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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
Sommersemester 2002Seminar: Verhalten und Orientierung der Bienen
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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†
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
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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