Ausgangslage. Nachts fliegende Insekten, die sich am schwachen Licht der Gestirne orientieren, werden von künstlichen Lichtquellen angezogen und in ihrer Orientierung gestört. Ebenso wirken künstliche Lichtfallen oft als Fallen [1]. Pro Straßenlampe in einer Nacht können etwa 150 Insekten sterben [2]. Ob Insekten die Quellen überhaupt wahrnehmen, hängt allerdings auch von der spektralen Zusammensetzung des Lichts ab [3,4].

Lichtkartierung als vorbereitende Maßnahme. Um gezielt wirksame Maßnahmen (andere Lichtquellen, temporäre Abschaltung u.v.m.) gegen die Lichtverschmutzung einleiten zu können, ware es sinnvoll, die regionalen „Hotspots“ der Lichtemission unter Berücksichtigung der spektralen Verteilung zu kennen. Dies kann im Sinne einer Vorlaufforschung erfolgen, in der die regionale Lichtemission durch die Beteiligung einer großen Menge von Menschen kartiert und über das Internet bekannt gemacht wird.

Methode. Das Institut GEMIT der Hochschule Niederrhein hat im Rahmen eines EFRE-geförderten Logistik-Projektes hierzu das sogenannte Gladbacher Crowd Solving Konzept [5,6] entwickelt, das leicht auf die Themenstellung Lichtemission adaptiert werden kann. Um viele Menschen an der Kartierung zu beteiligen, wäre die Entwicklung einer eine Lichtmess-App für Android und iOS, die die gemessenen Lichtdaten mit einer Zeit- und Georeferenzierung an eine internetgestützte Datendrehscheibe sendet, sinnvoll.

Konzept für eine Lichtmess-App. Es soll eine App entwickelt und kostenfrei bereitgestellt werden, die es Menschen ermöglicht, an jedem Ort die Umgebungslichtstärke zu erfassen. Dabei ist aus Sicht des Nutzers / der Nutzerin der App folgender Ablauf vorgesehen:

1. Der Nutzer / die Nutzerin startet die App und wird aufgefordert, sich mit seinem Smartphone nach Norden auszurichten. Die App zeigt die richtige Ausrichtung an.
2. Der Nutzer / die Nutzerin wird aufgefordert, das Smartphone senkrecht vor sich zu halten.
3. Der Nutzer wird aufgefordert, sein einmal langsam rechtsherum einmal ganz um seine eigene Körperachse zu drehen. Dabei nimmt die App kontinuierlich Bilder mit der Frontkamera auf und wertet einen schmalen Streifen hinsichtlich spektraler Verteilung und Lichtstärke aus. Zugleich wird als Referenz ein Gesamtbeleuchtungswert ermittelt.
4. Nach Abschluss der Drehung wird ein Datensatz mit 8 Werten für die richtungs- und spektralbezogene Belichtungsstärke, sowie ein Beleuchtungsreferenzgesamtwert inkl. Geokoordinaten an einen Webservice übertragen.
5. Der Nutzer / die Nutzerin erhält sofort eine Rückmeldung über die erfolgte Messung

Es werden Gamification Elemente an die Nutzung der App gekoppelt, um schnell eine hohe Nutzungsfrequenz zu erhalten. Vorgesehene Game-Design-Elemente sind „Epic Meaning“, „sofortiges Feedback“, „Comunity-Building“ und ein niederschwelliger Punkte/Erfolge-Mechanismus. Über die Informationsdrehscheibe kann via Browser jederzeit der aktuelle Kartierungsstand in Form einer „Licht-Heatmap“ eingesehen werden.

Ein detaillierteres Konzept wäre im Rahmen eines Forschungsprojektes zur entwerfen.

Outcome. Es ist (a) zu erwarten, dass allein durch die öffentliche Kartierung die Stakeholder in Folge bemüht sein werden, die aufgedeckten Lichtemissionen selbsttätig zu reduzieren. Weiterhin können (b) nach einer Kartierung Maßnahmen mit öffentlicher Unterstützung dort angestoßen werden, wo ein großer Bedarf sprich großer nächtlicher Lichtanfall zu beobachten ist.

Die Lichtkartierung gegen das Insektensterben ist ein Baustein im Vorhaben #biene40 [7]

Quellen:

[1] Bericht des Bundes über Kenntnisstand, aktuelle Forschungen und Untersuchungen zum Insektensterben sowie dessen Ursachen für die 90. Umweltministerkonferenz vom 6.-8. Juni 2018 in Bremen, online unter https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Artenschutz/bericht_insektensterben_bf.pdf

[2] Kobler, R.L. (2002): Die Lichtverschmutzung in der Schweiz. Mögliche Auswirkungen und praktische Lösungsansätze. Diplomarbeit FHHB, online unter http://www.ens.ch/ens/sternwarte/lichtverschmutzung/presseberichte/rlkobler_dipl.pdf

[3] Cleve, K. (1967): Das spektrale Wahrnehmungsvermögen nachts fliegender Schmetterlinge. Nachrichtenblatt der Bayerischen Entomologen, 16, S. 33-35.

