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Ohne Temperatursprung kein Honig

Honigbienen bauen ihre Waben in einer derart exakten Geometrie, dass ihnen früher eine mathematische Begabung zugesprochen wurde. Rätselhaft aber blieb lange, wie die exakte Geometrie der Zellen zu Stande kommt. 2004 sind Würzburger Forscher dem Geheimnis der Bienenwaben auf die Spur gekommen.

Bienen sind zwar keine genialen Architekten, verwenden für ihre Bauten dafür aber einen genialen Baustoff, nämlich ihr eigenes Wachs, das sie in speziellen Drüsen am Hinterleib produzieren. Aus den Wachsdrüsen schwitzen sie das Wachs als dünne Plättchen aus. Ein Wachsplättchen wiegt etwa 0,8 Milligramm, so dass für ein Kilogramm Bienenwachs rund 1,25 Millionen Plättchen erforderlich sind. Wachs wird jedoch nur im Frühjahr von April bis Juli erzeugt, wenn ein gutes Nektarangebot herrscht. Dann können mehrere Waben innerhalb einer Woche entstehen. Die Waben der Honigbienen setzen sich aus perfekt gleichmäßigen sechseckigen Zellen zusammen. Hier lagern sie ihre Nahrung, Honig oder Pollen, und ziehen ihre Brut groß. Die Zellenwände sind nur 70 tausendstel Millimeter dick.

Bei der Erforschung dieser Bauleistung waren bisher hauptsächlich Erkenntnisse über die Sinnesorgane der Bienen ans Licht gekommen. So fand man zum Beispiel heraus, dass die Fühler der Bienen wichtige Messinstrumente sind, mit denen die exakte Dicke der Zellwände festgestellt wird.

Eine relativ neue Entdeckung ist, dass die Bienen die Waben nicht direkt sechseckig bauen, sondern als Schablone für normale Zellen ihren Körper verwenden. Diese Zellen sind demnach erst einmal rund. Erst durch ein Erwärmen des Wachses auf knapp 40 °C entsteht dann die sechseckige Form. Verantwortlich hierfür sind so genannte Sprungtemperaturen des Bienenwachses bei 25 °C und 40 °C, die einen Übergangsbereich der Molekülanordnung zwischen kristallin und amorph kennzeichnen. In der Kristallzucht werden ganz ähnliche Prozesse mit Systemen von Huber realisiert. Durch stufenweises exaktes Temperieren entstehen so z.B. besonders reine Kristalle, die unter anderem in der präparativen Chemie von großer Bedeutung sind. Außerdem spielt der physikalische Effekt der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten eine wichtige Rolle. Dieser führt bei Grenzflächen zu einer absolut planen Struktur mit einer konstanten Wanddicke.

Dieses Phänomen lässt sich ganz einfach simulieren, indem runde Zylinder aus dünnem Wachs miteinander in Kontakt gebracht und anschließend erwärmt werden. Es entsteht dann ganz von alleine das regelmäßige Sechseckmuster, wie wir es in der Bienenwabe finden. Die Honigbienen machen sich also genauso wie die Menschen physikalische Prinzipien zu Nutze.