Wie entsteht die Sechseckform einer Zelle der Wabe?

Versuch einer Erklärung

Bei der Entstehung der perfekten sechseckigen Form der einzelnen Zellen einer Wabe werden den Bienen viele auch mystische Fähigkeiten nachgesagt. Fakt ist, dass eine erstaunliche Präzision beim Wabenbau erreicht wird. Aber von dieser perfekten Sechseckform wird oft genug abgewichen. Betrachtet man die Wabe dieses Hintergrundbildes genauer, so findet man sehr oft eben nicht diese präzise hergestellten Zellen. Dies könnte durchaus ein Indiez für eine erstellte Naturwabe sein. Die Zellen auf dem Hintergrundbild unserer Hauptseite dagegen zeigen durchweg eine hohe Gleichmäßigkeit. Hier war eine Mittelwand Grundlage für den Wabenbau.Hatte man früher den Bienen sogar mathematisch geometrisches Verständnis zugesprochen, scheint neuerdings die Behauptung in völlig anderer Richtung modern zu werden: Es klingt gerade bei Abschreibern wissenschaftlicher Erkenntnisse nun so, dass die Bienen gar nichts dazu beitragen, dass diese sechseckige Form entsteht. Sie würden lediglich Röhren aus Bienenwachs bauen. Da diese Röhrchen sehr eng aneinander liegen, müssten die Bienen nur noch hineinkriechen und das Wachs erwärmen. Das Wachs bekäme dann Fließeigenschaften und die Röhrchenwandungen würden dann ineinander fließen, so dass diese Sechseckform automatisch entstünde. Auch im Bienenjournal finden sich derartige Artikel. In einer Ausgabe (in der nächsten Seite zitiere ich diesen Teil des Artikels) wird sogar behauptet, dass die Bienen das Wachs der erstellten Röhren bis zum Schmelzpunkt (also 61 bis 65 Grad Celsius) erwärmen. Welches Insekt kann schon diese Temperatur auch nur kurzzeitig überleben geschweige denn produzieren? Und gibt es einen einzigen Imker, der derartige Wachsröhrchen schon einmal gesehen hat? Solche Aussagen sind völlig unsinnig und zeigen nur, dass hier Aussagen unreflektiert übernommen wurden. Dass Insekten durchaus in der Lage sind, außergewöhnliche Bauwerke zu errichten, ist hinlänglich bekannt. Auch Wespen sind in der Lage, Waben mit einem präzisen Sechseckmuster herzustellen. Leider haben sie aber kein so "perfektes" Material wie die Bienen. Sie müssen mühsam von verwitterndem Holz Pflanzenfasern abnagen und diese mit körpereigenen Säften zu einem Brei verarbeiten. Daraus formen sie dann röhrenpilzförmig angeordnete Waben und umhüllen diese mit einer hauchdünnen Schicht, die den Eigenschaften von Papier sehr ähnelt. Bei diesem "Papierbrei" können die Wespen nur so lange dessen Formbarkeit nutzen, bis es zu einer festen Masse durch Verdunstung und chemischer Reaktion erstarrt ist. Eine Erwärmung dieses Materials würde beim Zellenbau keine formende Wirkung erzielen, im Gegenteil: Es würde nur noch schneller austrocknen und dabei erstarren. Gehen wir davon aus, dass auch Wespen zunächst nur Zylinder produzieren können. Dabei würden  sie diese, vorgegeben durch die Bauart ihrer Waben, mehrfach nebeneinander anordnen, ein Zylinder ist im Mittelpunkt und berührt die sechs angrenzenden (Bild oben links). Diese Zylinder wären, solange ihre Wandungen noch breiartig sind, sehr flach, höchstens wenige Millimeter, eher Bruchteile davon messend. 

