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Eine Hummel fliegt auf die Blüte eines Rhododendron-Strauches.

Kluge Hummeln auf Handlungsreise

Wenn Hummeln von Blüte zu Blüte fliegen, tun sie das nicht zufällig, sondern mit Bedacht. Sie lösen dabei ein Optimierungsproblem, das Mathematiker seit 80 Jahren beschäftigt.

Verhalten 17.08.2011

"Sobald ein Gesetz kund gemacht ..."

Die plumpe Hummel hat eigentlich viel zu kleine Flügel, um damit fliegen zu können. Zum Glück weiß sie nichts von den Gesetzen der Aerodynamik. Würde es ihr jemand sagen, es wäre sofort vorbei mit dem gemächlichen Hummelflug. Natürlich ein alter Kalauer, denn Unwissenheit schützt auch vor Absturz nicht.

In dieser Hinsicht ist das allgemeine physikalische Gesetzbuch genauso humorfrei wie das bürgerliche: Ausnahmen gibt es nicht, weder für Hummeln noch für Flugzeuge oder anderes Fluggerät. Experimentell widerlegt wurde die Legende der angeblich flugunfähigen Hummel übrigens in den 60er Jahren. Damals zeigte der britische Biologe Charles Ellington, dass Hummeln sehr wohl genug Auftrieb erzeugen, um sich in der Luft zu halten - wie eigentlich nicht zu beweisen war.

Gesucht: Flugökonomie

Sehr wohl zu beweisen war, dass Hummeln auch zu einer elaborierten Planung ihrer Flugrouten imstande sind. Nigel Raine von der University of London hat letztes Jahr einige Erdhummeln in einem künstlichen Blütenpark ausgesetzt, um herauszufinden, nach welchem Muster sie von Blüte zu Blüte fliegen. Das ist insofern eine berechtigte Frage, da Hummeln bei der Wahl ihrer Route auf ihren Energieverbrauch achten müssen. Unnötig lange Kreuz-und-quer-Flüge verbieten sich aus ökonomischer Sicht. Die Frage war nur: Können die Hummeln auch, was sie sollen?

Ja, sie können, lautete Raines Antwort im Fachblatt "American Naturalist": Die Insekten sind imstande, zufällig gelernte Flugrouten zwischen ihnen bis dahin unbekannten Blüten schrittweise abzuändern. Und zwar dergestalt, dass der zurückgelegte Weg kleiner, wenn nicht sogar minimal wird. Mit anderen Worten, sie lösen eine Aufgabe, die unter Mathematikern als "Problem des Handlungsreisenden" bekannt ist. Dabei geht es um die rechnerische Optimierung von Wegstrecken zwischen zufällig gewählten Punkten auf einer Landkarte.

Für die Lösung des kombinatorischen Problems sind, sofern die Zahl der Punkte ein gewisses Maß überschreitet, leistungsstarke Computer notwendig. Daher war es durchaus überraschend, dass Hummeln als Handlungsreisende Erfolg haben und immer wieder den passenden Weg für ihre tägliche Nektarsuche finden.

Der Lösung nähern

Ö1-Sendungshinweis

Über diese Studie berichtet auch die Sendung "Wissen aktuell", Mittwoch, 17. August 2011, 13:55 Uhr

Nigel Raine hat nun in einer weiteren Studie im Fachblatt "Biology Letters" gezeigt, dass die Hummeln auch nicht auf die falsche Fährte zu locken sind, wenn die Blütenanordnung zu wiederholten Kurzstreckenflügen einlädt. Wenn Langstreckenflüge den zurückgelegten Weg verkleinern, dann wählen die Hummeln diese früher oder später auch - und steuern die Blüte ums Eck erst dann an, wenn diese Destination in den optimierten Flugplan passt.

Wie das die Tiere mit ihren winzigen Insektengehirnen bewerkstelligen, ist weitgehend unbekannt. Dass sie zu ihrer Lösung nicht mittels rechnerischer "brute force" wie Computer gelangen, ist klar. Die Tiere dürften einfachen Regeln folgen, die eine schrittweise Optimierung der zurückgelegten Strecke ermöglichen. Auf diese Weise nähern sie sich der angestrebten Lösung durch Versuch und Irrtum. "Vermutlich behalten die Tiere die letzte Route in Erinnerung und vergleichen deren Länge mit der aktuellen", sagt Raines Kollege Mathieu Lihoreau, der Erstautor der aktuellen Hummel-Studie gegenüber science.ORF.at. "Wenn die neue Wegstrecke kürzer ist, dann geben sie die alte auf und wechseln zur nächstbesten Lösung."

Die gefundene Lösung ist nicht immer die ideale, aber immerhin eine, die von der besten aller möglichen nicht weit entfernt ist. "Approximation" heißt dieses Verfahren in der Mathematik. Die Hummeln verstehen davon ebenso wenig wie von Aerodynamik - beherrschen tun sie die Methode dennoch.

Robert Czepel, science.ORF.at

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