Roboterbienen im Anflug

Bestäubende Insekten steigern die Ertragsleistungen von Nutzpflanzen. Auch die von wind- oder sich selbstbestäubenden Pflanzenarten. Gleichzeitig nimmt das Bienensterben als Synonym für viele bestäubende Insekten immer bedrohlichere Ausmaße an. Als eine noch kurios anmutende Möglichkeit, entwickelten Ingenieure winzige „Bienen“-Drohnen. Mithilfe von mit einem speziellen Gel bestrichenen Pferdehaaren ließ eine Forschungsgruppe die Drohnen erstmals Blumen bestäuben.

Eine etwa vier Zentimeter große, durch vier Propeller angetrieben handelsübliche Drohne entwickelte ein Forschungsteam zu einem technischen Bestäuber weiter. Die Herausforderung war es, mit dem Quadcopter gezielt Pollen aufzunehmen und zu einer anderen Blüte zu transportieren. Bei Insekten geschieht dies durch feine Härchen an der Körperoberfläche. Diese Funktion der Härchen simulierte die Gruppe bei ihrer Drohne durch ein ionisiertes Gel. Durch elektrostatische Kräfte bleiben an diesem Gel Pollen haften.

Die Fähigkeit des Gels, Pollen zu transportieren, testete das Team zunächst an natürlichen Objekten. Ameisen, aber auch Stubenfliegen wurden mit dem Gel bestrichen. In Kombination mit dem Gel trugen die Insekten deutlich mehr Pollen am Körper als Insekten ohne. Das Gel eignete sich somit für einen effektiveren Pollentransport.

Im nächsten Schritt rüsteten die Forscherinnen und Forscher ihre Drohnen mit kleinen Büscheln von Pferdehaaren aus. Die Vergrößerung der Oberfläche durch die Haarbüschel sorgte für eine bessere elektrostatische Aufladung. Zusätzlich bestrichen sie das Pferdehaar mit dem Haftgel. Flogen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit diesen Quadcoptern Lilienblüten (Lilium japonicum) an, konnten diese Pollen aufnehmen und mit diesem Pollen andere Blüten bestäuben. Nach drei Anflügen hatte die Drohne 41 Prozent des Pollens aufgenommen.

Um die Bestäubungsleistung der Drohnen zu quantifizieren, wurde der Samenansatz analysiert. Die Auswertung kam zu dem Ergebnis, dass Pflanzen bei 53 von 100 Versuchen erfolgreich bestäubt wurden. Für Lilien als Versuchsobjekt hatte sich die Gruppe entschieden, weil deren Stempel und Staubblatt lang und stabil genug sind, um von einer Drohne schadensfrei angeflogen zu werden. In der vorliegenden Studie ging es vor allem um einen prinzipiellen Nachweis der Machbarkeit. 

Der „Proof of concept“ wurde erbracht

Die Idee der Forscherinnen und Forscher ist dabei keineswegs neu: Bereits seit einigen Jahren beschäftigt sich eine Forschungsgruppe mit Konzepten für eine Unterstützung oder den Ersatz von bestäubenden Insekten. Bereits 2012 wurde an der Harvard-Universität die Roboterbiene RoboBee entwickelt. Diese wurde jedoch noch über ein Kabel mit Strom versorgt. Auch an den Universitäten von Buffalo und Florida entwickelten Forschungsgruppen winzige Flugkörper mit laserbasiertem Radar. Keine der damals entwickelten Flugobjekte war jedoch in der Lage, Blüten zu bestäuben.

Ob tatsächlich einmal mit Pollen beladene Drohnen die fehlenden Leistungen der Insekten ausgleichen oder diese wohlmöglich ganz ersetzen können, bleibt fraglich. Mit ihrer Studie hat das Forschungsteam ein „proof of concept“, einen ersten Machbarkeitsnachweis, für eine neue Methode zur Bestäubung präsentiert. Ein erster realistischer Nutzen der Drohnen wird der Laboreinsatz sein. Die genaue Nachverfolgbarkeit, aber auch eine exakte Wiederholbarkeit der Bestäubung sind wichtige Faktoren für die unterschiedlichen Forschungsfragen. Als einen Nebeneffekt verdeutlicht die Studie, wie kostbar die natürlichen Bestäuber für uns Menschen und die Umwelt sind. Wie dramatisch es um die „echten“ Bestäuber bestellt ist, lässt sich zum Beispiel in einigen Teilen Chinas beobachten. In Obstplantagen übernehmen Menschen mit langen Pinseln die Arbeit von Biene, Käfer, Motte & Co. - mühevoll bestäuben sie Blüte für Blüte, weil die bestäubenden Insekten so gut wie verschwunden sind.