Von den sieben Zylindern betrachten wir jetzt nur den mittleren und 2 angrenzende (Figur 1). Jetzt können die Wespen an diesen Ansatzpunkten mit ihren Mundwerkzeugen (Mandibeln) die Masse durchkneten, so dass sie eine einheitliche Wandung bilden. So zum Mittelpunkt vordringend, werden die Wandungen zweier benachbarter Zellen einander angenähert und schließlich zu einer Wandung vereint (Figur 2 - 3). Am Mittelpunkt angelangt, wurde so für jeweils 2 Zellen eine gemeinsame Wand erschaffen (Figur 4). Sind viele Wespen bereits im Nest, arbeiten auch viele Wespen an den einzelnen Wabenzellen, so dass fast gleichzeitig mehrere Zellen errichtet werden. Diese Wandungen mit Ihrer jetzt erreichten Sechseckform werden durch Materialauftrag weiter verlängert, bis die endgültige Länge erreicht wird. Auch hier liegt die Hauptleistung zunächst einmal darin, den Anfang einer Zelle mit sechs angrenzenden gleicher Größe zu erschaffen. Die weitere Bearbeitung ist wesentlich einfacher und führt fast automatisch weiterhin zu einer außerordentlich gleichmäßigen Form, was die Baukünste aber keineswegs schmälern soll. Die Waben der Wespen werden von einem meist waagerecht liegenden Boden gebildet, von dem die Zellen entsprechend nach unten weisen. Dieses Gebilde in der Anfangsform erinnert sehr an einen Pilz, speziell der Marone. Auch seine Röhren können sechseckig sein.

Von dieser Bauart weicht die Wabe der Honigbiene deutlich ab. Sie werden grundsätzlich senkrecht gebaut und die Zellen liegen beiderseits einer Mittelwand, die jeweils die Böden der angrenzenden Zellen darstellt. Die Zellen liegen fast waagerecht, nach außen hin leicht ansteigend. Das hat den Vorteil, dass der Nektar nicht so leicht heraus fließen kann.

Auch hier liegen die Zellen so dicht beieinander, dass sie sich jede einzelne Wand mit einer Nachbarzelle teilen, so dass die Grundvoraussetzungen ähnlich wie bei den Wespen sind.

Wegen der waagerechten Lage müsste m.E. bei rein thermischen Formungsvorgängen die Schwerkraft eine gewisse Rolle spielen. Auch wenn das Bienenwachs recht leicht ist, wird es in Richtung Erdmittelpunkt gezogen, so dass eine leicht gestreckte Form entstehen müsste zumal sich gerade hier im Baubereich zahlreiche Bienen aufketteln und zusätzliche Zugkraft nach unten bewirken. Auch mit einer Schieblehre (der moderne Mensch sagt Messschieber) kann ich nur willkürliche Abweichungen in alle Richtungen feststellen, was wiederum auf eine mechanische Bearbeitung hindeutet. 

 

Betrachtet  man junge Waben von Wespen und Bienen, die gerade im Bau sind, sieht man am Rand, dass die werdenden Zellen zu den inneren angrenzenden bereits über eine gemeinsame gerade Wandung verfügen und somit die zukünftige Sechseckform annehmen. Die nach außen weisenden Wandungen sind dagegen rund. Sobald eine Nachbarzelle Gestalt annimmt, werden die zwei angrenzenden Wandungen durch Bearbeitung zu einer Wandung vereinigt, sowohl bei Wespen wie auch bei Bienen (s.o. Modellvorstellung)! Wenn also Wespen überwiegend aktiv an der Formgebung arbeiten, warum nicht auch die Bienen?

 

Dieses Bild habe ich aus "Bilder Wespenwaben". Ich werde es bald durch ein eigenes ersetzen. Da der Winter viel zu mild war, nehme ich an, dass auch viele Wespenköniginnen überlebt haben und viele neue Nester gründen, so dass ich häufiger zu Umsiedlungsaktionen gerufen werde. Entsprechendes Bildmaterial müsste dabei mengenweise anfallen.

Hier im Bild sieht man unten den abgerundeten Teil, der später mit der nächsten angebauten Zelle wieder eine Sechseckform annimmt.

Hier sieht man, dass zunächst der Boden (Mittelwand) weiter herausgezogen wird und dann offensichtlich darauf eine runde Wand hochgezogen wird. Ist sie wenige Millimeter hoch, ist bereits die Nachbarzelle in Arbeit und erhält damit bereits jetzt die kantige Form.

