BEE2BEE Bestäubung von Monokulturen
Durch ein neues Bild des Imkerns
Praktische Diplomarbeit Julian Schwarze
BEE 2 Bee Bestäubung von Monokulturen durch ein neues Bild des Imkerns. Betreuer Prof. Peter Eckart Sommersemester 2015 Hochschule fßr Gestaltung Offenbach am Main Matrikelnummer 1592 Modulnummer 8501 Abgabe: 03.09.2015
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Inhalt Biene und Blüte Das Zusammenwirken Handwerk Imkern Ein traditioneller Beruf Bienen in der Landwirtschaft Über den Wert der Biene Die Bestäubungsleistung der Biene Das groSSe Bienensterben? - EINE KONTROVERSE Der Rückgang der Bienenvölker in Deutschland. Krankheiten Pestizide Monokulturen BEE2BEE – ein Kultursystem für die Biene Problematik Vorgaben Zielsetzung Konzepte Entwurf
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Einleitung BEE2BEE
Ein zeitgemäßes Kultursystem für Bienen. Bestäubung von Monokulturen durch ein neues Bild des Imkerns. Die Arbeit BEE2BEE beschäftigt sich mit der Bewirtschaftung von Bienenvölkern zur Bestäubung von Pflanzen, die die Grundlage unserer Ernährung darstellen. Die Population der Honigbiene, die nach Rind und Schwein das drittwichtigste Nutztier des Menschen ist, entwickelt sich seit Jahren rückläufig. Neue ökologische Faktoren, die durch Globalisierung, Industrialisierung und Bevölkerungswachstum hervorgerufen werden, gefährden das Ökosystem und somit den Lebensraum der Bienen. BEE2BEE setzt den Schwerpunkt auf die Bestäubung und versucht hiermit, das Imkern in einer zeitgemäßen und effektiven Weise neu zu definieren. Das natürliche Schwarmverhalten der Bienen wird vom Imker unterdrückt, um keine Einbrüche in der Honigernte zu erhalten. Das Gründen von neuen Völkern durch Teilung (Schwärmen des Volkes) stellt die Prämisse des Entwurfs dar. Es wird ein neues Berufsbild entwickelt: dass des Bestäubungsimkers, für den die Honigproduktion nur noch eine untergeordnete Rolle einnimmt. BEE2BEE ist ein mobiles, leichtes und schnell aufbaubares Kultursystem für Bienen. Es dient der Hege von Bienenvölkern in einer sich verändernden und unattraktiv werdenden Landschaft. Die Möglichkeiten digitaler Vernetzung werden zur Überwachung der Bienenstöcke genutzt und dienen der Vereinfachung der medizinischen Behandlung und Pflege der Insekten. Denn ohne menschliches Eingreifen gäbe es in Deutschland bereits heute kaum mehr wilde Honigbienenbestände. „Wenn die Biene ausstirbt, steht es schlecht um den Menschen. Zwar würde es noch Weizen und andere Getreidesorten geben und somit Brot, Teigwaren, Bier. Aber von den Früchten, dem Gemüse und selbst der Baumwolle bliebe ohne Bestäubung nicht viel übrig. Was es noch gäbe, wäre kostbar und entsprechend teuer; selbst die Preise für Fleisch und Milchprodukte dürften immens steigen, denn auch wichtige Pflanzen zur Fütterung des Viehs würden knapp – Luzerne und Klee etwa.“ Le Monde Diplomatique/ WOZ Die Wochenzeitung, 2009, http://www.woz.ch/-1918
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Biene Biene und und Blüte Blüte
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Die Biene und die Blüte
Bestäubung durch Bienen Melittophilie. Die Natur unterscheidet zwischen unterschiedlichen Bestäubungsmethoden, die sich über Millionen von Jahren den Bedingungen der Umwelt angepasst haben. Als effektivste Methode gilt die Insektenbestäubung Entomophilie. Sie ermöglicht ein gezieltes Transportieren des Pollens (männliches Erbgut) zu einer anderen Blüte. Im Gegensatz zur Windbestäubung Anemophilie, die durch Pollenflug passiert, wird quantitativ weniger Pollen benötigt, um erfolgreich Erbgut weitergeben zu können. Die Wahrscheinlichkeit, dass männliches Erbgut ein weibliches Geschlechtsorgan einer anderen Blüte trifft, ist bei der Insektenbestäubung wesentlich höher. In der Natur wurde und wird daher viel Energie eingesetzt, um die Attraktivität von Blüten für Insekten zu steigern, statt massenhaft Pollen für die Windbestäubung von Pflanzen zu produzieren.
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Die Biene und die Blüte
Die Blüte.
Eine Blüte besitzt sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsmerkmale. Der Stempel, das weibliche Geschlechtsorgan einer Blüte, enthält den Nektar, den die Biene beim Besuch einer Blüte sammelt. Dieser ist meist tief in der Blüte versteckt. Die Biene muss an den männlichen Pollen, die wesentlich leichter zu erreichen sind, auf ihrem Weg zum Nektar vorbei.
Stempel Pollen
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Die Apfelblüte (abgebildet) produziert täglich etwa 2 mg Nektar. Je weniger eine Blüte an Nektar produziert, desto öfter muss sie von Insekten angeflogen werden und desto wahrscheinlicher ist ihre Bestäubung. Doch produziert sie zu wenig, ist sie nicht rentabel und verliert an Beachtung.
