Das Klang- und Temperaturgeschehen in Bienenstöcken wird durch die Bienen und die „Physik“ im Bienenstock und die Umgebungsbedingungen bestimmt. Zu den Umgebungsbedingungen gehören das Wetter mit Temperatur- und Klangerscheinungen, aber auch sonstige Gegebenheiten am Standort wie z.B. eine laute Straße, Flugverkehr oder auch Vogelgesang. Die Beute weist Resonanzen auf, Rähmchen und Wachs im Innern können die Resonanzen durch mitschwingen oder Dämpfen beeinflussen. Je nach Anstrich der Beute hat die Sonneneinstrahlung – oder Wind – einen Einfluss auf die Temperatur in der Beute. Zur Gewinnung von Vergleichsdaten aus mit Bienen besetzten und unbesetzten Beuten haben wir im Projekt Biene40 Messungen an zwei Beutensystemen vorgenommen.
Noch in Bearbeitung, Daten noch nicht vollständig, Stand 27.03.2024
Ziel der Untersuchung
Mit Vergleichsmessungen an mit Bienen besetzten Beuten und Beuten ohne Bienenbesatz sollen Hinweise gewonnen werden, wie zwischen dem Einfluss der Bienen und den Störeinflüssen (Umwelt, Beuten) differenziert werden kann.
Dazu werden Messungen in zwei Beutenformaten (Dadant 12er modifiziert Holz, Stehr Kombikiste Styropor) vorgenommen. Verglichen werden Beuten mit Wirtschaftsvölkern und Beuten, die keine Bienen und lediglich Futterwaben (Dadant) bzw. Mittelwände (Kombi) enthalten.
Methoden: Messaufbau und Versuchsplan
Untersuchungszeitraum
Die Untersuchungen fanden im Zeitraum 09.03.2024 bis 28.03.2024 statt.
Untersuchungsgegenstand / Probanden für Temperaturmessungen und Soundanalysen
Den Aufbau der Beuten zeigen Abb. 2, in den Abb. 3 und 4 ist die Anbringung im Innendeckel bzw. im Zwischendeckel gezeigt.
Abb. 1: Der Testaufbau für den Vergleich Dandant gegen Kombibeute und Kombibeute ohne Bienen Von Links nach rechts werden die Beuten als Dadant 1, Kombi 1 und Kombi 2 bezeichnet. Zu sehen – im weißen Gehäuse – der Microcontroller, der die Daten an einen Konzentrator über Funk überträgt.
Abb. 2: Der Testaufbau Dadant ohne Bienen vs. Dadant mit Bienen. Die Beute ohne Bienen steht auf einer anderen Beute, die wg. Flugbetrieb nicht verstellt werden sollte. Rechts daneben – mit dem gelb-grünnen Sensorkasten – ist die Beute mit Bienen. Für die Vergleichsaufnahmen dient der Sensor-Zwischenboden mit einem Kombisensor (hellblau) und einem Elektret-Mikrofon (weiß).
Abb. 3: Zwischendeckel mit Kombisensoren für Styropor-Kombibeuten. Der Zwischendeckel hat eine Dicke von 6 mm mit 2mm dichem Abstandshalterungen, durch die Falz im Styropordeckel wird er umschlossen und es entsteht durch den Einbau keine Wärmebrücke. Dieser Zwischenboden dient in der Untersuchung hier als Außen-Aufnahmesensor_
Abb. 4: Innendeckel mit Kombisensoren für Dadant-Holzbeuten. Die Kombisensoren sind von unten flächenbündig, so dass die Gesamtkonstruktion mit dem Stockmeißel gereinigt werden kann.
Abb. 5: Immer mit dabei: der neue Protoyp für den „Bergfreund“ (rechts im Bild neben der weißen Arduino-basierten manuellen Temperaturmessstation) , einem digitalen Begleiter für Bergwanderer
Abb. 6: Imkermeisterin Iris van den Bongard mit einem im Deckel verklebten Temperatursensor. Der Sensor funktioniert – nach mehr als zwei Jahren Betriebszeit – einwandfrei, ist aber für die Verwendung in einem anderen Volk schwer zu reinigen.
— Bild folgt —
Abb. 7: Schematische Skizze des Versuchsaufbaus für diese Untersuchungen
Messungen und Daten
Vergleich Dadant vs. Kombi vs. Kombi ohne Bienen
Temperaturdaten von 09.03.2024 bis 12.03.2024
Zu ausgewählten Zeitpunkten werden die Temperaturen aus den Kombisensoren manuell festgehalten. Zum Vergleich dient die Außentemperatur (Tab. 1). Temperaturen sind mit einer Nachkommastelle und in °C angegeben.
