Schwärmende Bienen produzieren so viel Strom, dass sie das lokale Wetter beeinflussen können, wie neue Forschungsergebnisse nahelegen.
Der Befund, den Forscher durch Messung der elektrischen Felder um Honigbienen (Apis mellifera) Bienenstöcke, zeigt, dass Bienen so viel atmosphärische Elektrizität erzeugen können wie ein Gewitter. Dies kann eine wichtige Rolle dabei spielen, Staub zu lenken, um unvorhersehbare Wettermuster zu formen; und ihre Auswirkungen müssen möglicherweise sogar in zukünftige Klimamodelle einbezogen werden.
Die winzigen Körper von Insekten können bei der Nahrungssuche eine positive Ladung aufnehmen – entweder durch die Reibung von Luftmolekülen an ihren schnell schlagenden Flügeln (Honigbienen können mehr als 230 Mal pro Sekunde mit den Flügeln schlagen) oder durch das Landen auf elektrisch geladenen Oberflächen. Aber die Auswirkungen dieser winzigen Ladungen wurden bisher als gering angesehen. Jetzt, eine neue Studie, veröffentlicht am 24. Oktober in der Zeitschrift iSciencezeigt, dass Insekten eine schockierende Menge an Elektrizität erzeugen können.
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„Wir haben erst kürzlich entdeckt, dass Biologie und statische elektrische Felder eng miteinander verbunden sind und dass es viele unerwartete Verbindungen gibt, die über verschiedene räumliche Skalen hinweg bestehen können, von Mikroben im Boden und Pflanzen-Bestäuber-Interaktionen bis hin zu Insektenschwärmen und dem globalen Stromkreis.“ erster Autor Ellard-Jagdein Biologe an der University of Bristol, sagte Live Science.
Statische Elektrizität entsteht, wenn die mikroskopisch kleinen Unebenheiten und Vertiefungen auf zwei Oberflächen aneinander reiben und Reibung verursachen. Dies bewirkt, dass negativ geladene Elektronen von einer Oberfläche zur anderen springen, wobei eine Oberfläche positiv geladen wird, während die andere Oberfläche negativ geladen wird. Die Übertragung über die beiden ionisierten Oberflächen baut eine Spannungsdifferenz oder einen Potentialgradienten auf, über den die Ladungen springen können.
Dieser elektrostatische Potentialgradient – der Ihnen einen Schock versetzen kann, wenn Sie einen Türknauf berühren, nachdem Sie über einen Teppich gegangen sind – kann auch Blitze durch die Reibung von Eisklumpen in Wolken aufladen; Der Legende nach war dieses Phänomen demonstriert von Benjamin Franklin als er und sein Sohn während eines Gewitters einen Drachen flogen und bemerkten, dass die nasse Schnur des Drachens Funken von der Sturmwolke zu einem Schlüssel leitete, der an seinem Ende befestigt war.
Elektrostatische Effekte treten überall in der Insektenwelt auf; Sie ermöglichen es Bienen, Pollen anzuziehen, und helfen Spinnen, negativ geladene Netze zu spinnen, die die positiv geladenen Körper ihrer Beute anziehen und umgarnen.
Um zu testen, ob Honigbienen beträchtliche Veränderungen im elektrischen Feld unserer Atmosphäre hervorrufen, platzierten die Forscher einen elektrischen Feldmonitor und eine Kamera in der Nähe des Standorts mehrerer Honigbienenkolonien. In den 3 Minuten, in denen die Insekten in die Luft strömten, stellten die Forscher fest, dass der Potentialgradient über den Bienenstöcken auf 100 Volt pro Meter anstieg. Bei anderen Schwarmereignissen maßen die Wissenschaftler den Effekt von bis zu 1.000 Volt pro Meter, wodurch die Ladungsdichte eines großen Honigbienenschwarms etwa sechsmal höher war als bei elektrifizierten Staubstürmen und achtmal höher als bei einer Sturmwolke.
Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass dichtere Insektenwolken größere elektrische Felder bedeuteten – eine Beobachtung, die es ihnen ermöglichte, andere schwärmende Insekten wie Heuschrecken und Schmetterlinge zu modellieren.
Heuschrecken schwärmen oft zu „biblischen Maßstäben“, sagten die Wissenschaftler, wobei sie dicke Wolken mit einer Größe von 460 Quadratmeilen (1.191 Quadratkilometern) erzeugen und bis zu 80 Millionen Heuschrecken auf weniger als einer halben Quadratmeile (1,3 Quadratkilometer) packen. Das Modell der Forscher sagte voraus, dass die Wirkung von Heuschreckenschwärmen auf das atmosphärische elektrische Feld atemberaubend war und elektrische Ladungsdichten erzeugte, die denen von Gewittern ähnelten.
Die Forscher sagen, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Insekten selbst Stürme erzeugen, aber selbst wenn potenzielle Gradienten nicht die Bedingungen erfüllen, um Blitze zu erzeugen, können sie dennoch andere Auswirkungen auf das Wetter haben. Elektrische Felder in der Atmosphäre können Staub- und Schadstoffpartikel ionisieren und ihre Bewegung auf unvorhersehbare Weise verändern. Da Staub Sonnenlicht streuen kann, ist es wichtig zu wissen, wie er sich bewegt und wo er sich niederlässt, um das Klima einer Region zu verstehen.
„Interdisziplinarität ist hier wertvoll – elektrische Ladung kann scheinen, als würde sie nur in der Physik leben, aber es ist wichtig zu wissen, wie bewusst die gesamte Natur der Elektrizität in der Atmosphäre ist“, sagte Hunting. „Wenn man breiter denkt, könnte die Verknüpfung von Biologie und Physik bei vielen rätselhaften Problemen helfen, beispielsweise warum große Staubpartikel so weit von der Sahara entfernt gefunden werden.“