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Die Biene und die Blüte
Der Pollen.
In den Haaren der Biene verfangen sich beim Besuch der Blüte die Pollen. Nach dem Besuch mehrerer Blüten muss sie sich putzen. Sie kämmt sich den Pollen auf ihren Haaren in die Körbchen an ihren Hinterbeinen. Diese Pollenhöschen dienen als Futter für den Nachwuchs. Pollen besitzen von Art zu Art unterschiedliche Formen und Merkmale. Nur der richtige Stempel der selben Art kann den Pollen aufnehmen und daraus eine Frucht ausbilden.
Vergrößerung 1000x Malus – Apfelblütenpollen
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Pollenhaare
PollenhĂśschen Pollenbesen Netzauge FĂźhler
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Die Biene und die Blüte
Die Bestäubung.
Nachdem die Biene oder ein anderes Insekt als Bote des männlichen Erbguts diente, trifft dieser auf das weibliche Geschlechtsorgan (Stempel) der Blüte. Innerhalb weniger Stunden wächst der Pollenschlauch mit dem männlichen Erbgut durch den Griffel in den Fruchtknoten mit den weiblichen Eizellen und die Ausbildung der Frucht beginnt. Die Fremdbestäubung fördert die Biodiversität der Pflanze. Wenn keine Fremdbestäubung stattfindet, kommt es häufig zur Selbstbestäubung. Dies führt zu weniger ausgebildeten Früchten.
Entomophilie Blütenbestäubung bei einer Zwitterblüte (Blüte mit beiden Erbanlagen).
Stempel
Griffel
Fruchtknoten Samennetz Eizelle Plazenta
Staubbeutel Staubfaden
Blütenblatt
Kelchblatt Blütenboden Blütenstiel 18
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Die Biene und die Blüte
Das Futter der Biene. Der Körper der Biene ist auf das Sammeln von Nektar und Pollen spezialisiert, denn beide Nahrungsquellen dienen als Futter für die Brut. Gesammelter Pollen an den Körperhaaren wird mit Hilfe der besenähnlichen Haare an den Hinterläufen gesammelt und als kompaktes Paket zurück in den Stock gebracht. Der gesammelte Nektar wird im Honigmagen aufbewahrt und im Stock in den Honigwaben eingelagert. Brut, Pollen und Nektar werden in einer speziellen Anordnung auf den Waben positioniert. Der Honig befindet sich immer im hinteren Bereich des Stockes, da dieser am wertvollsten ist und so weit wie möglich von Räubern ferngehalten werden muss. Denn ohne ihn würden die Bienen den Winter nicht überleben.
eingelagerter und verdeckelter Honig
eingelagerter Pollen
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Handwerk Handwerk Imkern Imkern
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Handwerk Imkern
Die Vorbereitung zum Imkern. Das Imkern beginnt mit dem Vorbereiten des Smokers. Rauch führt zu einem natürlichen Reflex der Biene. Sie zieht sich in ihre Beute (Bienenkasten) zurück und fängt an, Futter aus den gesammelten Reserven zu entnehmen. Sie bereitet sich auf eine Flucht vor, um sich bei einem anderen Volk mit Futter einkaufen zu können. Denn nur Bienen mit Geschenken haben die Chance, von einem anderen Volk aufgegnommen zu werden. Durch die Beschäftigung mit dem Aufnehmen des Honigs als auch die Trägheit durch die Beladung lassen das Volk ruhiger werden und es wird ein besseres Arbeiten an den Bienen möglich.
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Handwerk Imkern
Die Durchsicht des Volkes. Für eine genaue Beurteilung des Volkes (Krankheitsbefall, Schwarmgefahr, Brut- und Futtermenge, Königin) werden ca. 20 - 30 Minuten Benötigt. Ein Bienenvolk besitzt in der Hochzeit seiner Entwicklung bis zu 60.000 Bienen (Zahl variiert von Quelle zu Quelle). Im Winter sind es zwischen 5.000 und 7.000 Bienen. Dabei kommt es darauf an, das genug Bienen zum Warmhalten des Volkes vorhanden sind. Zu viele Bienen würden wiederum nicht über den Winter kommen, denn das Futter ist genau berechnet, um die kalten Jahreszeiten zu überstehen.
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20mm Länge Lebenszeit 5 Jahre ca. 2000 Eier/Tag Fliegt einmal zur Begattung aus
Handwerk Imkern
Die Königin.
Jedes Volk hat nur eine Königin. Sobald eine zweite Königin herangezogen wird, das passiert meist bei Platzmangel, fliegt die alte Königin aus und sucht sich mit der Hälfte des Volkes eine neue Unterkunft. Dieses Schwarmverhalten sieht der Imker nicht gerne. Es bedeutet, dass die Honigernte geringer ausfällt, wenn das Volk nicht wieder eingefangen und ihm eine neue Unterkunft geboten wird, die bewirtschaftet werden kann. Die Königin ist die einzige, die für den Fortbestand des Volkes garantieren kann, indem sie Eier legt. Dies kommuniziert sie ihrem Volk mit Hilfe eines Pheromons, das die anderen Bienen beruhigt und sie ihrer täglichen Arbeit nachkommen lässt. Der Hofstaat, eine Gruppe von Arbeiterinnen, kümmert sich rund um die Uhr und ausgiebig um die Königin: füttern, putzen und wenn sie sich mal verläuft, wieder zu den leeren Waben führen, in die sie ihre Eier legen soll.
oben: Die Königin wird eingefangen, damit sie beim Arbeiten am Volk nicht versehentlich verletzt wird. unten: Die Königin wird markiert, damit sie bei der nächsten Kontrolle schneller entdeckt werden kann.
