Bienenpheromone: Die chemischen Botenstoffe des Bienenvolkes

Ein einziges chemisches Signal kann sich innerhalb weniger Minuten passiv über tausende Bienen im ganzen Stock verbreiten – schneller und mit größerer Reichweite, als es der berühmte Schwänzeltanz je könnte. Bienenpheromone spielen eine entscheidende Rolle in der komplexen Sozialstruktur der Honigbiene: Diese chemischen Signale, von Bienen selbst produziert, übermitteln spezifische Botschaften an andere Volksmitglieder und beeinflussen deren Verhalten, von der Koordination des Sammelverhaltens bis zur Signalisierung des Gesundheitszustands der Königin.

Dieser Beitrag erklärt die wichtigsten Pheromon-Typen im Bienenvolk, wie sie sich von visuellen Signalen wie dem Schwänzeltanz unterscheiden, und stellt die neurobiologische Forschung an der Freien Universität Berlin vor, die untersucht, wie das Bienengehirn solche chemischen Signale überhaupt verarbeitet und erlernt.

Das Wichtigste in Kürze

• Anders als der Schwänzeltanz verbreiten sich Pheromone passiv durch die Luft und über Oberflächen im Stock und erreichen dadurch nahezu gleichzeitig hunderte oder tausende Bienen.
• Das Königinnenpheromon unterdrückt die Eierstockentwicklung der Arbeiterinnen und hält den sozialen Zusammenhalt des Volkes aufrecht.
• Das Alarmpheromon, unter anderem im Stachelapparat produziert, löst bei Bedrohung ein koordiniertes Verteidigungsverhalten aus.
• Das Nasonov-Pheromon wird von Sammlerinnen genutzt, um Stockgenossinnen zu Futterquellen oder zurück zum Stockeingang zu lotsen.
• Der Berliner Neurobiologe Randolf Menzel erforschte jahrzehntelang an der Freien Universität Berlin, wie das Bienengehirn Duftsignale mit Gedächtnisinhalten verknüpft – grundlegende Arbeit dafür, wie Pheromonsignale im Bienenhirn überhaupt verarbeitet werden.

Inhaltsverzeichnis

• Was Pheromone von anderen Signalen unterscheidet
• Das Königinnenpheromon
• Das Alarmpheromon
• Das Nasonov-Pheromon
• Das Brutpheromon
• Das Paarungspheromon der Königin
• Das Fußspuren-Pheromon
• Woher der Begriff “Pheromon” überhaupt stammt
• Randolf Menzel und die Berliner Bienenhirn-Forschung
• Warum chemische statt visueller Kommunikation?
• Praktische Bedeutung für Imker
• Pheromon-Typen im Überblick
• Ein chemisches System mit vielen deutschen Fußabdrücken
• Häufig gestellte Fragen

Was Pheromone von anderen Signalen unterscheidet

Anders als der Schwänzeltanz oder andere visuelle und physische Signale verbreiten sich Pheromone passiv durch die Luft und über Oberflächen im gesamten Stock, sodass eine einzelne chemische Botschaft nahezu gleichzeitig hunderte oder tausende Bienen erreichen kann, ohne dass eine einzelne Biene sie aktiv jedem Empfänger einzeln übermitteln müsste. Diese passive, breit gestreute Übertragungsform macht Pheromone zum idealen Kommunikationsmittel für Botschaften, die das gesamte Volk gleichzeitig betreffen sollen, etwa Alarmsignale oder den fortlaufenden Nachweis einer gesunden, anwesenden Königin.

Das Königinnenpheromon

Das von der Königin produzierte Pheromongemisch erfüllt mehrere Funktionen gleichzeitig: Es unterdrückt die Entwicklung der Eierstöcke bei Arbeiterinnen, hält den sozialen Zusammenhalt des Volkes aufrecht und signalisiert kontinuierlich die Anwesenheit und Gesundheit der Königin an das gesamte Volk. Lässt die Pheromonproduktion der Königin altersbedingt nach oder fällt sie durch den Tod der Königin plötzlich ganz weg, bemerken die Arbeiterinnen dies innerhalb kurzer Zeit und beginnen typischerweise, neue Königinnenzellen anzulegen.

Das Alarmpheromon

Bei Bedrohung setzen Wächterinnen und stechende Arbeiterinnen ein Alarmpheromon frei, das ein koordiniertes Verteidigungsverhalten im gesamten betroffenen Stockbereich auslöst und weitere Arbeiterinnen zur Verteidigung mobilisiert. Genau dieses Alarmpheromon ist auch der Grund, warum Rauch beim Imkern eine beruhigende Wirkung zeigt: Er überdeckt das Alarmsignal und verzögert dadurch die koordinierte Abwehrreaktion des Volkes, wie bereits in unserem Beitrag zur Geschichte des Smokers beschrieben.

