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Der Einfluß des Erdmagnetfeldes auf die Schwereorientierung der Honigbiene (Apis mellifica)

The effect of the earth's magnetic field on gravity orientation in the honey bee (Apis mellifica)

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Summary

The misdirection (“Mißweisung”) which indicates a definite direction in the bee's dance is correlated to daily variations of the total intensity (ΔF) of the earth's magnetic field (EMF). It depends on the orientation of the dancing place with regard to the EMF coordinates. The distance of the feeding place, however, is insignificant. There exists a positive correlation between the efficiency ofΔF and a progressive tilting of the comb toward the horizontal position. No difference is observed in the intensity and exactness of the bees' dancing whether they are dancing on the lower side of the oblique comb in a somewhat ‘hanging’ attitude or on the upper side. The efficiency ofΔF is comparable on both sides of the comb. Bees dancing on a horizontal comb orient primarily to the main first-order directions of the EMF and, to a lesser extent, to the second-order directions regardless of the direction of the feeding place.

The vector of the permanent EMF is without significance. The only important factors are the dynamic variation of field intensity and the position of the comb in relation to the EMF coordinates. The phenomenon of misdirection is described in terms of a mathematicophysical equation which fits misdirection for variable positions of the comb. Misdirection is characterized as a phenomenon of hysteresis.

Compensation of the EMF turns the misdirection to zero. It becomes more prominent, however, following amplification of natural field strength or may be altered by artificial magnetic fields. The upper limit of physiologic efficiency is an amplification factor of about 5 to 8 compared to natural field strength. Fields of alternating current differing as to frequency, type of oscillation, and direction of the vector prove ineffective in this respect. Nothing is yet known about the mechanism of reception. From the results presented, paramagnetic effects are discussed.

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Literatur

  • Autrum, H.: Über Energie- und Zeitgrenzen der Sinnesempfindungen. Naturwissenschaften35, 361–369 (1948)

    Google Scholar 

  • Barnothy, M.F.: Biological effects of magnetic fields. New York: Plenum Press 1964

    Google Scholar 

  • Barnothy, M.F.: Biological effects of magnetic fields. Vol. 2. New York: Plenum Press 1969

    Google Scholar 

  • Becker, G.: Reaktion von Insekten auf Magnetfelder, elektrische Felder und atmospherics. Z. ang. Ent.54, 75–88 (1964)

    Google Scholar 

  • Becker, G.: Zur Magnetfeld-Orientierung von Dipteren. Z. vergl. Physiol.51, 135–150 (1965)

    Google Scholar 

  • Becker, G.: Magnetfeld-Einfluß auf die Galeriebau-Richtung bei Termiten. Naturwissenschaften58, 60 (1971)

    Google Scholar 

  • Becker, G.: Reaction of termites to weak alternating magnetic fields. Naturwissenschaften63, 201–202 (1976)

    Google Scholar 

  • Becker, G., Speck, U.: Untersuchung über die Magnetfeld-Orientierung von Dipteren. Z. vergl. Physiol.49, 301–340 (1964)

    Google Scholar 

  • Becker, R., Döring, W.: Ferromagnetismus. Berlin: Springer 1939

    Google Scholar 

  • Bergmann, L., Schaefer, C.L.: Eehrbuch der Experimentalphysik Bd. II.Elektrizität und Magnetismus. Berlin, New York: Walter de Gruyter 1971

    Google Scholar 

  • Blake, T.D., Haynes, I.M.: Contact-angle hysteresis. In: Progress in surface and membrane science, Vol. 6 (eds. Y.F. Danielli, M.D. Rosenberg, D.A. Cadenhead), pp. 125–138. New York-London: Acad. Press 1973

    Google Scholar 

  • Bronstein, I.N., Semendjajew, K.A.: Taschenbuch der Mathematik. Zürich u. Frankfurt/M.: Harri Deutsch 1971

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr.: Effects and after-affects on planarians of reversals of the horizontal magnetic vector. Nature209, 533–535 (1966)

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr., Barnwell, F.H., Webb, H.M.: Adaptation of the magnetoreceptive mechanism of mud-snail to geomagnetic strength. Biol. Bull.127, 221–231 (1964b)

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr., Bennet, F.M., Barnwell, F.H.: A diurnal rhythm in response of the snailIlyanassa to imposed magnetic fields. Biol. Bull.117, 405–406 (1959)

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr., Bennet, M.F., Webb, H.M.: A magnetic compass response of an organism. Biol. Bull.119, 65–74 (1960)

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr., Park, Y.H.: Duration of an after-effect in planarian following a reserved horizontal magnetic vector. Biol. Bull.128, 347–355 (1965)

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr., Park, Y.H.: Association-formation between photic and subtle geophysical stimulus patterns — a new biological concept. Biol. Bull.132, 311–319 (1967)

    Google Scholar 

  • Brown, F.A. jr., Webb, H.M., Barnwell, F.H.: A compass directional phenomenon in mud-snails and its relation to magnetism. Biol. Bull.127, 206–220 (1964a)

