahlen. (Bild: Tyson1/ iStock)

Bienen sind echte „Schlaumeier“ unter den Insekten: Die lernfähigen Nektarsammler merken sich problemlos die Standorte reichhaltiger Blüten, haben einen Sinn für Mengen und sogar für die Zahl „Null“. Jetzt enthüllt ein Experiment, dass Bienen sogar rechnen können: Sie lernen nach ein wenig Training, einfache Additions- und Subtraktionsaufgaben zu lösen. Eine solche Rechenfähigkeit kennt man bisher nur von wenigen Tierarten, darunter Menschenaffen, Tauben und Graupapageien. Das auch Bienen das Rechnen lernen, könnte auf eine weitere Verbreitung solcher mathematischer Grundfähigkeiten hindeuten als bisher gedacht.

Einfache Aufgaben wie 3 + 1 oder 5 + 1 lernen Menschenkinder schon in der ersten Klasse. Doch was uns so leicht erscheint, beruht in Wirklichkeit auf komplexen mentalen Prozessen. „Denn arithmetische Operationen wie die Addition und Subtraktion erfordern zwei Ebenen der Informations-Verarbeitung“, erklären Scarlett Howard von der RMIT University in Melbourne und ihre Kollegen. „Die erste besteht in der Repräsentation der numerischen Attribute und die zweite ist die mentale Manipulation dieser Repräsentationen im Arbeitsgedächtnis.“ Neben einem Sinn für Mengen muss man die Regeln des Rechnens aus dem Langzeitgedächtnis abrufen und dann mithilfe des Kurzzeitgedächtnisses die Rechenoperation mit den Zahlen durchführen. Wie weit diese Fähigkeit im Tierreich verbreitet ist, ist bisher umstritten. Allerdings scheinen immerhin einige Tiere, darunter Schimpansen, Orang-Utans, Rhesusaffen, Graupapageien und Tauben einfache Additionen und Subtraktionen durchführen zu können.

Farbige Quadrate als Rechenaufgabe

Doch wie sieht es mit Insekten aus? Um das zu klären, wählten Howard und ihr Team einen für seine Lernfähigkeit bekannten Vertreter dieser Tiergruppe aus: die Honigbiene. „Honigbienen haben schon demonstriert, dass sie eine Reihe von Regeln und Konzepten zur Lösung von Aufgaben lernen können“, erklären die Forscher. „Zudem haben die Bienen schon gezeigt, dass sie nach etwas Training Zahlen unterscheiden und zählen können.“ Sogar das abstrakte Konzept der „Null“ als einer leeren Menge begreifen die Bienen, wie die Forschergruppe um Howard und ihren Arbeitsgruppenleiter Adrian Dyer erst kürzlich belegen konnte.

Für ihr aktuelles Experiment trainierten die Forscher zunächst Bienen darin, bestimmte Farben mit einer Rechenoperation gleichzusetzen: Blau bedeutete ein Element hinzuzufügen, gelb dagegen stand für das Abziehen eines Elements. Als Trainingsraum diente ein Y-Labyrinth, an deren Eingang jede Biene ein Bild mit einem bis fünf blauen oder gelben Quadraten sah. Nach Durchfliegen einer Öffnung gelangte die Biene in eine Entscheidungskammer: An einem Arm des Labyrinths sah sie die Abbildung des korrekten Rechenergebnisses – beispielsweise vier Quadraten, wenn sie am Eingang drei blaue Quadrate gesehen hatte. Am anderen Arm des Labyrinths prangte eine falsche Anzahl von Objekten. Flog die Biene in den Arm mit der richtigen Lösung, erhielt sie zur Belohnung einen Tropfen Zuckerwasser.

Bis zu 70 Prozent richtig gerechnet

Würden die Honigbienen lernen, die Rechenaufgaben richtig zu lösen? Schon in der Trainingsphase konnte die Forscher diese Frage mit „Ja“ beantworten: „In der Lernphase gab es eine signifikante Zunahme der korrekten Entscheidungen im Laufe der 100 Durchgänge“, berichten sie. „Das demonstriert, dass die Bienen lernten, auf Basis der Farbe entweder ein Element abzuziehen oder eines zu addieren.“ Um dies noch eingehender zu testen, ließen Howard und ihr Team die Bienen dann mit einer Objektmenge rechnen, die sie in der Trainingsphase bewusst ausgeklammert hatten: drei Objekte. Und auch in diesem Mathetest entschieden sich die Bienen zu 60 bis 70 Prozent für die richtige Lösung. „Das ist signifikant mehr als reiner Zufall“, betonen die Wissenschaftler. „Die Bienen konnten demnach die gelernten Rechenoperationen der Addition und Subtraktion auch auf neue Formen und Mengen übertragen.“

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Wie die Bienen es schaffen, solche komplexen Aufgaben mit ihrem eher kleinen Hirn zu bewältigen, wissen die Forscher bisher nicht. „Wir zeigen aber, dass die vergleichsweise großen und komplexen Hirnareale, die Primaten dafür nutzen, bei den Insekten für solche Rechenaufgaben offenbar nicht nötig sind“, sagen Howard und ihre Kollegen. Ihrer Ansicht nach sprechen die Ergebnisse dieses Experiments dafür, dass ein fortgeschrittenes Zahlenverständnis im Tierreich weiterverbreitet sein könnte als bisher angenommen. „Unsere Ergebnisse belegen auch, dass das komplexe Verstehen von mathematischen Symbolen etwas ist, das offenbar viele Gehirne bewältigen können“, so Howard.

Quelle: Scarlett Howard (RMIT University, Melbourne) et al., Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aav0961

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