Das Nasonov-Pheromon

Sammlerinnen nutzen das aus der namensgebenden Nasonov-Drüse am Hinterleib freigesetzte Pheromon, um Stockgenossinnen gezielt zu einer entdeckten Futterquelle oder zurück zum eigenen Stockeingang zu lotsen – sichtbar oft als charakteristisches, nach oben gerichtetes Fächeln mit exponiertem Hinterleib direkt am Flugloch. Dieses Signal ergänzt die räumliche Information des Schwänzeltanzes um eine unmittelbare, chemische Orientierungshilfe am Zielort selbst.

Das Brutpheromon

Auch die Brut selbst sendet chemische Signale aus: Ein sogenanntes Brutpheromon signalisiert erwachsenen Ammenbienen den Pflegebedarf der Larven und beeinflusst nachweislich, wie schnell junge Bienen von innerbetrieblichen Pflegeaufgaben zu Außendienst-Sammelaufgaben wechseln. Ein Volk mit viel offener, pflegebedürftiger Brut hält seine jüngeren Arbeiterinnen dadurch tendenziell länger im Innendienst, bevor sie zu Sammlerinnen werden – eine weitere Art, wie chemische Signale die Arbeitsteilung im Volk fein regulieren.

Das Paarungspheromon der Königin

Auf ihrem Hochzeitsflug setzt die Königin ein eigenes, stark anziehend wirkendes Pheromon frei, das Drohnen selbst über größere Entfernungen zum Drohnensammelplatz hinlockt und ihnen signalisiert, welche Königin dort gerade paarungsbereit ist. Dieses Paarungspheromon unterscheidet sich chemisch deutlich vom später im Stock wirkenden Königinnenpheromon, das die soziale Ordnung des Volkes reguliert – ein Beispiel dafür, wie ein und dasselbe Tier je nach Lebensphase und Kontext völlig unterschiedliche chemische Botschaften einsetzt.

Das Fußspuren-Pheromon

Bienen hinterlassen bei jedem Schritt über die Wabenoberfläche ein Fußspuren-Pheromon, das andere Bienen später wahrnehmen können und das etwa dabei hilft, bereits besuchte Blüten während des Sammelfluges zu erkennen und zu meiden, um die Sammeleffizienz des gesamten Volkes zu steigern. Auch innerhalb des Stocks tragen solche Oberflächenspuren zur allgemeinen chemischen “Duftlandschaft” bei, anhand derer sich Bienen orientieren. Interessanterweise setzen auch Königinnen ein spezifisches Fußspuren-Pheromon ein, das direkt auf der Wabenoberfläche verteilt wird und zusätzlich zur Unterdrückung von Weiselzellen-Anlagen beiträgt, unabhängig von den durch die Luft verbreiteten Bestandteilen des klassischen Königinnenpheromons – ein weiteres Beispiel dafür, wie fein differenziert das gesamte chemische Kommunikationssystem des Bienenvolkes tatsächlich aufgebaut ist.

Woher der Begriff “Pheromon” überhaupt stammt

Selbst das Wort “Pheromon” selbst hat eine deutsche wissenschaftliche Wurzel: Der Biochemiker Peter Karlson prägte den Begriff 1959 gemeinsam mit dem Schweizer Zoologen Martin Lüscher aus den griechischen Wörtern “pherein” (tragen) und “hormon” (anregen). Nur wenig später gelang dem deutschen Biochemiker und Chemie-Nobelpreisträger Adolf Butenandt die chemische Charakterisierung des allerersten identifizierten Pheromons überhaupt: Bombykol, der Sexuallockstoff des weiblichen Seidenspinners. Dass ausgerechnet der Fachbegriff für die in diesem Beitrag beschriebenen Bienensignale von deutschsprachigen Wissenschaftlern geprägt wurde, ist eine Randnotiz, die selbst vielen Imkern nicht bekannt ist, obwohl sie täglich mit dem Konzept arbeiten.

Randolf Menzel und die Berliner Bienenhirn-Forschung

Wie das Bienengehirn Duftsignale überhaupt verarbeitet, erlernt und mit Gedächtnisinhalten verknüpft, erforschte der deutsche Zoologe und Neurobiologe Randolf Menzel von 1976 bis zu seiner Emeritierung 2008 als Leiter des Instituts für Neurobiologie an der Freien Universität Berlin. Menzel nutzte die Honigbiene wegen ihres vergleichsweise einfachen Nervensystems gezielt als Modellorganismus für die neurowissenschaftliche Erforschung des Gedächtnisses und identifizierte dabei mehrere unterschiedliche Gedächtnistypen – Kurzzeit-, Mittelzeit- und zwei Formen des Langzeitgedächtnisses -, die er im Gehirn der Biene neurologisch zu verorten suchte, insbesondere anhand der Verknüpfung von Duftreizen mit Futterorten. Für diese Forschung erhielt Menzel 1991 den renommierten Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis und wurde, ähnlich wie bereits Johann Dzierzon ein Jahrhundert zuvor, Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina. Seine grundlegenden Arbeiten zur Duft-Gedächtnis-Verknüpfung liefern damit einen wichtigen Teil der neurobiologischen Erklärung dafür, warum und wie die hier beschriebenen Pheromonsignale im Bienenhirn tatsächlich verarbeitet und in angemessenes Verhalten umgesetzt werden. Ein zentrales methodisches Werkzeug seiner Forschungsgruppe war dabei die konditionierte Rüsselreflex-Reaktion, bei der Bienen lernen, ihren Rüssel gezielt auf einen zuvor mit einer Futterbelohnung verknüpften Duftreiz hin auszustrecken – eine Methode, die es Forschern erlaubt, die Lern- und Erinnerungsfähigkeit einzelner Bienen unter kontrollierten Laborbedingungen präzise zu quantifizieren, statt nur ihr natürliches Verhalten im Stock zu beobachten.

