Süddeutsche Zeitung

Mathematik im Tierreich:Bienen haben ein Gespür für Zahlen

  • Honigbienen können lernen, dass null weniger ist als eins, zwei oder drei.
  • Dieses Konzept verstehen Kinder normalerweise erst im Vorschulalter.
  • Das Gefühl für Zahlen ist wahrscheinlich mehrfach im Verlauf der Evolution der Arten entstanden.

Von Tina Baier

Die Zahl Null zu begreifen, ist eine kognitive Höchstleistung. Kinder verstehen erst im Vorschulalter, dass null weniger ist als eins, zwei oder drei, nämlich nichts. Und dass diese Zahl deshalb in der Zahlenfolge 0, 1, 2, 3 an erster Stelle stehen muss. Wissenschaftler waren lange Zeit überzeugt, dass es etwas typisch Menschliches sei, das zu verstehen, eine Fähigkeit, die den Menschen vom Tier unterscheidet. Doch wie schon beim Gebrauch von Werkzeug, mit dem eben nicht nur Menschen, sondern auch Affen, Krähen und sogar Fische hantieren, stellt sich nach und nach heraus, dass die mathematischen Fähigkeiten von Tieren ebenfalls drastisch unterschätzt worden sind.

Im Fachmagazin Science hat ein französisch-australisches Forscherteam jetzt gezeigt, dass Honigbienen offensichtlich das Konzept der Null verstehen. Die Wissenschaftler trainierten die Insekten zunächst darauf, von zwei Bildschirmen, auf denen jeweils ein, zwei, drei oder vier Symbole zu sehen waren, stets den mit der geringsten Anzahl anzufliegen.

Bienen, die richtig "antworteten", wurden mit Zuckerwasser belohnt. Tiere einer zweiten Gruppe bekamen dagegen etwas Süßes, wenn sie den Bildschirm mit der höchsten Anzahl von Symbolen anflogen. Dass Bienen Symbole von eins bis vier nach den Regeln "größer als" und "kleiner als" sortieren können, hatten andere Forscher bereits gezeigt.

Bienen fällt es am schwersten, 0 und 1 zu unterscheiden - genau wie Menschen

Im nächsten Schritt ließen die Wissenschaftler die Honigbienen zwischen einem leeren Bildschirm, den diese bis dahin nie gesehen hatten, und einem mit den bekannten Symbolen für 1, 2, 3 oder 4 wählen. Würden die Insekten verstehen, dass der Null-Bildschirm in der Reihenfolge vor allen anderen eingeordnet werden muss? Tatsächlich landeten diejenigen Tiere, die darauf trainiert waren, die kleinste Menge anzufliegen, spontan auf dem leeren Bildschirm. Bienen, die gelernt hatten, die größte Menge anzufliegen, taten dies nicht.

"Die Bienen verstanden also, dass die Nullmenge numerisch kleiner ist als eine Menge mit ein, zwei oder mehr Elementen", schreibt Andreas Nieder, Direktor des Instituts für Neurobiologe an der Eberhard-Karls-Universität in Tübingen in einem Kommentar in Science. Nieder erforscht mit seinem Team, welche Bereiche im Gehirn von Tieren derart intelligente Verhaltensweisen ermöglichen.

In der aktuellen Untersuchung, an der Nieder nicht beteiligt war, waren die Bienen umso besser, je größer der Abstand zwischen der Null und der jeweiligen anderen Zahl war. Sie machten also beispielsweise weniger Fehler, wenn sie zwischen 0 und 4 entscheiden sollten, als bei der Wahl zwischen 0 und 2. Die größten Schwierigkeiten hatten die Insekten, wenn sie die Wahl zwischen 0 und 1 hatten.

Diesen sogenannten Distanzeffekt gibt es auch bei Menschen: Erwachsene, die zwei einstellige Zahlen möglichst schnell der Größe nach ordnen sollen, brauchen etwa eine Zehntelsekunde länger und machen auch häufiger Fehler, wenn es sich dabei um zwei benachbarte Zahlen wie etwa 2 und 3 handelt, als wenn sie beispielsweise zwischen 2 und 9 entscheiden müssen.

Das Gehirn benutzt eine Art Zahlenstrahl

Die gängige Erklärung ist, dass das Gehirn beim Vergleich zweier Zahlen eine Art Zahlenstrahl nutzt. Um zu entscheiden, ob 9 größer ist als 2, reicht sozusagen ein kurzer Blick. Bei 2 und 3 muss das kognitive System den Zahlenstrahl dagegen genauer inspizieren. Der Distanzeffekt gilt als Voraussetzung dafür, Zahlen überhaupt voneinander unterscheiden zu können. "Die Experimente beweisen daher, dass Bienen die Nullmenge als quantitatives Konzept erfassen", schreibt Nieder.

Damit haben die Insekten die dritte von vier Stufen erreicht, die in der Psychologie und der Neurophysiologie auf dem Weg zum Verständnis der Null definiert sind. Lebewesen auf der ersten Stufe begreifen die Null als "nichts", also zum Beispiel die Abwesenheit eines Reizes. Auf der zweiten Stufe versteht man den Unterschied von "nichts" im Gegensatz zu "etwas".

Lebewesen auf der dritten Stufe - auf der sich offenbar die Honigbienen befinden - wissen, dass es eine nach Größe geordnete Reihenfolge von Mengen gibt und dass die Nullmenge die kleinste davon ist. Auf der vierten und höchsten Stufe begreift man dann, dass die Null durch Symbole dargestellt werden kann, zum Beispiel durch die heute gebräuchliche arabische Ziffer.

Auch von Rhesusaffen, Südlichen Grünmeerkatzen und Schimpansen ist bekannt, dass sie im Verständnis der Null bis zur dritten Stufe vorgedrungen sind. Allerdings sind diese Primatenarten viel enger mit dem Menschen verwandt als die Honigbiene.

Schimpansen greifen nur an, wenn der Gegner zahlenmäßig unterlegen ist

Während sich Schimpansen und Menschen erst vor etwa sechs Millionen Jahren auseinanderentwickelt haben, lebte der letzte gemeinsame Vorfahr von Biene und Mensch nach heutigem Kenntnisstand vor mehr als 600 Millionen Jahren. Dazu kommt, dass die Gehirne von Biene und Mensch völlig unterschiedlich aufgebaut sind. Auch haben Bienen weniger als eine Million Neuronen, Menschen dagegen mehr als 86 Milliarden. Nieder ist deshalb überzeugt, dass das Zahlenverständnis von Bienen und Menschen "ein faszinierender Fall konvergenter Evolution" ist. Das heißt, es ist mehrmals unabhängig voneinander entstanden.

Ein Gespür für Mengen muss den Tieren nach Darwins Evolutionstheorie also in irgendeiner Weise einen Vorteil verschaffen. Es ist beispielsweise hilfreich, wenn es darum geht, verschiedene Futterquellen zu vergleichen und sich dann für die ertragreichste zu entscheiden.

Oder bei Konflikten: Schimpansen, aber auch Löwinnen verteidigen ihr Revier in der Regel nur gegen Feinde, die zahlenmäßig unterlegen sind. Und das Amerikanische Blässhuhn zählt immer wieder mal die Eier in seinem Gelege nach. So senkt es das Risiko, Kuckuckskinder großzuziehen.

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Quelle:
SZ vom 12.06.2018/hach
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