2.1 Lauschen

beeobs146

Bee Observation 146
unser Programm 
zur Bienen-Forschung

Mikrofonkapselung
Audiodaten

2.1 Den Bienen lauschen

Projekttyp: Studie, rein privat

Beginn: Jun 2018 / Ende: Apr 2020

Motivation
Tonaufzeichnungen im Bienenstock und die Analyse der Audiodaten sollen perspektivisch dazu beitragen, den Zustand eines Bienenvolkes genauer beurteilen zu können. Künftig sollen die Erkenntnisse dabei unterstützen, die Häufigkeit oder die Intensität von Eingriffen in den Bienenstock zu reduzieren.
Mit den im vorangegangenen Projekt begonnen Mikrofonkapselungen und Tonaufnahmen möchte ich fortfahren, um dabei weitere Erfahrungen mit einem größeren und wertigeren Mikrofon zu sammeln.
Mit meinen Untersuchungen und Erfahrungen möchte ich dazu beitragen, dass durch eingesetzte Technik die Bienen schonender gehalten werden können.

Zielstellung
Optimierung der Kapselung für ein spezielles Mikrofon und Aufzeichnung von Tonaufnahmen in der Wabengasse. Daneben sollen verschiedene vorhandene Mikrofone zum Einsatz kommen und diverse Ereignisse und Situationen im Verlauf des Bienenjahres festgehalten werden. An ausgewählten Beispielen sollen erste Audioanalysen durchgeführt werden.