Warum chemische statt visueller Kommunikation?

Im Dunkel des Bienenstocks, wo visuelle Signale wie Farben oder Formen praktisch nutzlos sind, bietet chemische Kommunikation entscheidende evolutionäre Vorteile: Pheromone funktionieren unabhängig von Licht, können sich über Luftströmungen im gesamten Stockvolumen verteilen, und bleiben auf Oberflächen wie Waben oder Baumaterial teils über Stunden nachweisbar, was eine Art chemisches “Gedächtnis” des Ortes erzeugt, das rein visuelle oder akustische Signale nicht leisten könnten. Diese Eigenschaften erklären, warum sich bei staatenbildenden Insekten wie der Honigbiene ein derart ausdifferenziertes System chemischer Botenstoffe entwickelt hat, während Wirbeltiere mit ihren visuell orientierten Gehirnen evolutionär meist andere Kommunikationswege bevorzugt haben.

Praktische Bedeutung für Imker

Das Verständnis dieser Pheromon-Systeme hat direkte praktische Konsequenzen für die Imkerei: Ungewöhnlich aggressives Abwehrverhalten kann auf ein gestörtes Alarmpheromon-Gleichgewicht hindeuten, ein plötzlicher Anstieg von Weiselzellen auf nachlassende Königinnenpheromon-Produktion, und die gezielte Beobachtung des Nasonov-Fächelns am Flugloch hilft, neu eingeschlagene Schwärme oder Ableger schneller am neuen Standort zu orientieren. Auch bei der Zusammenführung zweier Völker, etwa nach dem Verlust einer Königin, nutzen erfahrene Imker das Wissen um Pheromon-Wirkungen gezielt aus, indem sie beide Völker etwa durch ein Zeitungspapier voneinander trennen, sodass sich die jeweiligen Stockgerüche über mehrere Tage hinweg langsam angleichen können, bevor beide Völker tatsächlich physischen Kontakt zueinander bekommen – eine direkte praktische Anwendung des Verständnisses, dass abrupte, unvertraute Pheromon-Signale bei Bienen typischerweise aggressive statt kooperative Reaktionen auslösen.

Pheromon-Typen im Überblick

Ein chemisches System mit vielen deutschen Fußabdrücken

Von der Prägung des Fachbegriffs “Pheromon” durch Peter Karlson über die erste chemische Charakterisierung eines Pheromons durch Adolf Butenandt bis zur neurobiologischen Erforschung der Duftverarbeitung im Bienenhirn durch Randolf Menzel in Berlin zieht sich durch die Geschichte dieses Forschungsfeldes ein auffällig dichtes Netz deutschsprachiger Beiträge – eine Beobachtung, die sich exemplarisch mit der Rolle deckt, die deutsche und österreichische Forscher bereits bei Karl von Frischs Entschlüsselung des Schwänzeltanzes und bei Johann Dzierzons Entdeckung der Parthenogenese gespielt haben, beide bereits an anderer Stelle auf dieser Seite ausführlich behandelt.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Pheromonen und dem Schwänzeltanz?

Pheromone verbreiten sich passiv durch Luft und Oberflächen und erreichen dadurch viele Bienen gleichzeitig, während der Schwänzeltanz eine aktiv vorgeführte, räumlich begrenzte visuelle und taktile Botschaft ist.

Was bewirkt das Königinnenpheromon?

Es unterdrückt die Eierstockentwicklung der Arbeiterinnen und signalisiert kontinuierlich die Anwesenheit und Gesundheit der Königin.

Warum wirkt Rauch beim Imkern beruhigend?

Er überdeckt das von Wächterinnen freigesetzte Alarmpheromon und verzögert dadurch die koordinierte Verteidigungsreaktion des Volkes.

Was erforschte Randolf Menzel in Berlin?

Wie das Bienengehirn Duftsignale mit Gedächtnisinhalten verknüpft, mit mehreren identifizierten Gedächtnistypen, wofür er 1991 den Leibniz-Preis erhielt.

Wofür wird das Nasonov-Pheromon genutzt?

Sammlerinnen nutzen es, um Stockgenossinnen zu Futterquellen oder zurück zum Stockeingang zu lotsen.