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ca.18mm Länge Lebenszeit 2-4 Wochen Sterben bei der Befruchtung einer Königin Stechen nicht Große Augen zum Auffinden fremder Königinnen
Handwerk Imkern
Die Drohne.
Die männliche Biene (Drohne) ist größer als ihre weiblichen Artgenossen. Sie spielt erst bei der Befruchtung der Königin eine Rolle. Sie sammelt keinen Nektar und ernährt sich von Vorräten im Bienenstock. Sobald es sonnig und warm ist, fliegen Drohnen zur Mittagszeit aus und sammeln sich an Drohnensammelplätzen. Diese umfassen meist einen Radius von 100 Metern. Vermutlich werden die Jungköniginnen von anderen Völkern von ihrem Duft (bis zu 1000 Drohnen an einem Sammelplatz) angelockt, die sich mit bis zu 20 Drohen im Flug paaren. Sobald die Temperaturen sinken und sich das Volk auf den Winter vorbereitet, werden die Drohnen als erstes aus dem Stock geworfen. Die Wabenzellen sind meist ein wenig größer als die Zellen für weibliche Bienenarbeiterinnen. Somit weiß die Königin, das in diese Wabe ein unbefruchtetes Ei gelegt werden muss, aus dem eine männliche Biene entsteht (ein genetischer Klon der Königin). Drohnen können in jedes Volk fliegen und sorgen so für genetische Vielfalt. Sie sind aber auch verantwortlich für die Verbreitung von Viren und Milben. Die Drohnenbrut hat einen Nachteil: Durch die längere Entwicklungszeit von Drohnen in der Wabe (24 Tage) hat der größte Feind der Biene, die Varroamilbe, das Potenzial, sich erheblich schneller fortzupflanzen. Denn die Entwicklung der Milbe findet in den Waben statt. Bei langer Entwicklungszeit der Bienenbrut entwickeln sich bis zu drei mal mehr Varroa-Milben in der Brutwabe. Der Verzicht auf medizinische Behandlung seitens des Imkers würde das Absterben des Volkes im Winter bedeuten. Mehr dazu im Kapitel Das große Bienensterben? - Eine Kontroverse. oben: Männliche Drohne im Vergleich zu den kleineren Arbeiterinnen. unten: Verdeckelte Drohnenbrut. Aus ihnen schlüpfen die männlichen Bienen.
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ca. 14mm Lebenszeit Sommerbiene 4-6 Wochen Lebenszeit Winterbiene 5-8 Monate
Handwerk Imkern
Die Arbeiterin.
Ein Volk besteht zu 90% - 99,99% aus Arbeiterinnen, abhängig von der Jahreszeit. Sie haben die vielfältigsten Aufgaben im Volk. Nach dem Schlüpfen durchlaufen sie eine geregelte Hierarchie von Brutpflege, Wabenbau, Wächterbiene bis hin zu ihrer letzten Aufgabe: dem Sammeln von Pollen, Wasser und Nektar. Wasser dient hauptsächlich zum Kühlen des Volkes im Sommer durch Verdunstung im Stock. Die Fähigkeit der Bienen, Positionen von Futterquellen zu tanzen, begeistert Wissenschaftler seit vielen Jahren. Der Schwänzeltanz wird von etwa 5% der Flugbienen getanzt. Sie heißen Kundschafterinnen und haben die Aufgabe, neue Nahrungsquellen zu suchen. Da diese Aufgabe sehr gefährlich ist, werden alte Flugbienen für die letzten Tage ihres Lebens zu Kundschafterinnen. Den Tanz hat erstmals Aristoteles beschrieben, entziffert wurde er von Karl von Frisch 1944. Es gelang bereits, den Tanz mit Hilfe von Robotern nachzuahmen und somit Bienen an beliebige Stellen in der Umgebung zu führen. Im Winter übernehmen Arbeiterinnen die Aufgabe, die Königin mit den über den Sommer gesammelten Vorräten zu füttern und sie warm zu halten. Ca. 5000 von ihnen bilden eine Traube in der Mitte des Stocks. Sie wechseln sich von Schicht zu Schicht ab, damit keine Biene zu lange in der kalten Außenhaut der Traube auskühlt. Um Wärme zu erzeugen bewegen die Bienen ihre Flugmuskeln ohne die Flügel selbst zu bewegen. Dadurch entsteht Wärme und ermöglicht eine konstante Temperatur in der Mitte der Traube von ca. 35°C.
rechts: Eine Sammelbiene übergibt Nektar an eine Stockbiene, die ihn weiterverarbeitet.
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Bienen Bienen in in der der Landwirtschaft Landwirtschaft
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Bienen in der Landwirtschft
Die Bestäubungsleistung der Honigbiene. Um eine flächendeckende und gleichmäßige Bestäubung zu garantieren, müssen sich pro ha (100 Meter X 100 Meter) ca. 4-5 Bienenvölker befinden. Zwar beträgt der Flugradius der Bienen bis zu 10 km, doch nimmt dabei die Effektivität ihres Fluges ab. Bei einer Entfernung von mehr als 10 km vom Stock verbrauchen sie mehr Futter, als sie sammeln können. Bevorzugt fliegen sie nicht weiter als 2-4 km weit. Die Sammelbienen können von einer Sammeltour etwa 20mg Nektar mitbringen. Ca. 20 Sammeltouren fliegt eine Biene an einem sonnigen Tag und besucht dabei bis zu 3000 Blüten. Bei ca. 25000 Sammelbienen ist die Bestäubungsleistung eines Bienenvolkes um ein Vielfaches höher als beispielsweise die eines Hummelvolkes mit ca. 300600 Tieren.
