Navigation der Biene

Sommersemester 2002Seminar: Verhalten und Orientierung der Bienen

Marco Block

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Ziel des Vortrags

Sommersemester 2002Seminar: Verhalten und Orientierung der Bienen

Wie navigieren Bienen?- Orientierung nach Polarisationsmuster des Himmels- Biene besitzt Ultraviolett-Rezeptoren

Was ist polarisiertes Himmelslicht?natürlich: keine Schwingungsebene wird bevorzugt

nach Atmosphäreneintritt: - ein gewisser Teil wird polarisiert - anhand der Schwingung ist Sonnenstand zurückschließbar

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Ziel des Vortrags

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2. Wie navigieren Bienen?- Orientierung nach Polarisationsmuster des Himmels- Biene besitzt Ultraviolett-Rezeptoren

1. Was ist polarisiertes Himmelslicht?natürlich: keine Schwingungsebene wird bevorzugt

nach Atmosphäreneintritt: - ein gewisser Teil wird polarisiert - anhand der Schwingung ist Sonnenstand zurückschließbar

Licht: Welle oder Teilchen?Licht

- Wellentheorie (Dualitätsprinzip: da auch Teilcheneigenschaften) Lichtteilchen (Lichtquant, Photon, Physik: Korpuskel) Lichtgeschwindigkeit c 300000 km/s

- beide Theorien lassen sich beweisen

- Heisenbergsche Unschärferelation Zustand des Teilchens nicht ganz bestimmbar (Zeit/Ort) => Quantentheorie

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Lichtbrechung und Lichtreflexion

Seminar: Verhalten und Orientierung der Bienen Sommersemester 2002

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Himmelsmuster

SonnenstandHöhenkreis

???

Polarisiertes Licht

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Wie entsteht polarisiertes Licht?

- nach Eintritt in die Atmosphäre (Brechung)- durch Reflexion an der Wasseroberfläche (Spiegel)- dieses teilweise oder manchmal vollständig

Künstliche Herstellung?

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Prinzip: nur eine Schwingungsrichtung wird durchgelassen

- Sonnensteine der Wikinger (Cordierit vor 1000 Jahren)- Nicolsches Prisma- Polarisationsfilter

Entdeckung durchErasmus Bartholinus(dän. Gelehrter)13.8.1625-4.11.1698†

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2. Wie navigieren Bienen?- Orientierung nach Polarisationsmuster des Himmels- Biene besitzt Ultraviolett-Rezeptoren

1. Was ist polarisiertes Himmelslicht?

- eine Schwingungsebene- systematische Polarisation des Himmels- ein freier Himmelsfleck reicht zur Bestimmung

Ziel des Vortrags

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2. Wie navigieren Bienen?- Orientierung nach Polarisationsmuster des Himmels- Biene besitzt Ultraviolett-Rezeptoren

1. Was ist polarisiertes Himmelslicht?- eine Schwingungsebene- systematische Polarisation des Himmels- ein freier Himmelsfleck reicht zur Bestimmung

Komplexauge der Biene

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Ommatidium Anzahl: 5500

Einzelauge der Biene

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- 8 Rezeptoren 4*grün (3,4,7,8) 2*blau (2,6) 2*ultraviolett (1,5)

- 180º Drehung der Rezeptoren

- im unteren Bereich kommt 9ter Ultraviolettrezeptor dazu

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Polarisationsempfinden der Biene

Mikrovilli

Sehfarbstoff(Rhodopsin)

Sternfolienmodell

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- Polarisationsfilter werden kreisförmig angeordnet

- zweckmäßig für zahlreiche Versuche

Nachweis zur Wahrnehmung

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1. Ist es sicher, dass Bienen das polarisierte Licht wahrnehmen und sich daran orientieren?

ja, einfacher Nachweis:

Drehung um 35º

Vortrag: Bienentanz

Praktikum!

Modellqualität

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2. Gilt für den Mechanismus der Wahrnehmung unser Sternfolienmodell?

nein, - grundsätzlich, gute Erklärung - benachbarte Sinneszellen sind gleich ausgerichtet - Sternfolie müsste 4 strahlig sein

neue Modellierung

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Rezeptoren fürgrün und blau

polarisationsintensiveRezeptoren

polarisationssensitiveRezeptoren

Orientierung am Himmelsmuster

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Beobachter

Zenit

linear polarisiertes Licht stehtsenkrecht zu jedem Grosskreisder Sonne

Polarisation dreht sich um 75ºauf einem Höhenkreis

Höhenkreis

A und A` haben die gleicheSchwingungsrichtung

Biene kann das aber durch Grad, Intensität und Farbeeindeutig unterscheiden

Ziel des Vortrags

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2. Wie navigieren Bienen?

1. Was ist polarisiertes Himmelslicht?

3. Verfügen alle Insekten über diese Orientierungsform?

vermutlicherweise ja,

- eingehender untersucht wurden Ameisen und Bienen- aus Plausibilitätsgründen und ähnlichem Aufbau => ja

Literatur

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von Frisch: Aus dem Leben der Biene. Springer, 1993 Barth: Biologie einer Begegnung. DVA, 1982 Waloschek: Wörterbuch Physik. dtv, 1998 Gerthsen: Physik. Springer, 1963 Wehner: „Wie navigieren Insekten?“, Umschauartikel, 1975 Wehner: „Polarized-Light Navigation By Insects“, Scientific American Artikel, 1976

und das Internet

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