Hummeln gehören zu den aktivsten Vertretern der Insektenwelt und können bis zu 22 Kilometer pro Stunde fliegen. Sie verbringen auch viel Zeit damit, über Blumen zu schweben, wobei ein großes Problem darin besteht, dass ihre kräftigen Flügelmuskeln erhebliche Hitze erzeugen. Doch wie bei allen Hochleistungsfahrzeugen gibt es auch bei den Bienen Möglichkeiten, ihren "Motor" zu kühlen - und neue Forschungsergebnisse zeigen, wie effektiv eine davon ist.
Wenn eine Hummel an einem Ort schwebt, kann der von ihr erzeugte Luftzug die Körpertemperatur des Insekts um bis zu 5 °C senken, berichten Forscher in Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. Das Ausmaß der Abkühlung deutet darauf hin, dass dieser Ventilationseffekt für fliegende Insekten von großer Bedeutung ist, sagt Art Woods, Insektenphysiologe an der Universität von Montana. Der Experte fügt hinzu, dass die Ergebnisse dieser Forschung es den Forschern durch ein besseres Verständnis der Auswirkungen der Temperatur auf den Bienenflug ermöglichen werden, das Überleben der Insekten in einer sich erwärmenden Welt vorherzusagen.
Der Insektenflug hat Wissenschaftler schon lange fasziniert. Leonardo da Vinci studierte Libellen und nutzte sie für die Konstruktion eines Flugzeugs. In jüngerer Zeit haben einige Biologen damit begonnen, die Wirkung der von den Flugmuskeln erzeugten Wärme zu untersuchen. An kalten Morgenden erwärmen beispielsweise Insekten ihre Muskeln durch Flügelschlagen, und Hummeln können durch diesen Vorgang ihre Körpertemperatur um mehr als 30 °C über die Umgebungstemperatur anheben. "Der Motor ist aufgewärmt und einsatzbereit", sagt Jordan Glass, Umweltphysiologe an der Universität von Wyoming und Hauptautor einer neuen Studie über Bienen.
Theoretisch könnte diese Menge an Stoffwechselenergie jedoch die Fähigkeit der Bienen einschränken, bei heißem Wetter zu fliegen. Die Insekten verfügen jedoch über mehrere Tricks, um sich selbst zu kühlen, z. B. indem sie eine zirkulierende Flüssigkeit namens Hämolymphe verwenden, um die Wärme von ihrem Brustkorb zu ihrem kühleren Hinterleib zu leiten. Forscher haben diesen Effekt und andere Faktoren der Körpertemperatur - wie die Erwärmung durch die Sonne und die Verdunstungskälte - untersucht, um ein Wärmehaushaltsmodell für Hummeln zu erstellen. Glass stellte jedoch fest, dass ein Teil dieses Modells fehlte: Niemand hatte bisher die Abkühlung durch den Luftstrom um den Hummelkörper, der durch den Flügelschlag entsteht, im Detail gemessen.
Der erste Schritt bestand darin, herauszufinden, wie schnell sich die Luft bewegte. Ein Mitautor platzierte Bienen in einer Kammer voller Sensoren. Als die Bienen über einer künstlichen Blume in der Kammer schwebten, maßen die Forscher Luftgeschwindigkeiten von 0,25-2 Metern pro Sekunde. Anschließend füllte das Team das Wasser in der Kammer mit Trockeneis, um einen Nebel zu erzeugen, den sie zur Bestimmung des Luftstrommusters verwendeten.
Um das Kühlungspotenzial des Luftstroms genau zu messen, implantierten Glass und seine Kollegen winzige Temperatursensoren in 18 betäubte Hummeln. Die Körper der Tiere wurden dann auf 50 °C erhitzt und in einen Windkanal gebracht, der das Muster und die Geschwindigkeit des Luftstroms um die schwebenden Hummeln nachahmte. Glass und Kollegen schätzen, dass die schwebenden Hummeln ohne den gemessenen Kühleffekt in weniger als 2 Minuten überhitzen und abstürzen würden.
Laut Woods ist dies das erste Mal, dass ein Team den von den Flügeln erzeugten Kühleffekt so sorgfältig gemessen hat. Es bleiben jedoch noch Fragen offen, wie z. B. das Ausmaß der Abkühlung während des Flugs, das im Labor schwieriger zu messen ist als der Effekt während des Schwebens. In der Zwischenzeit untersuchen Glass und seine Kollegen auch andere Faktoren, z. B. wie die Haare, die die Brust der Gebärmutter bedecken, den Wärmefluss beeinflussen. Ihr Ziel ist es, herauszufinden, wie empfindlich Bienen und andere Bestäuber auf eine Überhitzung in einem sich ändernden Klima reagieren werden. "Wie widerstandsfähig sind diese Tiere? Können sie sich anpassen und mit Veränderungen fertig werden, um in einer sich verändernden Welt zu überleben?" - fragt er.