Dieses Bild stammt von "Bilder zu Bienen beim Naturwabenbau"

Hier kann man schön sehen, dass sich die Bienen gerade im Bereich des neu entstehenden Wabenbaus massenweise anhängen, was ihnen vermutlich beim senkrechten Bauen hilft, da ihnen die Schwerkraft die Richtung vorgeben könnte. Fließendes Wachs würde hier unbedingt nach unten verzerrt werden. Aber die Zellen zeigen sogar etwas nach oben!

 

Erwärmung im Wasserbad

Hier werden jetzt und auch später Experimente mit deren Beschreibung dargestellt.

1. Experiment zu Fließeigenschaften

A. Ermittlung der Zellgröße

    Die ausschlaggebende Größe zur Durchführung des Experiments ist die Strecke zwischen zwei gegenüberliegenden Wandungen. Sie lagen bei 5,1 bis 5,6 mm. Die Wandungen der Zellen wiesen eine Stärke von 0,15 mm auf. Das Mittelmaß betrug bei 10 nebeneinander liegenden Zellen also etwa 5,3 mm.

B. Versuchsdurchführung

Da unterschiedliche Größen ermittelt werden konnten, ist diese für das Experiment nicht von ausschlaggebender Bedeutung. Trotzdem wurde der Schaft eines entsprechend großen HSS Metallspiralbohrers ganz kurz in flüssiges Wachs getaucht. Der jetzt gebildete Wachsboden wurde abgetrennt und danach 7 Röhrchen mit einer Länge von 2,5 mm abgeschnitten. Diese wurden in einem Wasserbad direkt aneinander angeordnet (s. Bild Fig.1), was aber erst nach mehrmaligen Versuchen gelang. Zum Teil hatten sie sich gegenseitig angezogen, aber auch abgestoßen, was auf eine anfängliche unterschiedliche elektrische Ladung hinweisen könnte. 

Das Wasser wurde kontinuierlich erwärmt. Schon bevor 40 Grad Celsius erreicht wurden, setzten sich Luftblasen an die Wachsringe und drückten diese auseinander (s. Bild Fig.2). Auch nach der mechanischen Entfernung dieser Bläschen bildeten die Wachsröhrchen keinen Zusammenhalt mehr und drifteten auseinander. Lediglich als kurze Ketten bildeten sie einen Zusammenhalt (s. Bild Fig.3). Trotz langsamer weiterer Erwärmung konnte keine Vereinigung zweier benachbarter Wandungen erkannt werden. Als der Schmelzpunkt erreicht und überschritten wurde, lagen einzelne flüssige ringförmige Wachsflächen nebeneinander. Selbst jetzt flossen sie nicht ineinander und bildeten demzufolge auch keine gerade gemeinsame Wandung.

3 weitere gleichermaßen durchgeführte Versuchsanordnungen mit jeweils 0,1 mm größerem Durchmesser der Wachsringe zeigten genau das gleiche Ergebnis.

Bei  dieser Versuchsreihe muss jedoch die Einwirkung des Wassers als wahrscheinlich verfälschendes Element mit in Erwägung gezogen werden. Eine automatisch erfolgende Formgebung unter diesen Bedingungen ist jedoch auch hier noch nicht gegeben.

2. Experimentreihe zu Fließeigenschaften

   Die Größe der Wachsringe wurde wie die im Versuch zuvor von der Naturwabe ermittelt gewählt. Aus Tesafilm wurde ein Ring mit einem Durchmesser von 16,5 mm gebildet. Die überlappenden Enden wurden zusätzlich vernäht, damit sie sich nicht im Wasser lösen konnten. Dieser Ring wurde annähernd mittig in ein leeres Glas gestellt. Heizspiralen wurden spiralförmig auf dem Glasboden angebracht. Im Ring wurden 7 Wachsröhrchen mit dem Außendurchmesser von 5,4 mm entsprechend dem Wabenmuster angeordnet. Langsam wurden 300 ml 15 Grad C. warmes kondensiertes Wasser eingefüllt und anschließend sehr langsam erwärmt (etwa um 1 Grad pro 5 Minuten). Das erwärmte Wasser stieg auf, driftete zur Mitte, um dort wieder leicht abgekühlt zum Boden abzusinken. Das Versuchsobjekt wurde so durch die Strömung automatisch annähernd in der Mitte gehalten.

Später gehts weiter! 

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