Petra Friedrich, Deutscher Imkerbund e.V. (D.I.B.)
40
ineffektiv
10 km
Be i
nmangel in der nahen U mge BlĂźte
bun
g
4 km Entfernun g ideale
2 km
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Bienen in der Landwirtschft
Bienenvolk mitte Juni
43 014 4 864 1
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Arbeiter Männchen KÜnigin
27 513 000
Blüten/Tag
Hummelvolk 500 100 1
Arbeiter Drohnen Königin
450 000
Blüten/Tag 43
Bienen in der Landwirtschft
Der Bestäubungsanteil der Honigbiene in Prozent Vergleich Deutschland / Amerika.
Deutschland
Länderinstitut für Bienenkunde Hohen Neuendorf e.V.
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Amerika
US Department Of Agriculture; Roger A. Morse, N.W. Calderone, Cornett University
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Mittlerweile gibt es zu wenige Bienen in der Fläche.
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Das groSSe Bienensterben? Das groSSe Bienensterben? EINE KONTROVERSE. EINE KONTROVERSE.
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Das große Bienensterben?
Erschwerte Bienenhaltung. multiple causes of death Das weltweite Bienensterben, bzw. der Rückgang der Bienenvölker, ist eine kontrovers diskutierte Thematik. Sowohl Biologen und Imker, als auch Landwirtschaftsspezialisten streiten sich über Formulierung und Gründe des Rückgangs der Bienenvölker. Bei Verlust eines Volkes gibt es meist eine Gegenreaktion des Imkers: Er teilt ein starkes Volk in zwei kleine auf. So kann der wirtschaftliche Verlust ausgeglichen werden. Dennoch gibt es das Sterben von Bienenvölkern immer häufiger. Die Gründe sind von Land zu Land unterschiedlich. Doch eines lässt sich sagen: Die vier unten genannten Gründe führen in unterschiedlicher Gewichtung zum Rückgang der Bienenpopulationen.
Monokulturen
Krankheiten Parasiten Marla Spivak auf www.ted.com
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Pestizide
BlĂźtenlose Landschaft 51
Das große Bienensterben?
Der Rückgang der Bienenvölker in Deutschland.
2 082
600 V ölker 1951
Quelle: Deutscher Imkerbund e.V.
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619 2
00 Vรถ
lker
2014 53
Das große Bienensterben?
Krankheiten-Parasiten.
Die Varroa-Milbe – varroa destructor. Die Varroa-Milbe ist ein hämolympher (das Blut der Biene) saugender Parasit, der sowohl auf der lebenden Biene sitzt, als auch den Nachwuchs der Biene bereits in den Waben anzapft. Die weibliche Milbe versteckt sich in den Waben bei der Brut und saugt sich an ihr fest. Ihr Stoffwechsel stellt sich auf die Entwicklungsphase der Biene ein. Sie legt zuerst ein männliches, darauf folgend bis zu vier weibliche Eier. Die daraus schlüpfenden Milben ernähren sich von der Made und paaren sich. Sobald das letzte Entwicklungsstadium der Biene abgeschlossen ist und sie sich aus dem Kokon befreit, saugen sich die weiblichen Milben an der Biene fest und werden somit automatisch zur nächsten Zelle mit der nächsten Made gebracht. Die Vermehrung der Milbe verläuft exponentiell. Die Folge sind missgebildete Jungbienen, die entweder nicht flugfähig sind oder erst gar nicht schlüpfen. Außerdem werden gefährliche Viren und Bakterien übertragen, die der Biene zusätzlich schaden. Viele Bienenarten haben sich mit der Milbe abgefunden. Beispielsweise im Heimatland der Milbe (Indonesien) leben die Bienen problemlos mit der Milbe. Sie haben einen speziellen Putzmechanismus entwickelt, der es ermöglicht, sich gegenseitig von der Milbe befreien. Somit wächst die Population nicht mehr exponentiell und schadet dem Volk nur geringfügig. Auch die afrikanische Biene duldet keine Eindringlinge in ihrem Stock und hält die Population der Milbe minimal, oder beseitigt sie sogar komplett. Die europäischen Bienen sind friedliebender. Sie sind weniger aggressiv und haben nicht das ausgiebige Putzverhalten der Asiatischen Biene.
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1,1 mm 1,6 mm
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Das große Bienensterben?
Krankheiten-Parasiten. Die Verbreitung der Varroa- Milbe.
1987
72 19
Weg der Verbreitung Indonesien 1905 China 1959 Indien 1961 Brasilien 1972 Deutschland 1977 Nordamerika 1987 Neuseeland 2000 Hawaii 2007 Kein Varroavorkommen Keine Angaben research – Das Bayer–Forschungsmagazin
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1977
keine varroa 61 9 1 k
Die parasitäre Varroa-Milbe kommt ursprßnglich aus Asien (Indonesien). Von dort aus hat sie sich mittlerweile in Richtung Westen in der ganzen Welt verbreitet. Einzig in Australien ist die Milbe bisher noch nicht gesichtet worden.