    Google Scholar 

  • Cohen, D.: Magnetic fields around the torso: production by electrical activity of the human heart. Science156, 652–654 (1967)

    Google Scholar 

  • Cohen, D.: Magnetoencephalography: Evidence of magnetic fields produced by alpha-rhythm currents. Science161, 784–786 (1968)

    Google Scholar 

  • Cohen, D.: Magnetoencephalography: Detection of the brain's electrical activity with a superconducting magnetometer. Science175, 644–666 (1972)

    Google Scholar 

  • Cohen, D., Gilver, E.: Magnetomyography: Magnetic fields around the human body produced by skeletal muscles. Appl. Phys. Lett.21, 114–116 (1972)

    Google Scholar 

  • Cohen, D., McCaughan, D.: Magnetocardiograms and their variations over the chest in normal subjects. Amer. J. Cardiol.29, 678–685 (1972)

    Google Scholar 

  • Frisch, K. von: Tanzsprache und Orientierung der Bienen. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1965

    Google Scholar 

  • Frisch, K. von, Lindauer, M.: Über die „Mißweisung“ bei den richtungsweisenden Tänzen der Bienen. Naturwissenschaften48, 585–594 (1961)

    Google Scholar 

  • Gaffal, K.P., Hansen, K.: Mechanorezeptive Strukturen der antennalen Haarsensillen der BaumwollwanzeDysdercus intermedius Dist. Z. Zellforsch.132, 79–94 (1972)

    Google Scholar 

  • Hemmerich, P.: Die Bedeutung freier Radikale in der Biologie. Umschau72, 56–59 (1972)

    Google Scholar 

  • Jander, R.: Die optische Richtungsorientierung der roten Waldameise (Formica rufa L.). Z. vergl. Physiol.40, 162–238 (1957)

    Google Scholar 

  • Jander, R.: Menotaxis und Winkeltransponieren bei Köcherfliegen (Trichoptera). Z. vergl. Physiol.43, 680–686 (1960)

    Google Scholar 

  • Jander, R.: Grundleistung der Licht- und Schwereorientierung von Insekten. Z. vergl. Physiol.47, 381–430 (1963)

    Google Scholar 

  • Keeton, W.T.: Effects of magnets on pigeon homing. In: Animal orientation and navigation. NASA SP-262 (eds. S.R. Galler, K. Schmidt-Koenig, G.J. Jacobs, R.E. Belleville), pp. 579–594. Washington, D.C.: U.S. Govt. Printing Office 1972

    Google Scholar 

  • Keeton, W.T.: The mystery of pigeon homing. Sci. Amer.231, 96–107 (1974)

    Google Scholar 

  • Keeton, W.T., Larkin, T.S., Windsor, D.M.: Normal fluctuations in the earth's magnetic field influence pigeon orientation. J. comp. Physiol.95, 95–103 (1974)

    Google Scholar 

  • Kilbert, K.: Dissertation, Würzburg, 1977

  • Kneller, E.: Ferromagnetismus. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1962

    Google Scholar 

  • Kreithen, M.L., Keeton, W.T.: Attempts to condition homing pigeons to magnetic stimuli. J. comp. Physiol.91, 355–362 (1974)

    Google Scholar 

  • Lindauer, M.: Über die Verständigung bei indischen Bienen. Z. vergl. Physiol.38, 521–557 (1956)

    Google Scholar 

  • Lindauer, M.: Kompaßorientierung. Ergebn. Biol.26, 158–181 (1963)

    Google Scholar 

  • Lindauer, M., Martin, H.: Die Schwereorientierung der Bienen unter dem Einfluß des Erdmagnetfeldes. Z. vergl. Physiol.60, 219–243 (1968)

    Google Scholar 

  • Lindauer, M., Martin, H.: Einfluß des Erdmagnetfeldes auf die schwereorientierte Richtungsweisung der Honigbiene. In: Bericht über die Forschungsarbeit im Jahre 1970 des Sonderforschungsbereichs 45

  • Lindauer, M., Martin, H.: Magnetic effect on dancing bees. In: Animal orientation and navigation. NASA SP-262, (eds. S.R. Galler, K. Schmidt-Koenig, G.J. Jacobs, R.E. Belleville) pp. 559–567. Washington, D.C.: U.S. Govt. Printing Office 1972

    Google Scholar 

  • Markl, H.: Borstenfelder an den Gelenken als Schweresinnesorgane bei Ameisen und anderen Hymenopteren. Z. vergl. Physiol.45, 475–569 (1962)

    Google Scholar 

  • Markl, H.: Geomenotaktische Fehlorientierung beiFormica polyctena Förster. Z. vergl. Physiol.48, 552–586 (1964)

    Google Scholar 

  • Markl, H.: Schwerkraftdressuren an Honigbienen. I. Die geomenotaktische Fehlorientierung. Z. vergl. Physiol.53, 328–352 (1966a)

