Wissenschaft : Drohnen für Blümchensex

Winzig wie Kolibris:So stellen sich Forscher Bestäuberdrohnen vor.
Winzig wie Kolibris:So stellen sich Forscher Bestäuberdrohnen vor.

Die Landwirtschaft leidet unter dem Bienenschwund. Nun sollen Mini-Roboter bei der Bestäubung helfen. Noch fliegen sie aber nur im Labor.

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26. Mai 2018, 16:00 Uhr

Totenstille. Kein Vogel fliegt, kein Käfer krabbelt – und keine Biene summt. In Sichuan, einem der wichtigsten Obstanbaugebiete Chinas, hat der exzessive Einsatz von Pestiziden dafür gesorgt, dass die Tierwelt fast vollständig verschwunden ist. Ob in der Luft oder am Boden – hier lebt nahezu kein Tier mehr.

Vor einem solchen Horrorszenario zittern die Obstbauern auch hierzulande – weniger aufgrund ihres grünen Gewissens als vor allem aus wirtschaftlichen Erwägungen. Denn wo keine Insekten unterwegs sind, insbesondere keine Bienen, werden auch keine Blüten mehr bestäubt. Und wo keine Blüten bestäubt werden, wachsen auch keine Früchte. Die Obstbauern von Sichuan müssen ihre Bäume deshalb mühsam von Hand mithilfe von Pinseln bestäuben. In Deutschland wäre das aufgrund des um ein Vielfaches höheren Lohnniveaus kaum vorstellbar.

Doch die Bienenbestände nehmen auch hierzulande immer stärker ab. Der Einsatz von Pestiziden in der Landwirtschaft ist in Deutschland zwar längst nicht so exzessiv wie in China. Gespritzt wird aber trotzdem – zulasten der Bienen. Monokulturen und damit einhergehende verkürzte Blühperioden sorgen ebenfalls nicht gerade dafür, dass sich die fleißigen Nektarsammler wohler fühlen: Bis zum Horizont reichende Rapsfelder sind zwar erstmal ein Schlaraffenland für die Bienen – doch mit dem Ende der Rapsblüte entsteht eine immense Futterlücke. Zudem haben Parasiten wie etwa die Varroamilbe sowie Virenerkrankungen wie das Flügeldeformationsvirus (DWV) oder das Akute Bienen Paralyse Virus (ABPV) viele Bienenvölker dahingerafft.

2017 gab es deshalb mancherorts nur noch halb so viele Bienen wie noch 2016. „Uns liegen Meldungen vieler Imkerinnen und Imker vor, die über bis zu 50-prozentige Verluste klagen“, sagt Barbara Löwer, Geschäftsführerin des Deutschen Imkerbundes. Deutschlandweit ging die Zahl der Bienenvölker laut Imkerbund-Prognose um 21 Prozent auf nunmehr etwa 630 000 zurück. Mit spürbaren Folgen: „Honigbienen spielen als Bestäuber besonders im Frühjahr für die Landwirtschaft und den Obstbau eine immens wichtige Rolle“, erklärt Löwer. „Fehlen Honigbienen, werden Raps und Obstkulturen unzureichend bestäubt. Dies wird sich sowohl auf die Quantität als auch Qualität der Erträge auswirken.“ Rund 85 Prozent der landwirtschaftlichen Erträge im Pflanzen- und Obstbau hängen von der Bestäubung durch Honigbienen ab, die Wertschöpfung der Bestäubung durch Bienen wird alleine in Deutschland auf 1,6 bis 2,0 Milliarden Euro im Jahr geschätzt. Weltweit sind es 200 Milliarden Euro.

Chinesische Zustände erscheinen zwar noch immer in weiter Ferne. Doch der Trend ist auch hierzulande eindeutig – und wenn nicht bald ein Umdenken in der Landwirtschaft hinsichtlich des Einsatzes von Pestiziden und dem Anbau von Monokulturen erfolgt, werden sich die Bienen noch rarer machen als bisher. „Hier besteht eine gesamtgesellschaftliche Verantwortung“, betont Imkerbund-Geschäftsführerin Löwer.

Forscher in aller Welt sind aber längst dabei, Vorsorge zu treffen für den Fall, dass die Bienen tatsächlich aussterben und auch hierzulande auf den Feldern Totenstille wie in China herrscht: Sie haben fliegende Mini-Roboter entwickelt, die von Blüte zu Blüte fliegen und selbige bestäuben können. Noch ist ihr Einsatz allerdings auf Labors beschränkt. Am National Institute of Industrial Science and Technology (AIST) im japanischen Osaka etwa sind 4,2 Zentimeter große und 14,8 Gramm leichte Drohnen unterwegs, die jeweils von vier Propellern angetrieben werden und Lilienblüten bestäuben.

Das Geheimnis der Mini-Drohnen liegt nicht allein darin, dass sie klein genug sind, um Blüten anzufliegen, sondern in der Art und Weise, wie sie die haarigen Bienen-Beine imitieren, an denen normalerweise die Blütenpollen haften bleiben: Die Drohnen verfügen nämlich an der Unterseite über einen kleinen Streifen, der einem Klettverschluss ähnelt. Dieser besteht aus Pferdehaar, das mit einem speziellen klebrigen Gel bestrichen ist. Damit können die Bienen-Roboter zwei Gramm Pollen pro Flug transportieren. 41 Prozent der in einer Blüte vorhandenen Pollen sammelte eine Drohne in drei Anflügen ein. In 53 Prozent aller Versuche gelang es anschließend, eine andere Blüte zu bestäuben.

