Wespen meten de zonnestand.
De Oriëntaalse hoornaar (Vespa orientalis) meet de zonnestand en leidt de kompasrichtingen af op een manier die verrassend veel lijkt op de kunsten van de navigator met zijn sextant. Dat stelt de KNO-arts Eyal Rosenzweig, werkzaam aan de Universiteit van Tel Aviv.
Nadat de kennelijk niet aan wespenvrees lijdende Rosenzweig in contact werd gebracht met de Israëlische wespenonderzoeker prof Jacob Ishay, besloot hij – geheel in zijn vrije tijd en onbezoldigd – een promotieonderzoek te wijden aan de vijf centimeter grote hoornaar. De twee maakten dankbaar gebruik van de contacten die Ishay heeft met de afdeling Medische Elektronenmicroscopie van de Rijksuniversiteit Groningen. Rosenzweig promoveerde onlangs in Groningen op de hoornaars.
Werksterhoornaars op zoek naar voedsel ondernemen kilometerslange vluchten. Hoewel de insecten soms urenlang vliegen en veelvuldig van koers wisselen, weten ze feilloos de weg naar huis, zelfs tot ver in de avondschemering. De facetogen van insecten, aan weerskanten van de kop, zijn niet goed geschikt voor het waarnemen van zwak licht. De hoornaar vormt daarop geen uitzondering. Zijn relatief grote facetogen verklaren zeker niet zijn uitstekende oriëntatievermogen in de avondschemering. Rosenzweig richtte zijn aandacht op de zogeheten schijnogen of ocelli, die zich op de kop van de hoornaar tussen de facetogen bevinden. De hoornaar bezit er drie, gelegen op een piramidevormige verhoging van de kruin.
De ocelli zijn altijd afgedaan als primitieve, nauwelijks functionele voorlopers van facetogen. Rosenzweig onderzocht dat door de schijnogen van de hoornaars met Tippex correctievloeistof aan te tippen. Het richtingsgevoel van de betippexte wespen bleek op slag verminderd. Bovendien waagden ze zich niet meer in de schemering. Rosenzweig: “Met zijn schijnogen wint de hoornaar een paar uur foerageertijd in de schemering, aan het begin en eind van de dag.”
Een tweede, spectaculaire vondst volgde toen de Israëliër samen met de Groningse specialist elektronenmicroscopie Han van der Want de ocelli op de hoornaarkop in detail bestudeerde. Van der Want maakte opnamen met een scanning-elektronenmicroscoop. En passant ontdekten beide onderzoekers een nieuw orgaan, gelegen aan de binnenkant van de kop, dat gevoelig is voor zwaartekracht. Het orgaan van Ishay – Rosenzweig vernoemde het naar zijn Israëlische promotor Jacob Ishay – is een complexe structuur van pezen, gewichtjes en vloeistofkanalen. Het is rijkelijk voorzien van trilharen, die zeer gevoelig zijn voor beweging. Daarmee kan de hoornaar de richting van de zwaartekracht bepalen. “De werking is te vergelijken met de halfcirkelvormige kanalen in ons binnenoor. Ook die voelen de zwaartekracht doordat gewichtjes tegen zenuwen duwen of eraan trekken”, zegt Rosenzweig. Het orgaan van Ishay zou bij de navigatie een rol spelen doordat het de hoornaar vertelt welke richting de verticaal is.
De drie schijnogen, gelegen op een karakteristieke, piramidevormige verhoging op de kop van de hoornaar, maken volgens Rosenzweig samen met het zwaartekrachtsorgaan dat het insect nauwkeurig kan navigeren. Het orgaan van Ishay is als het ware een waterpas, waarmee het insect zijn kop precies horizontaal kan houden. Met de drie ocelli, bovenop de kop, zou het dan de hoogte van de zonnestand bepalen, zoals een zeevaarder die een zonnetje schiet met een sextant. De Israëliërs, Rosenzweig en zijn promotor Ishay, claimen dat ze hiermee het navigatiemechanisme van de hoornaar hebben opgehelderd. Rosenzweig denkt dat de plaatsing en oriëntatie van de schijnogen daarvoor verantwoordelijk zijn. Zolang de zon hoog genoeg staat, vangen de ocelli – elk aan hun eigen zijde van de piramide – een beeld van de zon. Rosenzweig: “Door de panoramapiramide ziet elk ocellum het zonnebeeld op een andere plaats. Door die drie beelden samen te voegen, leidt de hoornaar af waar de zon zich aan de hemel bevindt. Veldproeven ondersteunen onze theorie. Bij het verlaten van het nest voeren hoornaars zonder uitzondering een cirkelende vlucht uit. Door de veranderende beelden die de hoornaar tijdens het beschrijven van een horizontale cirkel via de ocelli ontvangt, bepaalt hij de plaats van het nest. Tijdens zijn vlucht gebruikt hij vervolgens de zonnestandmeting en de informatie over de verticale richting uit het Ishay-orgaan om de kompasrichtingen te bepalen. Omdat hij daarmee de weg terug naar het nest weet, verdwaalt hij niet. Theoretisch is het zelfs mogelijk dat hoornaars de tijd van de dag kunnen bepalen.”
Rosenzweigs ontdekkingen werpen een heel nieuw licht op het oriëntatievermogen van de hoornaars, maar zijn verklaring is speculatief. In zijn proefschrift slaagt hij er niet in duidelijk te maken hoe het mechanisme van die navigatie precies in zijn werk gaat. De vergelijking met de sextant lijkt niet helemaal op te gaan. De zeevaarder heeft immers een tabel met gegevens nodig om met een sextant zijn positie te bepalen, en het lijkt toch sterk dat een hoornaar daarover beschikt. De Groningers zijn dan ook sceptisch over de Israëlische theorie. Elektronenmicroscopist Van der Want: “Ik vind het een boeiende speculatie. Het is mij niet helemaal duidelijk hoe Rosenzweig die navigatie verklaart. In principe lijkt het me niet onmogelijk dat de hoornaar het op deze manier doet, maar om dat wetenschappelijk hard te maken ben je wel een paar proefschriften verder. Er zijn duidelijk meer experimenten nodig.” aldus het verslag.