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Das große Bienensterben?
Krankheiten-Parasiten Die Varroa-Milben-Behandlung. Der Einsatz von konzentrierter Ameisensäure CH2O in 80%iger Form wird hauptsächlich zur Bekämpfung gegen die Varroa-Milbe eingesetzt. Nach der Honigernte wird mit einem Verdunstersystem die Säure im Stock über einen Zeitraum von zwei Wochen verteilt. Dieses befindet sich immer oberhalb des Volkes. Der Dunst sinkt nach unten und zerstört das Beißwerkzeug der Varroa-Milbe, sowohl der ausgewachsenen Tiere, als auch der Larven, die sich noch in der Entwicklungsphase, versteckt bei der Bienenbrut, entwickelt. Nach der Behandlung sollte die Population an Milben wesentlich geringer sein. So kann das Volk nach der Honigernte mehrfach behandelt werden. Im Dezember wird zusätzlich Oxalsäure C2H2O4 eingesetzt. Da das Volk im Winter brutfrei ist und erst im Frühjahr wieder an Wachstum denkt, können sich in dieser Zeit keine Milben in den Waben verstecken. Oxalsäure tötet die letzten noch lebenden Milben ab. Erst neu eingeschleppte Milben von anderen Bienen im Frühjahr sorgen für einen erneuten Anstieg der Milbenpopulation im Bienenvolk. Vor der Honigernte ist eine Behandlung mit diesen Medikamenten nicht erlaubt.
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Das große Bienensterben?
Pestizide.
Die wirtschaftliche Entwicklung nach dem 2. Weltkrieg brachte die Veränderung der Landwirtschaft mit sich. Durch das Entstehen von Monokulturen begann die massenhafte Pestizidbehandlung der Felder. Durch eine einseitige Bewirtschaftung haben Schädlinge ein Biotop zum Ausbreiten und Vermehren gefunden. Vor dem 2. Weltkrieg brachten Klee- oder in Amerika auch Alfalfafelder, natürlichen Dünger hervor. Diese Pflanzen binden Stickstoff und dienten als Düngemittel für Felder. Die künstliche Gewinnung von Düngemittel ließ Kleefelder unwichtig werden und das Bild der Landwirtschaft änderte sich immens. Forscher der Penn State University in Pennsylvania fanden heraus, das in den Stock gebrachten Pollensäckchen der amerikanischen Bienen, die die Bienenbrut zu Fressen bekommt, mindestens sechs verschiedene Pestizidrückstände, darunter Herbizide, Fungizide und Insektizide, aufweisen. Sogar inaktive Stoffe und nicht ausgewiesene Beistoffe, die zur Pestizidherstellung genutzt werden, wurden entdeckt. Diese können teilweise schädlicher sein als der eigentliche Wirkstoff eines Pestizids. Neonicotinoide. Neonicotinoide sind gegenwärtig das umstrittenste Pestizid auf dem Markt. Es handelt sich dabei um ein Insektizid, das von der Pflanze aufgenommen wird. Sobald ein Schädling mit dem Fressen beginnt, stirbt er. Neonicotinoide kommen bis in den Pollen, der die Biene bei der Nahrungsaufnahme eingehen lässt.. Um die schädliche Wirkung zu reduzieren und nur bestimmte Arten anzugreifen, die meist kleiner sind als Honigbienen, werden die Samen der Pflanzen mit Neonicotinoiden vor der Aussaat ummantelt. Die ausgewachsene Pflanze enthält somit sehr wenig des Pestizids. Diese geringe Dosis wirkt sich beim Sammeln des Nektars und des Pollens nicht tödlich auf dien Biene aus. Allerdings können Bienen die Orientierung verlieren und nicht mehr zurück nach Hause finden.. Da der Wirkungsgrad sehr schwer einzuschätzen ist und die Konsequenzen noch nicht ausgiebig erforscht wurden, gibt es in Deutschland strenge Gesetze für den Einsatz dieses Pestizids.
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Das große Bienensterben?
Monokulturen und blütenlose Landschaften. Die Rahmenbedingungen in der Landwirtschaft haben sich nach dem 2. Weltkrieg drastisch verändert. Das Anlegen von Grünflächen wurde gestoppt und der Anbau von natürlichen Düngemitteln wie beispielsweise Klee und Alfalfa in Amerika ist stark zurückgegangen. Beide Arten gelten als langblühende Pflanzen, die den Bienen den ganzen Sommer über Nahrungsquellen garantierten. Die Monokulturen wurden größer und Bauern spezialisierten sich meist auf ein bis zwei unterschiedliche Pflanzensorten. Dies bedeutete auch das Wachstum von Lebensmittelwüsten, die Insekten und Bienen keine längerfristige Nahrung garantieren können. Da die Honigbiene vom Menschen abhängig ist und durch ihn auf Feldern für die Bestäubungsleistung domestiziert wird, spielt der Honig als Zusatzeinnahme des Imkers eine wichtige Rolle. Bienen könnten innerhalb von vier Wochen ausreichend Nahrung in einer Monokultur sammeln, um über den Winter zu kommen. Würde nicht der Honig entnommen, wären Bienen auch in blütenarmen Regionen überlebensfähig1.
1 Ralph Bücheler, Bieneninstitut Kirchhain
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1. Nahrungsmangel, BlĂźhzeit, Honigernte 2. Streuobstwiesen
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Das große Bienensterben?