Zu den Blüten gesteuert werden sie bislang noch von Hand mithilfe von handelsüblichen Fernbedienungen. Doch das soll anders werden: „Wir glauben, dass Roboter-Bestäuber trainiert werden könnten, um durch GPS und künstliche Intelligenz Bestäubungswege zu erlernen“, so Miyako. Bis es soweit ist, werden die künstlichen Bienen weiterhin nur im Labor fliegen.

Aber auch anderenorts setzen Forscher auf künstliche Bienen. An der Harvard University im US-Bundesstaat Massachusetts wurden bereits vor fünf Jahren die sogenannten RoboBees entwickelt. Sie sollen nicht nur bei der Bestäubung von Blüten helfen, sondern auch als Aufklärer bei Katastrophenfällen eingesetzt werden. Noch allerdings können die RoboBees nicht sehen.

Doch mithilfe einer Kooperation mit Ingenieuren der University of Florida soll dieses Problem bald der Vergangenheit angehören: Die Forscher wollen die winzigen Fluggeräte mit einem laser-basierten Radar ausstatten. Mithilfe von sogenannter Lidar-Technologie tasten die künstlichen Augen der RoboBees dann die Umgebung ab und errechnen daraus ein Raumbild. Das soll der Roboter-Biene helfen, Hindernisse wie Wände und andere Flugobjekte zu erkennen und Entfernungen zu ermitteln – und wäre ein wichtiger Schritt hin zu wirklich autonomen Roboter-Bienen, die selbstständig von Blüte zu Blüte fliegen können.

Auch an den britischen Universitäten Sheffield und Sussex arbeiten Forscher im Rahmen des Projekts „Green brain“ an der Entwicklung eines Bienen-Roboters, der mit einem Geruchs- und Geschmackssinn ausgestattet sein soll. Dazu soll das Modell eines Bienengehirns in den Flugroboter integriert werden, so dass dieser kognitive Verhaltensweisen der Bienen nachahmen und Lernkonzepte wie die Vorstellung von Gleichheit und Verschiedenheit anwenden kann.

„Wir versuchen zu verstehen, wie ein so kleines und relativ einfaches Gehirn wie das der Bienen ein so komplexes kognitives Verhalten hervorbringen kann“, erklärt James Marshall, Professor für das Fachgebiet Computational Biology an der University of Sheffield. Der derzeitige Prototyp der Roboter-Biene ist mit Kameras ausgestattet, die dabei helfen, Farben zu unterscheiden und auf diese Weise die richtigen Blüten zu identifizieren.

Doch wenn Roboter wirklich einmal Bienen ersetzen sollen, müssen sie mehr können als bloß Blüten zu erkennen und Pollen einzusammeln: Sie müssen ausschwärmen, selbständig den Weg von Blüte zu Blüte finden – und möglichst nur jene Blüten anfliegen, die noch kein Roboter-Kollege vor ihnen bestäubt hat. Bis dahin ist es noch ein weiter Weg.

Vielleicht bleibt den Obstbauern dann doch nichts anderes übrig, als wie ihre chinesischen Kollegen zu verfahren und die Blüten mithilfe von Pinseln von Hand zu bestäuben. Das Verfahren an sich ist durchaus gebräuchlich, kommt aber hierzulande nur bei der Pflanzenzucht im Gewächshaus zum Einsatz, wenn verschiedene Arten miteinander gekreuzt werden sollen. Besser ist es aber natürlich, zu verhindern, dass so etwas überhaupt notwendig wird – und dem Rückgang der Bienen zu begegnen. Dazu zählt vor allem ein besserer Umgang mit den Insekten – beispielsweise durch weniger Pestizide. Damit auf den hiesigen Feldern und Obstplantagen nicht auch irgendwann Totenstille herrscht.

Gefragte Bestäuber

Nicht nur Honigbienen können Blüten bestäuben, sondern auch andere Insekten: Hummeln, Wildbienen und einige Fliegenarten zum Beispiel. Schon heute sind einige Landwirte dazu übergegangen, Schwärme von Erdhummeln zu kaufen, statt von Imkern Bienenstöcke aufstellen zu lassen. Der Vorteil der Hummeln: Sie sind robuster, ihre Sterblichkeit ist geringer und sie sind wetterfester als Bienen – sie fliegen also auch bei ungemütlichen Bedingungen auf Nektarsuche. Der Nachteil: Sie lassen sich nicht kontrollieren. Sobald sie frei auf den Feldern herumfliegen, kann sich niemand mehr um sie kümmern, weil sie sich Erdlöcher für ihre Nester suchen, statt mobile Stöcke anzufliegen. So müssen die Landwirte jedes Jahr neue Hummeln oder auch bestimmte Fliegenarten kaufen, um die Bestäubung ihrer Pflanzen zu gewährleisten. Eine weitere Möglichkeit ist das Anlocken von Wildbienen, etwa durch das Aufstellen von Nisthilfen, den sogenannten Bienenhotels. Wildbienen sind allerdings weniger zahlreich als Honigbienen und als Bestäuber oft auf bestimmte Pflanzenarten spezialisiert. Zudem sind sie normalerweise Einzelgänger und können daher keine großen Flächen abdecken, sondern sind eher am Rand der Felder aktiv.
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