[4] Menzel, R. (1979): Spectral sensitivity and colour vision in invertebrates. In: Autrum, H. (Hrsg.): Handbook of Sensory Physiology. Vol. VII/6A. Berlin, Heidelberg, New York, S. 503-580.

[5] Gladbacher Crowd Solving Konzept auf der logistiCS-Projektseite, Online Ressource: http://logistics.traffgoroad.com/index.php/2018/06/13/13-06-2018-das-gladbacher-crowd-solving-konzept-erklaert/

[6] Gladbacher Crowd Solving Konzept und Gamification im Wissensmanagement-Blog: https://cbrell.de/blog/gladbacher-crowd-solving-konzept/

[7] Ideen zum Vorhaben #biene40 auf Twitter: https://twitter.com/hashtag/biene40

[8] Anlockstudie Tirol, Online Ressource: http://www.hellenot.org/fileadmin/user_upload/PDF/WeiterInfos/10_AnlockwirkungInsektenFeldstudie_TLMFundLUA.pdf

Zusammenfassung: Eine Untersuchung aus 2016 deutet darauf hin, dass bei der Bienenhaltung dem Befall mit Varroa nicht nur mit den in Deutschland üblichen Behandlungsmethoden, sondern auch durch die Wahl der Unterbringung in kleineren Beuten und dem Aussetzen der Schwarmbehandlung begegnet werden kann.

Ausgangslage: Die ektoparasitäre Milbe Varroa destructor (im folgenden kurz Varroa) vernichtet viele Völker  der europäischen Honigbiene Apis mellifera. Lediglich Australien und einige isolierte Standorte und Inseln sind bislang noch varroafrei (Rosenkranz et al. 2010). Ursprünglich hatte sich Varroa auf die asiatische Biene angepasst. Varroa vermehrt sich bei den asiatischen Bienenarten nur über die Drohnenlarven. Wenn Arbeiterinnenlarven infiziert sind, werden sie durch das Hygieneverhalten der asiatischen Bienen beseitigt (Peng et al. 1987). Bei europäischen Bienenarten hingegen kann sich Varroa auch in Arbeiterbrutzellen  vermehren (Boot et al. 1999), da europäische Bienen das Hygieneverhalten deutlich weniger ausgeprägt zeigen (Fries et al. 1996) . Konsens auch in Deutschland ist: Bienenvölker können hier nur überleben, wenn Imker die Bienen behandeln (Boecking & Genersch 2008). Dabei ist die hier übliche Behandlung mit Ameisensäure, Oxalsäure oder Mitteln wie Bayvarol nicht unkritisch. Die Behandlung stellt eine Belastung für die Bienen dar oder erzeugt Resistenzen bei Varroa gegen die Behandlungsmethode. Daher werden immer wieder neue und alternative Ansätze gesucht, der Varroa Herr zu werden bei minimalen Eingriffen in das Bienenvolk. Dazu ist auch solche Forschung erforderlich, die auch die vorherrschenden Paradigmen in Frage stellt.

Loftus et. al. stellten solche Untersuchungen an der renomierten  Cornell University mit Campus in Ithaca, New York (USA) an.  Wie die Harvard University, die Yale University und die Princeton University gehört die Cornell University zu den der acht Universitäten der Ivy League. Eine Übersicht über mehrere Studien von Locke an der Schwedischen Universität für Landwirtschaftswissenschaften in Uppsala kommt zu ähnlichen Befunden, dass sich natürliche varroaresistente Populationen durch eine geringere Individuenzahl und durch eine höheres Hygieneverhalten auszeichnen (Locke 2016).

Forschungsergebnisse: Eine Untersuchung von Loftus et al. aus 2016 deutet darauf hin, dass einen von der in deutschlang gängigen Haltungsweise abweichende Unterbringung der Bienen dazu führen kann, den befall mit Varroa ohne Behandlung zu senken. Im Wesentlichen kommen Loftus et al. kommen zum Schluss, dass zwei Maßnahmen die Befallsrate mindern:

1. Haltung in kleineren Beuten.
2. Reduzierung der Schwarmkontrolle und -steuerung.

Loftus et al. gingen von der Beobachtung aus, dass verwilderte Bienen in Baumhöhlen weniger unter Varroa leiden. Sie stellten die Hypothese auf, dass die Rahmenbedingungen (Eingeschränktes Platzangebot in Baumhöhlen, keine schwarmsteuernden Eingriffe) ursächlich für die Varroaresilienz sind. Die Hypothese wurde experimentell in einem Kontrollgruppendesign überprüft und bestätigt: Völker in kleinen Bienenstöcken schwärmten häufiger, hatten im geringerem Maße  Varroa-Befall (Abb. 1) und insgesamt weniger Krankheiten sowie eine höhere Überlebensrate.