Amerikas Massenimkern. Mandelbäume in Kalifornien bieten Bienen eine gute Nahrungsquelle. Allerdings blühen sie nur sehr kurz. Um einen Ausfall der Honigernte des Imkers zu vermeiden, werden daher Bienen jedes Jahr quer durchs Land transportiert, von Plantage zu Plantage, um am Ende der Tour eine reiche Ernte zu erhalten und soviel Felder wie möglich bestäuben zu können. Die Tour startet mit der Mandelblüte in Kalifornien, geht weiter nach Washington zur Apfelund Steinobstbestäubung und im Anschluss an die Ostküste Amerikas, um dort die etwas später einsetzende Blüte zu nutzen. Jährlich sind so etwa 1,5 Mio. Bienenvölker unterwegs. Nach der Honigernte werden die Waben der Völker wieder beliebig zusammengesetzt, neue Königinnen aus Europa und China bestellt und die Tour beginnt von vorne. Ein Drittel der Völker geht während des Jahres ein. Sie sterben an Stress, Krankheiten und dem Schwärmen, ohne Aussicht auf eine neue Bleibe in der Landschaft.
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Das große Bienensterben?
Chinas Bienenersatz.
In China gibt es vielerorts keine Bienen, Insekten oder andere Tiere mehr. Luftverschmutzung und übermäßiger Pestizidgebrauch macht aus den Kulturflächen der Agrarwirtschaft tote Orte, die es erfordern, Nutzpflanzen von Hand zu bestäuben. Das ist nicht nur zeitaufwändig und kostenintensiv, sondern auch keine Alternative für die Insektenbestäubung.
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Entwurf Entwurf BEE2BEE
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Die Biene muss zurĂźck auf die Felder und als Teil der Landwirtschaft gesehen werden.
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Inspiration Heidekorb
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Digitalisierung und Annäherung Vorentwurf
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Gewicht messen
isolierte Haube
Teller zum öffnen Raum für digitale Komponenten
Stocköffnung
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Digitalisierung und Annäherung Vorentwurf/ digitale Kontrolle. Vergleich und Überwachung des Bienen-Netzwerks
76
2 Kg
34 Kg
24,3 °C
35,6 °C
Luftfeuchtigkeit 55%
Luftfeuchtigkeit 75%
0 Ausflüge/min
190 Ausflüge/min
unbewohnt
optimale Entwicklung
28 Kg 35,5°C Luftfeuchtigkeit 76,4 110 Ausflüge/min
leicht abweichende Entwicklung
400mm
350mm
30mm 22 Kg 35,1 °C Luftfeuchtigkeit 77% 40 Ausflüge/min
problematische Entwicklung
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Bee-Monitoring Digitale Überwachung der Landwirtschaft Eine neue App-Funktion verspricht Viehzüchtern Unterstützung bei der Überwachung der Kühe im Stall. Sie misst mit Hilfe eines Halsbandes verschiedenste Werte der Tiere und überträgt sie grafisch und numerisch auf das Smartphone des Landwirts. Der Einzug der Vernetzung in die Landwirtschaft wird immer interessanter zur Überwachung von kultivierten Agrarprodukten. Diese Technik wird momentan nur experimentell in der Bienenhaltung eingesetzt. Komplizierte und laborähnliche Situationen sind dafür von Nöten und der massenhafte Einsatz auf den Feldern ist noch wenig erprobt. Vor allem die Schaltung mehrerer Bienenstöcke und deren Betreuung mit Hilfe einer App ist noch nicht ausreichend getestet worden. Bei Kühen werden momentan Wiederkäuverhalten und Bewegungen registriert sowie der Gesundheitszustand jeder einzelnen Kuh in der Cloud analysiert. Bei Bienen lassen sich durch Messungen ähnlich genaue Daten gewinnen, die den Gesundheitszustand eines Volkes anzeigen und einen manuellen Handlungsbedarf aufzeigen. Temperatur, Flugfrequenz, Luftfeuchte und Gewicht des Volkes können relativ genau anzeigen, welchen Gesundheitszustand ein Volk hat. Bei Betrachtung mehrerer Völker kann ein Überblick über die Bestäubungsleistung der Bienenpopulation einer bestimmten Kulturfläche erzielt werden ==> Erntertrag.