Zeitpunkt Dadant2 Dadant1 Kombi Kombi2 Außen Wetter/Bienen
"leer" "Bienen"
09.03.2024 09:22 11,6 19,4 6,0 22,6 10,1 Sonne trocken, sanftes Lüftchen (Start Datenlogging 09:47)
10.03.2024 12:10. 20,5. 27,3 11,3 29,9 13,5 trocken, lockere Bewölkung, kein Wind
12.03.2024 16:20. 18,3. 24,6. 10,9. 27,5 11,4. trocken nach regen, bedeckt, kein Wind
Tab. 1: Manuell gemessene Temperaturdaten. Man sieht: In der Styroporbeute mit Bienen ist es wärmer als in den Dadant-Beuten mit Bienen. In allen Beuten mit Bienen ist es wärmer als außen, damit ist eine einfache Temperaturmessung als „Bienen leben“-Detektor geeignet. In der Styropor-Beute ohne Bienen ist es zu verschiedenen Tageszeiten knapp kühler als außen.
Abb. 8: Temperaturverläufe in den 4 Beuten und am Außensensor. Alle 5 Minuten wurde ein Datensatz mit ´Temperaturen aufgezeichnet. Start der Aufzeichnung war 09.03.2024 09:55, Ende 12.03.2024 16:45. Auf der x-Achse der Abbildung sind Sekunden (Unix-Timestamp) angegeben. Blau ist die Außentemperatur, rot eine Kombibeute ohne Bienen, orange eine Kombibeute mit Bienen, hellblau und grün zwei Dadant-Beuten mit Bienen. Die Kombibeute ohne Bienen folgt der Außentemperatur mit einem zeitlichen Versatz. Als Ursache wird die Pufferwirkung der Futterwaben in der Beute vermutet.
Sounddaten (Hörproben) vom 09.03.2024
— Sounddaten folgen noch —
Vergleich Dadant (mit Bienen) vs. Dadant (ohne Bienen)
Temperaturdaten von 26.03.2024 bis 27.03.2024
Zeitpunkt Dadant ohne Dadant1 mit Außen Wetter 26.03.2024 16:04 16,1 31,0 15,6 trocken, etwas windig Start Datenlogging 14:29
Tab. 1: Manuell gemessene Temperaturdaten. Man sieht: In der Styroporbeute mit Bienen ist es wärmer als in den Dadant-Beuten mit Bienen. In allen Beuten mit Bienen ist es wärmer als außen, damit ist eine einfache Temperaturmessung als „Bienen leben“-Detektor geeignet. In der Styropor-Beute ohne Bienen ist es zu verschiedenen Tageszeiten knapp kühler als außen.
Abb. : Temperaturverläufe in 2 Beuten und am Außensensor. Alle 5 Minuten wurde ein Datensatz mit ´Temperaturen aufgezeichnet. Start der Aufzeichnung war 26.03.2024 14:29, Ende 27.03.2024 17:00. Auf der x-Achse der Abbildung sind Sekunden (Unix-Timestamp) angegeben. Blau ist die Außentemperatur, grün eine Dadant-Beute nur mit Mittelwänden und rot eine Dadant-Beute mit einem gut entwickelten Volk. Die Dadantbeute ohne Bienen folgt der Außentemperatur mit einem kleinen zeitlichen Abstand. Als Ursache wird die Pufferwirkung des Beutenaufbaus vermutet – Die Mittelwände verhindern eventuell einen schnellen Luftaustausch. Die zeitliche Verzögerung ist in der mit Bienen besetzten Beute nicht zu sehen. Die Vermutung ist, dass die Temperaturschwankung daher rührt, dass die Bienen bei niedrigen Außentemperaturen den Sensor weniger „umspülen“
Sounddateien (Hörproben) vom 26.03.2024
Sounddatei 1: Aufnahme Dadant1 (mit Bienen) am 26.03.2024 14:20
Sounddatei 2: Aufnahme Dadant „leer“ (ohne Bienen) am 26.03.2026 14:18
Sounddatei 3: Aufnahme „Zwischenboden Kombisensor“ außen 26.03.2024 14:13. Zu hören ist – neben dem Verkehrslärm der nahen Autobahn – ein Zilpzalp.
Sounddatei 4: Aufnahme „Zwischenboden Elektret“ außen 26.03.2024 14:15. Zu hören ist eine Biene, die auf dem Mikrofon gelandet ist..
Spektrogramme der Sounddateien vom 26.03.2024 im Vergleich
Abb. 9: Spektrogramm und Amplitudengang der Aufnahme Dadant1 (mit Bienen) am 26.03.2024 14:20. Das Volk reagiert nur kurz und verhalten auf die Klopfprobe (Peaks in der Mitte)
Abb. 10: Spektrogramm und Amplitudengang der Aufnahme Dadant „leer“ (ohne Bienen) am 26.03.2026 14:18. Zu sehen ist: Es ist in allem leiser, es fehlen die hochfrequenten Anteile aus der Aufnahme mit Bienen.
Abb. 11: Spektrogramm und Amplitudengang der Aufnahme „Zwischenboden Kombisensor“ außen 26.03.2024 14:13. Zu hören ist – neben dem Verkehrslärm der nahen Autobahn – ein Zilpzalp (Singvogel und häufiger Waldrandbewohner).
