Der Polarisationsempfänger im Bienenauge: ein Ultraviolettrezeptor

Summary

• 1. Karl v. Frisch's experiment which led to the discovery that bees perceive polarized light, was modified so that the spectral sensitivity curve of polarized light discrimination could be inferred. Bees that were visiting a food source several hundred meters distant, were observed as they danced on a horizontal comb. During these dances the bees were hidden from the sun and sky and were provided instead with monochromatic, polarized light of variable wavelength and intensity within a 17° field of vision from the zenith. Under these experimental conditions the bees danced as if they could see a corresponding area of blue sky at the zenith.

• 2. The degree to which the dances were oriented was obtained from the scatter inherent in the dance angles (directions of individual waggle runs). Only within the range of short wavelengths up to about 430 nm were the bees able to orient themselves with respect to the direction of polarization. The orientation (Fig. 6, 7) of the dances improved with increasing intensity of polarized light at a fixed wavelength in this range. Thus a sensitivity spectrum for the perception of polarized light could be determined (Fig. 8).

• 3. Comparison of the data with the standard curve for Rhodopsin absorption indicated a maximum for the sensitivity to polarized light near 345 nm. Therefore the receptors which determine the polarization plane of linearly polarized light are ultraviolet receptors already established in connection with the color vision of bees.

Zusammenfassung

• 1. Das Experiment, mit dessen Hilfe Karl v. Frisch die Polarisations-Wahrnehmung der Biene entdeckte, wurde so abgewandelt, daß ein Wirkungsspektrum für die spektrale Empfindlichkeit des Polarisationsempfängers im Bienenauge aufgenommen werden konnte. Auf horizontaler Wabe wurden die Tänze von Bienen beobachtet, die einen mehrere hundert Meter entfernten Futterplatz besuchten. Während der Tänze hatten die Bienen keinen Ausblick auf die Sonne oder den natürlichen Himmel; stattdessen wurde ihnen im Zenit unter einem Sehwinkel von 17° ein Feld monochromatischen, polarisierten Lichtes geboten, dessen Wellenlänge, Intensität und Polarisationsrichtung variierbar waren. Die Bienen verhielten sich unter diesen Versuchsbedingungen bei ihren Tänzen so, als ob sie Ausblick auf ein entsprechend großes Feld blauen Himmels im Zenit hätten.

• 2. Die Orientiertheit der Tänze konnte über die Streuung der Tanzwinkel (Richtungen der einzelnen Schwänzelläufe) quantitativ erfaßt werden. Nur im kurzwelligen Wellenlängen-Bereich bis etwa 430 nm konnten sich die Bienen nach der Polarisationsrichtung orientieren (Abb. 5). Je höher die Intensität des polarisierten Lichtes bei einer festgehaltenen Wellenlänge dieses Bereichs war, umso besser waren die Tänze ausgerichtet (Abb. 6, 7). Daraus ließ sich das Wirkungsspektrum der Polarisations-Wahrnehmung entnehmen (Abb. 8).

• 3. Ein Vergleich des Wirkungsspektrums mit einer Rhodopsin-Absorptions-Normkurve zeigt, daß die Polarisations-Wahrnehmung ein Empfindlichkeitsmaximum bei etwa 345 nm besitzt. Der Polarisationsempfänger im Bienenauge ist also ein Ultraviolett-Rezeptor. Die Ergebnisse unserer Experimente sind mit beiden Deutungen vereinbar; die erstaunlich hohe Empfindlichkeit spricht möglicherweise nicht zugunsten der ersten Hypothese.