Wie wählen Hummeln in einer unübersichtlichen Umgebung Routen aus und folgen ihnen?

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Egelhaaf, seit 7/2024
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467027324

Sich zwischen verschiedenen Orten, manchmal über große Entfernungen und durch schwieriges Terrain, hin und her zu bewegen, ist für viele Tiere lebenswichtig. So fliegen zum Beispiel Bienen jeden Tag zwischen Nahrungsquellen und ihrem Bienenstock hin und her. Hierbei spielt das System der Pfadintegration, das es den Insekten durch eine ständige Abschätzung der zurückgelegten Entfernungen und eingeschlagenen Richtungen erlaubt, an den ursprünglichen Ort zurückzukehren. Allerdings ist die Pfadintegration mit Rauschen behaftet. Ein zweites Leitsystem, das auf visuellen Merkmalen in der Umgebung basiert, kann die Insekten entlang zuvor gelernter Routen zu ihrem Ziel zurück führen. Im letzten Jahrzehnt wurde klar, dass die Pfadintegration und visuelle Merkmale bei erfahrenen Futtersammlerinnen zusammenwirken, um sie effizient zwischen Nahrungsquellen und ihrem Zuhause zu leiten. Es ist jedoch noch wenig über die Prozesse bekannt, wie Futter suchende Insekten ihre Erfahrungen aufbauen. In dem beantragten Projekt wollen wir mit Hummeln untersuchen, wie Insekten in unübersichtlichen Umgebungen zu effizienten Sammlerinnen werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass Hummeln in einer Vielzahl von Umgebungen erfolgreich agieren können, von offenem Gelände bis hin zu unübersichtlichen Umgebungen. Wir haben beobachtet, dass sie unter Laborbedingungen darauf trainiert werden können, bestimmten Routen in unübersichtlichem künstlichem Gelände zu folgen. Wir werden künstliche „Wälder“ von unterschiedlicher Dichte bauen, die aus „Bäumen“ bestehen, die entweder gleich aussehen oder sich durch ihre Form, Gestalt oder Farbe unterscheiden. Wir werden analysieren, wie Hummeln von ihrem ersten Flug in einer solchen Umgebung mit zunehmender Erfahrung effizienter zu ihrem Ziel zurück finden. Wir testen die Hypothese, dass das Lernen von visuellen Merkmale auf lokalen für die Hummel unangenehmen Erfahrungen basieren, wie z.B. Kollisionen mit Hindernissen. Wir werden die Hummeln auf verschiedene Weise lokal konditionieren und ihre Heimflüge in Abhängigkeit von deren zunehmender Erfahrung analysieren. Die Flugbahnen von naiven Hummeln enthalten viele verschiedene Motive, wie Bögen odor Schleifen. Wir stellen die Hypothese auf, dass diese Art von Motiven Verhaltensbausteine darstellen, die, abhängig z.B. von der Umgebung, in geeigneter Weise aneinandergereiht werden und so eine Flugbahn bilden. Wir werden Analysemethoden entwickeln, um das Verhalten der Hummel objektiv in Sequenzblöcke zu zerlegen, ihr Auftreten und ihre Übergangswahrscheinlichkeiten in verschiedenen Situationen zu vergleichen und ihre zeitliche Organisation zu untersuchen. Unser Projekt wird dazu beitragen, die Wissenslücke zu schließen, wie zunächst noch naive Tiere zu erfahrenen Navigatoren in ihrem oft schwierigen Lebensraum werden. Es wird dazu dienen, unser Verständnis über die Bausteine des Lernens bei sich frei bewegenden Tieren zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Olivier Bertrand, bis 7/2024