    Google Scholar 

  • Markl, H.: Schwerkraftdressuren an Honigbienen. II. Die Rolle der schwererezeptorischen Borstenfelder verschiedener Gelenke für die Schwerekompaßorientierung. Z. vergl. Physiol.53, 353–371 (1966b)

    Google Scholar 

  • Martin, H., Lindauer, M.: Orientierung im Erdmagnetfeld. Fortschr. Zool.21, 211–228 (1973)

    Google Scholar 

  • Martin, H., Lindauer, M.: Der Einfluß des Erdmagnetfeldes auf die Tanzlaute und die Entfernungsweisung bei der Honigbiene (Apis mellifica). (in Vorbereitung)

  • Piruzjan, L.A., Barsegjan, L.Ch., Čibrikin, V.M.: Die Änderung der Konzentration freier Radikale (FR) in den Organen von Mäusen nach Einwirkung eines magnetischen Gleichfeldes (MGF). Jenaer Rundschau5, 278–281 (1973)

    Google Scholar 

  • Russo, F., Caldwell, W.E.: Biomagnetic phenomena: Some implications for behavioral and neurophysiological sciences. Genet. Psychol. Monogr.84, 177–243 (1971)

    Google Scholar 

  • Schneider, F.: Ultraoptische Orientierung des Maikäfers (Melolontha vulgaris F.) in künstlichen elektrischen und magnetischen Feldern. Ergebn. Biol.26, 147–157 (1963)

    Google Scholar 

  • Schneider, F.: Der experimentelle Nachweis magnetischer, elektrischer und anderer ultraoptischer Informationen. Z. ang. Ent.77, 225–236 (1975a)

    Google Scholar 

  • Schneider, F.: Gibt es sinnesphysiologisch wirksame Gravitationswellen? — Ein Problem der ultraoptischen Orientierung. Vierteljahresschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich120, 33–79 (1975b)

    Google Scholar 

  • Smith, D.E.: Biological effects of magnetic fields. A bibliography. Varian Associates, Analytical Instrument Division, 611 Hansen Way, Palo Alto, California 1970

    Google Scholar 

  • Thurm, U.: Die Beziehungen zwischen mechanischen Reizgrößen und stationären Erregungszuständen bei Borstenfeld-Sensillen von Bienen. Z. vergl. Physiol.46, 351–382 (1963)

    Google Scholar 

  • Thurm, U.: An insect mechanoreceptor. Part I: Fine structure and adequate stimulus. Cold Spr. Harb. Symp. quant. Biol.30, 75–82 (1965)

    Google Scholar 

  • Walcott, Ch., Green, R.P.: Orientation of homing pigeons altered by a change in the direction of an applied magnetic field. Science184, 180–182 (1974)

    Google Scholar 

  • Weiter, J.J., Finch, E.D.: Paramagnetic species in cataractous human lens. Nature254, 536–537 (1975)

    Google Scholar 

  • Wiltschko, W.: Über den Einfluß statischer Magnetfelder auf die Zugorientierung der Rotkehlchen (Erithacus rubecula). Z. Tierpsychol.25, 537–558 (1968)

    Google Scholar 

  • Wiltschko, W., Höck, H., Merkel, F.W.: Outdoor experiments with migrating European Robins in artificial magnetic fields. Z. Tierpsychol.29, 409–415 (1971)

    Google Scholar 

  • Wiltschko, W., Wiltschko, R.: Magnetic compass of European Robins. Science176, 62–64 (1972)

    Google Scholar 

  • Wiltschko, W., Wiltschko, R.: The interaction of stars and magnetic field in the orientation system of night migrating birds. I. Autumn experiments with European Warblers (gen.Sylvia). Z. Tierpsychol.37, 337–355 (1975a)

    Google Scholar 

  • Wiltschko, W., Wiltschko, R.: The interaction of stars and magnetic field in the orientation system of night migrating birds. II. Spring experiments with European Robins (Erithacus rubecula). Z. Tierpsychol.39, 265–282 (1975b)

    Google Scholar 

  • Wiltschko, W., Wiltschko, R.: Interrelation of magnetic compass and star orientation in nightmigrating birds. J. comp. Physiol.109, 91–99 (1976)

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Zoologisches Institut II der Universität Würzburg, Röntgenring 10, D-8700, Würzburg, Bundesrepublik Deutschland

    Hermann Martin & Martin Lindauer

Authors
  1. Hermann Martin
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  2. Martin Lindauer
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Professor K. v. Frisch zum 90. Geburtstag gewidmet

Mit Unterstützung der Akademie der Wissenschaften und der Literatur zu Mainz, der Stiftung Volkswagenwerk und der Deutschen Forschungsgemeinschaft

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Martin, H., Lindauer, M. Der Einfluß des Erdmagnetfeldes auf die Schwereorientierung der Honigbiene (Apis mellifica). J. Comp. Physiol. 122, 145–187 (1977). https://doi.org/10.1007/BF00611888

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