Abb. 12: Spektrogramm und Amplitudengang der Aufnahme „Zwischenboden Elektret“ außen 26.03.2024 14:15. Zu hören ist eine Biene, die auf dem Mikrofon gelandet ist.
Spektren der Sounddateien vom 26.03.2024 im Vergleich
Die Abb. bis zeigen die Spektren. Es wurden jeweils nur Teile der Sounddatei ohne Störung (ohne Klopfen, ohne Vögel …) analysiert.
Abb. 13: Spektrum (Frequenzgang) der Aufnahme Dadant1 (mit Bienen) am 26.03.2024 14:20. Das Volk reagiert nur kurz und verhalten auf die Klopfprobe (Peaks in der Mitte)
Abb. 14: Spektrum (Frequenzgang) der Aufnahme Dadant „leer“ (ohne Bienen) am 26.03.2026 14:18. Zu sehen ist: Es ist in allem leiser, es fehlen die hochfrequenten Anteile aus der Aufnahme mit Bienen.
Abb. 15: Spektrum (Frequenzgang) der Aufnahme „Zwischenboden Kombisensor“ außen 26.03.2024 14:13. Zu hören ist – neben dem Verkehrslärm der nahen Autobahn – ein Zilpzalp (Singvogel und häufiger Waldrandbewohner).
Abb. 16: Spektrum (Frequenzgang) der Aufnahme „Zwischenboden Elektret“ außen 26.03.2024 14:15. Zu hören ist eine Biene, die auf dem Mikrofon gelandet ist.
Anhang
Quellen und Weiterlesen zu Temperaturmessungen und Soundanalysen
Das Biene40-Projekt zur Entwicklung vernetzter Sensoren im Bienenstock http://bieneviernull.de
Das Projekt zur Entwicklung eines KI-gestützten Bienenmonitorings AI4Bee https://ai4bee.de
Glossar
Klopfprobe
Die Klopfprobe ist ein mittelinvasives Verfahren, um Informationen über den Zustamd eines Bienenvolks zu erhalten. Anwendung findet die Klopfprobe zu Zeiten, in denen sich das Leben der Bienen nicht anders äußert, etwa im Winter. Bei der Klopfprobe klopft man mit dem Knöchel gegen die Beute und induziert so eine Störung. Sind die Bienen gesund, zufrieden und weiselrichtig (= sie haben eine gut riechende Königin), werden sie kurz – wenige Sekunden – aufbrausen und wieder in das sonstige Summen zurückfallen. Hält die Unruhe länger an oder geht in eine jammernd klingende Geräuschkulisse über, so kann das Volk weisellos oder krank sein. Ist nach dem Klopfen nichts zu hören, ist das Volk entweder sehr schwach oder tot. Die Klopfprobe ist weniger belastend für die Bienen als Beute öffnen. Auch die Klopfprobe beunruhigt die Bienen und der Futterverbrauch steigt. Die Klopfprobe sollte im phänologischen Winter sparsam eingesetzt werden.
Danksagung
Die Untersuchung ist Teil des Projektes „Biene40 – vernetzte Sensoren für vitalere Bienen“. Biene40 ist eines von 16 geförderten Projekten (siehe Abb. Förderlogo), die unter der Vernetzungs- und Transfermaßnahme Beenovation zusammengefasst werden. Das Projekt wurde gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Mit dem Förderaufruf „Bekanntmachung über die Förderung von Forschungsvorhaben zum Schutz von Bienen und weiteren Bestäuberinsekten in der Agrarlandschaft“ hat BMEL 16 Forschungsvorhaben, darunter „Biene40“, in drei Förderprogrammen eingeworben, die seit 2021 mit einem Fördervolumen von ca. 12. Mio. Euro umgesetzt werden. Die Vorhaben zielen auf die Entwicklung von innovativen und praxisorientierten Produkten und Verfahren für die Verbesserung der Widerstandskraft von Honigbienen, die Ermöglichung eines bestäuberfreundlichen Pflanzenbaus sowie die Entwicklung und Erprobung von Maßnahmen zur Förderung von Bienen und anderen Bestäuberinsekten in Agrarräumen. Die dazugehörige Vernetzungs- und Transfer Maßnahme „Beenovation“ verfolgt das Ziel, durch Veranstaltungen und Öffentlichkeitsarbeit eine hohe Sichtbarkeit und nachhaltige Breitenwirksamkeit der geförderten Verbundprojekte und der Fördermaßnahme sicherzustellen. Hierdurch werden sowohl der Wissensaustausch zwischen den verschiedenen beteiligten Stakeholdern aus Wissenschaft, Politik und Praxis, als auch die Innovationsprozesse der Verbundprojekte unterstützt und Synergien zu anderen Forschungsprojekten geschaffen.
Abb.: Förderlogo
Autor und Lizenz
Autor: Prof. Dr. rer. nat. Claus Brell, aktuelle Projekte: Biene40, AI4Bee
Lizenz: CC BY
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