Datenverarbeitung Thermometer
Kameras zur Überwachung des Stocks (Wärmebildkamera)
°C Lichtschranke Waage Oben: Bee monitoring – Aufbau Rechts: Beispiel aus der Kuhstall-Überwachung
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Bee-Monitoring Digitale Überwachung der Landwirtschaft • Vergleich und Überwachung der Völker • Im Bezug auf die Jahreszeit und das Wetter. • Genaue Daten über den Zustand des Volkes. blau: Alle Daten deuten auf einen unbewohnten Stock hin. grün: Messdaten bezogen auf die Jahreszeit optimal. Erfolgreiche Überwinterung möglich orange: Beobachtung nötig rot: Manueller Eingriff nötig
80
35,5Kg
33,4°C
130 F/M
Gewicht des Stocks
Temperatur im Stock
Flugfrequenz am Stock
2.1Kg
18,4°C
0 F/M
35,5Kg
35,4°C
130 F/M
39,2 Kg
35,4°C
180 F/M
37,1 Kg
35,8°C
170 F/M
21,2Kg
35,8°C
80 F/M
2.1Kg
18,4°C
0 F/M
37,0Kg
35,4°C
210 F/M
35,4Kg
35,9°C
168 F/M
10,2Kg
34,2°C
67 F/M
2.1Kg
18,4°C
0 F/M
33,8Kg
35,2°C
130 F/M
36,9Kg
37,1°C
150 F/M
9,7Kg
35,2°C
45 F/M
32,1Kg
36,4°C
147 F/M
38,9Kg
36,3°C
176 F/M
35,1Kg
33,6°C
145 F/M
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Bienennetzwerk für Kulturflächen Vernetzung analog zur natürlichen Vermehrung der Biene Vernetzung digital
Bee
ring
M
to oni
eilung Schwarmt
82
Netzwerk
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Schwarmverhalten nutzen natürliche Vermehrung Das Schwarmverhalten ist die natürliche Vermehrung eines Bienenschwarms. Er fördert die Biodiversität einer Population der Honigbienen. Dies geschieht in gewissen Zeitabständen, abhängig von der Größe des Schwarms und des gesundheitlichen Zustands der Königin. Wenn Platzmangel herrscht, teilt sich das Volk. Die Königin fliegt aus und nimmt die Hälfte des Volkes mit, das sich vor der Abreise mit Nahrung voll packt. Die Bienen sammeln sich an einem Platz und bilden eine Traube, von wo aus sie sich eine neue Behausung suchen. Dafür schwärmen einzelne Bienen aus und suchen die Umgebung nach möglichen Behausungen ab. Sobald eine geeignete gefunden ist, fliegen sie zurück zur Traube und teilen die Information mithilfe des Schwänzeltanzes dem restlichen Volk mit. Immer mehr Bienen beginnen den gleichen Tanz, der genau auf eine der gefundenen Behausungen hinweist. Der Schwarm startet erneut und bezieht seine neue Unterkunft.1 In der Stadt werden Schwärme meist von der Feuerwehr eingefangen, bevor sie sich selbstständig eine neue Unterkunft suchen können. Auf dem Land und in Feldern finden sie meist keine oder keine passenden Behausungen, in denen sie lange überleben können (Schornsteine oder Scheunen). Und selbst wenn eine geeignete Unterkunft gefunden wurde, ist die Überlebenschance über längere Zeit sehr gering. Mehr dazu im Kapitel Krankheiten. In der dargestellten Grafik wird sichtbar, wann die Schwarmzeit der Honigbiene stattfindet. Das im Mai wachsende Volk gerät mehr und mehr in Schwarmstimmung. Der Drang zum Schwärmen und zum Bilden eines neuen Volkes steigt mit zunehmendem Alter der Königin.
1
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Seeley, Thomas D., Bienendemokratie
Wöchentliche Veränderung des Gesamtgewichts des Volkes (Kg)
Gewicht des Volkes
60 schwarm schwarm
schwarm
70
50
40
9 7 5 3 1 –1
Jan. März Mai Juli sept nov Jan. März Mai Juli sept nov
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Vorgaben für den Entwurf Analyse von Stöcken wilder Honigbienen Thomas D. Seeley ist ein Amerikanischer Verhaltensbiologe. Er widmete einen großen Teil seiner Forschung der Untersuchung des Schwarmverhaltens von Bienen. Er untersuchte, welche Bienenunterkünfte sich schwärmende Bienen aussuchen. Wichtige Faktoren:
- Größe - Größe des Eingangs - Feuchtigkeit - Positionierung und Höhe - Position des Eingangs
Für seine Forschungen und Versuche nutzte er eine isolierte Insel im Atlantik vor der Küste des Bundesstaates Maine, USA, auf der ursprünglich kein Bienenvorkommen bekannt war. Dort untersuchte er den Vorgang der Bienen, dem Volk eine passende Unterkunft auszusuchen. Bei einer weiteren Untersuchung maß er verschiedenste Bienenstöcke von wilden Honigbienen in hohlen Baustämmen aus und bestimmte ihr Volumen. Daraus konnte er ableiten, welche Hohlraumgrößen bevorzugt von wilden Honigbienen gewählt werden (siehe Grafik). Bei den Versuchen kam er zu folgenden Ergebnissen: - Idealvolumen der Bienenunterkunft: 30-35 Liter - Ideale Größe des Eingangs: 10-30 cm2 - Eingang im unteren Bereich der Unterkunft - Hochgelegene Unterkunft - Windgeschützt - Eingang zur Südseite
Zahl der untersuchten WIldVölker
8
6
4
2
20 86
40
60
80
Volumen des Hohlraumes (Liter)
100
120
140
400
420
440
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Inspiration Imkern im alten Ägypten 1000-910 v. Chr. Imkern in Tonröhren Vorderseite der Röhre: Bieneneingang Rückseite der Röhre: Honigentnahme
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Prinzip Stockaufteilung
Traditionell
Honig
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Konzeptidee
Varroa-behandulung/ Bee Monitoring
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Traditionelle Form in moderner Herstellung Zeltstruktur/Leichtbau Um Gewicht zu reduzieren und den Aufbau zu erleichtern, entwickelt sich der Entwurf aus einer Zeltstruktur heraus. Weitere Aspekte müssen beachtet werden: - Einfache medizinische Behandlungsmöglichkeit gegen die Varroa-Milbe - Stockvorgaben und Vorlieben nach Thomas D. Seeley (Siehe Kapitel „Entwurfsvorgaben“) - Möglichkeit zum Aufhängen und Hinstellen - Digitale Stockkontrolle und Netzwerkbildung - Einfaches Reinigen
Flächendeckende Platzierung von sowohl leeren als auch bewohnten Stöcken, um die Vermehrung durch Schwarmteilung natürlich ablaufen zu lassen. Den Bienen soll ein Kultursystem zur Verfügung gestellt werden, das selbstständig bezogen und verlassen werden kann. ==> Bienennetzwerk
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Schaffung eines eigenständigen Kultursystems für Bienen, das Behandlung, Betreuung und Überwachung mit wenigen Eingriffen ermöglicht. Das klassische Bild des Imkers wird revidiert und Bienen ein zeitgemäSSer (Über-)Lebensraum ermöglicht.