Abb. 1: Vergleich des relativen Varroa-Befalls in großen und kleinen Beuten.

Forschungsdesign: Loftus et. al bildeten zwei Gruppen von Bienenvölkern und überwachten sie über einen Zeitraum von zwei Jahren. Die eine Gruppe  (Untersuchungsgruppe, n=12) wurde in kleinen Bienenstöcken mit 42 Litern Volumen untergebracht und keiner schwarmsteuernden Behandlung unterzogen. Die andere Gruppe (Kontrollgruppe, n=12) wurde ein größeren Bienenstöcken bis zu 168 Litern untergebracht und üblichen schwarmsteuernden Behandlungen unterzogen. Die beiden Gruppen standen in einem großzügigen Arreal etwa 60m von einander entfernt. Gemessen wurde die Schwarmfrequenz, der Varroa-Befall und die Überlebensrate.

Kritik: Es ist zu prüfen, ob die Befunde auf deutsche Verhältnisse übertragen werden können. Zudem ist unklar, ob Schwarmkontrolle und Einengung der Behausung gegenseitig moderierende Auswirkungen auf das Untersuchungsergebnis haben. In einer Replikationsstudie wäre zu prüfen, ob der Effekt kleinerer Beuten auch bei gleicher Schwarmkontrolle auftritt. Ebenso wäre zu prüfen, ob die Schwarmkontrolle alleine bei beihealtung der Beutengröße einen Einfluss auf die Varroaresilienz hat. Im Weiteren ist die praktische Relevanz kritisch zu prüfen. Bienen werden in Deutschland auf das Ziel Schwarmträgheit gezüchtet, jedoch gehört das Schwärmen zur genetischen Grundaustattung der Bienen und ein frei schwärmendes Volk ist selten im Interesse des Imkers.

Die Hochschule Niederrhein plant ein Vorhaben mit dem Arbeitstitel #biene40, in dem solche Untersuchungen an weitgehend digitalisierten Bienenstöcken durchgeführt werden sollen [#biene40 2018].

Quellen:

1. Boecking, O., Genersch, E. (2008) Varroosis—the ongoing crisis in bee keeping. Consum. Protect. Food safety 3 (2), 221–228
2. Boot, W.J., Calis, J.N.M., Beetsma, J., Hai, D.M., Lan, N.K., et al. (1999) Natural selection of Varroa jacobsoni explains the different reproductive strategies in colonies of Apis cerana and Apis mellifera .Exp. Appl. Acarol. 23 (2), 133–144
3. Fries, I., Wei, H., Shi, W., Chen Shu, J. (1996) Grooming behavior and damaged mites (Varroa jacobsoni) in Apis cerana cerana and Apis mellifera ligustica. Apidologie 27 (1), 3–11
4. Loftus JC, Smith ML, Seeley TD (2016) How Honey Bee Colonies Survive in the Wild: Testing the Importance of Small Nests and Frequent Swarming. PLoS ONE 11(3): e0150362. doi:10.1371/ journal.pone.0150362
5. Locke, B. (2016) Natural Varroa mite-surviving Apis mellifera honeybee populations. Apidologie  47: 467. https://doi.org/10.1007/s13592-015-0412-8
6. Peng, Y., Fang, Y., Xu, S., Ge, L. (1987) The resistance mechanism of the Asian honey bee, Apis cerana Fabr., to an ectoparasitic mite, Varroa jacobsoni Oudemans. J. Invertebr. Pathol 49 (1), 54–60
7. Rosenkranz, P., Aumeier, P., Ziegelmann, B. (2010) Biology and control of Varroa destructor . J. Invertebr. Pathol. 103 ,S96–S119

Internet Links:

1. #biene40 (2018): https:twitter.com/hashtag/biene40

Mit einer Infrarotbeleuchtung und einer entsprechenden Infrarotkamera ist eine Beobachtung im Nistkasten – auch in der Nacht – möglich. Nachteil: Es gibt keine Farben. Eine Beleuchtung mit weißen LEDs während der Nachtstunden irritiert Singvögel, es ist anzunehmen, dass zudem der nächtliche Blauanteil im Licht die Küken in ihrer Entwicklung beeinträchtigt. Ein Lösung, um trotzdem zumindest am Tage Farbaufnahmen zu bekommen, ist, in der Nacht mit Infrarot und tagsüber mit Weißlicht zu beleuchten.

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