Inhalt
Die Kapselung für das spezielle Mikrofon und dessen Verkabelung orientiert sich an einer zuvor erprobten Kapselung für zwei baugleiche kostengünstige Mikrofone MicM und MicR und deren S-förmigem Träger (Foto 1). Mit diesen beiden Mikrofonen werden parallel zur Entwicklung der neuen Kapselung Tonaufnahmen im Brutraum aufgezeichnet.
Das größeres und wertigere Mikrofon hat einen Durchmesser von 10 mm und wird durch eine Kombination aus Holz, Kunststoff und Metall sehr kompakt gekapselt, so dass es gerade noch in die Wabengasse passt (Foto 2 und 3).
Nach Fertigstellung des Trägers und der Kapselung des wertigen Mikrofons MicN wird es während einer Durchsicht neben den beiden bereits vorhandenen (MicM und MicR) in dieselbe Wabengasse eingesetzt (Foto 4).
Mit den drei Mikrofonen werden ausschließlich Tonaufnahmen in der Wabengasse durchgeführt. Darüber hinaus werden noch Aufnahmen mit drei weiteren vorhandenen Mikrofonen im Boden durchgeführt. 
Fotos:
1 S-förmiger Träger mit zwei Mikrofonen im Einsatz
2 Neuer Mikrofonträger
3 Neue Mikrofonkapselung 
4 Drei Mikrofone in einer Wabengasse
Ergebnis
Die beiden kostengünstigen Mikrofone MicM und MicR waren, den Zeitraum aus dem vorangegangen Projekt eingeschlossen, gut 27 Monate in der Wabengasse eingesetzt. MicM, das mittig eingebaute Mikrofon, ist Anfang April 2019 ausgefallen. Mit dem Mikrofon MicR konnten am Rand der Wabengasse bis zur abschließenden Entnahme im März 2020 noch Tonaufnahmen aufgezeichnet werden. Es ist auch nach dem Ausbau noch voll funktionsfähig, ebenso wie der S-förmige Träger (Foto 5). Die Öffnungsschlitze der Mikrofonkapselung (Foto 6) waren über den gesamten Zeitraum zweimal gereinigt worden (im April und im Juli 2018). 
Das wertigere Mikrofon MicN war insgesamt 9 Monate unmittelbar neben MicM eingesetzt bevor es im April 2019 entnommen wurde. Die Trägerkonstruktion war bei einer Durchsicht, aufgrund der Verkittung, stark beschädigt worden (Foto 7). Das Mikrofon selbst ist voll funktionsfähig und dessen Schutzgitter ist nur wenig verkittet (Foto 8). Eine Reinigung war über den gesamten Zeitraum nicht erforderlich. 
Fotos:
5 S-förmiger Träger nach der Entnahme
6 „Solistin“ während der Reinigung der Öffnungsschlitze“
7 Gebrochener Mikrofonträger
8 Blick auf die Mikrofonspitze nach der Entnahme
Während der Projektlaufzeit wurden bis zum Frühjahr 2020 insgesamt 20 GB Tonaufnahmen aufgezeichnet. Das entspricht gut 150 Stunden. Die Tonaufnahmen wurden in 37 Serien erfasst und sind nach Ereignissen und Situationen im Bienenjahr in der nachfolgenden Tabelle gelistet.
Tabelle:
Ereignisse und Situationen im Bienenjahr
Die geplanten Audioanalysen von ausgewählten Beispielen habe ich vorerst aufgegeben. Zum einen sprengt dies aktuell den Rahmen meiner Möglichkeiten und zum anderen gibt es inzwischen von mehreren Anbietern Systeme mit Audiointerpretationen speziell für die Imkerei.
Was ich gelernt habe
Die von mir gewählte starre Kapselung und Positionierung der Mikrofone und deren Verkabelung stört die Bienen vergleichsweise weniger, als wackelnde bzw. leicht bewegliche Komponenten im Brutraum (siehe 1.1). Allerdings ist die Verkittung über Rahmen hinweg, wie bei meinen Trägerkonstruktionen, bei der imkerlichen Arbeit teilweise hinderlich. Insgesamt sollte die Kapselung eine hohe Stabilität aufweisen, um den Belastungen beim Ablösen von Verkittungen standhalten zu können. 
Das größere Mikrofon konnte zwar erfolgreich genutzt werden, aber generell sollten die im Bienenstock eingebauten Komponenten so klein wie möglich sein.
Was ich schon vorab beim Lauschen gelernt hatte
Wird der verklebte Deckel mit dem Stockmeißel zum Öffnen abgelöst, so ist üblicherweise ein kurzes Aufbrausen der Bienen zu hören. Muss zusätzlich noch eine festgeklebte Abdeckfolie entfernt werden, so wiederholt sich evtl. das Aufbrausen.
Im Hörbeispiel ist das Aufbrausen noch weitere viermal zu hören. Ursache ist das Schütteln der Abdeckfolie beim Abschlagen der Bienen.
Besonders auffällig - vor dem Öffnen der Beute ist das Summen deutlich lauter, als danach; trotz Aufbrausen.
mp3-Audiodatei: Beute öffnen
Rückblick und Ausblick
Wie schon bei den historischen Geräten, von Eddi Woods Anfang der 60-ziger Jahre (Apidictor – Electronic Listening Device For Bees), steht bis heute die frühzeitige und präzise Vorhersage „wann ein Schwarm abgeht“ im Vordergrund. In der aktuellen wissenschaftlichen Studie “The prediction of swarming in honeybee colonies using vibrational spetra” werden zwei Methoden vorgestellt, bei denen mit Hilfe eines piezoelektrischen Beschleunigungssensors der Schwarmzeitpunkt im Mittel 10 bzw. 22 Tage mit hoher Genauigkeit im Voraus ermittelt werden konnte.
Am Beispiel der Schwarmvorhersage sind wirtschaftliche Vorteile naheliegend, aber auch eine signifikante Reduzierung von Stress für die Bienen. 
Bei neueren minimalistischen Systemen zur Nutzung von Audiodaten in der Imkerei wird ein Smart Phone mit Mikrofon ans Flugloch gehalten. Eine App generiert dann innerhalb weniger Minuten Informationen über den Zustand des Bienenvolkes. Zum Leistungsvermögen dieser Systeme bzw. der Apps gibt es bisher keine aussagekräftigen Veröffentllichungen.
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