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Formanalyse
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Funktionsmodell
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Vision Das aufstellbare Zelt Zur Bestäubung von Kulturfeldern und Bereitstellung von Bienenunterkünften in Monokulturen. Bildung eines Kultursystems für Bienen.
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Textilwahl Zeltstruktur/Leichtbau schoeller®-WB-400 Soft-Shell-Textil Perfekter Wetterschutz Wind- und wasserabweisend Gute Atmungsaktivität Hohe Elastizität Isolierend elastisch
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Ein Kultursystem für Bienen
Anwendung in Monokulturen und anderen Agrarlandschaften. Sorgt für ein gleichmäßiges Bienenvorkommen in unterschiedlichen Ökosystemen.
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Vernetzung
Durch digitale Vernetzung der BienenstĂścke entsteht ein geschlossenes Kultursystem, welches beobachtet werden kann und gegebenenfalls die Notwendigkeit des Eingreifens fĂźr den Imker sichtbar macht.
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Spannen des Zeltes
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Wetterbeständiges Textil
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Medizinische Behandlung / Verschluss
Medizinische Behandlung / Verdunster fĂźr Medikamente
Thermometer / Zustandsanzeige des Volkes
Bienenzelt zum spannen
Bienenzelt Innen zum spannen
Stockeingang Verschluss / Lasermessung Flugrate des Bienenvolkes Technikelement / Kamera, Infrarot, LED, Termometer
Bienenzelt-Spanner
Griff
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Infrarot - Thermometer
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Mittelstange
Zeltstange
Zeltstangenhalter
Verschluss zum Transport
Laserschranke zur Messung der Flugfrequenz des Bienenvolkes
Kamera LED-Licht Technik
Gewichtmessung
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Innengestänge Zum unterstßtzten Halten der Waben und zum spannen des Zeltes.
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Vision Medizinische Behandlung Einführen des Medikaments mit Hilfe eines Verdunsters für Flüssigkeiten. Dieser garantiert die zweiwöchige Behandlungsdauer des Volkes mit dem jeweiligen Medikament. Bild 1: Platzieren des Medikamentenbehälters Bild 2: Bis zu 2 Wochen im Behandlungsmodus.
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Medizinische Behandlungskapsel
Medizinbehälter
Ameisensäure / Andere Medikamente zur Behandlung
Verdunster
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130mm
1000mm
Zelt geschlossen
160mm
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Zelt offen
Das Zelt altert und Gebrauchsspuren integrieren, personalisiern und machen das Alter des Stockes sichtbar.
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Alter
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Vision Zustand des Volkes
Übertragene Daten auf den Computer oder das Smartphone werden ausgewertet und dem Imker angezeigt. Lichtcodes zeigen dem Imker die Stöcke und ihre Zustände auf dem Feld an. Umstellen oder Behandeln des Volkes ist bei Nacht sinnvoll, denn alle Bienen befinden sich zu dieser Zeit im Stock.
Gesundes Volk
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Beobachtung nötig
Behandlung nĂśtig
Behandlung läuft
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Vision Reihung der Bienenzelte Das Bienenzelt Bee2Bee in Reihe auf dem Feld.
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Vision Transport und Einsatz Der Imker verteilt die leeren mobilen Bienenkästen auf dem Feld. Die Arbeit der Überwachung der Bienen fängt erst zu Hause an. Einzelne Schwärme werden zusätzlich in den Kästen verteilt. Die weitere Vermehrung, Teilung und Verbreitung überlässt der Imker den Bienen.
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Bilderverzeichnis. https://oag.ca.gov/cci/reference/pollen https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Misc_pollen_colorized.jpg http://www.ciber.science.uwa.edu.au/blog/wp-content/uploads/2012/07/IMG_0004.jpg www.wikipedia.org http://cookingwithalmonds.com/wp-content/uploads/2014/02/Almond-blossom_022412_378.jpg http://earthjustice.org/sites/default/files/%5Bsite-date-yyyy%5D/feature/CropDuster_iStock_BrianBrownImages.jpg http://www.spiegel.de/netzwelt/apps/digitalisierung-landwirt-kontrolliert-kuehe-per-app-a-1053703.html
Literaturverzeichnis. Seeley, Thomas D., Bienendemokratie, wie Bineen kollektiv entscheiden und was wir davon lernen können, Fischerverläge, Frankfurt 2014 Tautz, Jürgen, Phänomen Honigbiene,Springer Verlag, Berlin, 2012 Tautz, Jürgen, Die Erforschung der Bienenwelt, Neue Daten- neues Wissen, Klett- Verlag, Stuttgart 2015
http://www.presseportal.de/pm/25171/3047184
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