Bumblebees forage in complex and variable environments, where they must choose among countless flowers that differ in cues and rewards. Although their decisions are often described as rational and efficient, bees frequently face uncertainty and limited information. In such conditions, they may rely on heuristics: simple rules of thumb that help them make good-enough choices under constraints. ...
Abstract (English)
Bumblebees forage in complex and variable environments, where they must choose among countless flowers that differ in cues and rewards. Although their decisions are often described as rational and efficient, bees frequently face uncertainty and limited information. In such conditions, they may rely on heuristics: simple rules of thumb that help them make good-enough choices under constraints. These shortcuts, however, can give rise to cognitive biases, which are systematic distortions in how options are perceived and evaluated. As a result, bees may make suboptimal or “irrational” decisions that deviate from the predictions of classical economic models. This thesis investigates how individual Bombus terrestris foragers perceive and evaluate flowers, and whether their choices are shaped by cognitive biases.
We first examined how individual foraging behaviours emerged. In chapter 1, bees varied in how selective they were toward the sucrose concentration of flower rewards, and in the trade-offs they used to optimise foraging. These differences were shaped by early experiences and environmental conditions. In chapter 2, we asked whether bees’ flower choices were influenced by variability in a neutral cue, focusing on floral scent. Bees showed no preference between flowers with consistent versus variable scent profiles, suggesting that scent variability alone did not strongly influence decision-making. Building on this, chapters 3 and 4 explored whether cognitive biases affected how bees perceived flower value. In chapter 3, we tested the peak-end effect, where a disappointing final reward may reduce the perceived value of an otherwise rewarding flower option. Bees showed no clear peak-end effect but still did not prefer the flower with the highest total reward, likely due to an incentive contrast effect. In chapter 4, we tested the decoy effect, where unrewarding flowers may increase the appeal of neighbouring flowers by contrast. Bees showed no such effect, foraging equally from rewarding flowers and quickly learning to avoid unrewarding ones. In chapter 5, we developed and tested a robotic flower system designed to automate foraging experiments. Bees successfully used the system, demonstrating its potential for high-resolution testing of decision-making and cognitive biases in insect foraging.
Taken together, these findings offer new insight into how individual bumblebees perceive, evaluate, and choose flowers. Across experiments, bees’ decisions reflected context-dependent value perception, influenced by prior experience, environmental conditions, and the available flower options. They also highlight the bounded rationality of bees: individuals relied on simplified decision rules shaped by cognitive and environmental constraints, often deviating from strict economic rationality.
Translation of the abstract (German)
Hummeln sammeln in komplexen und variablen Umgebungen, in denen sie aus unzähligen Blüten wählen müssen, die sich in ihren Signalen und Belohnungen unterscheiden. Obwohl ihre Entscheidungen oft als rational und effizient beschrieben werden, stehen sie häufig vor Unsicherheit und begrenzten Informationen. Unter solchen Bedingungen greifen Hummeln möglicherweise auf Heuristiken zurück – einfache ...
Translation of the abstract (German)
Hummeln sammeln in komplexen und variablen Umgebungen, in denen sie aus unzähligen Blüten wählen müssen, die sich in ihren Signalen und Belohnungen unterscheiden. Obwohl ihre Entscheidungen oft als rational und effizient beschrieben werden, stehen sie häufig vor Unsicherheit und begrenzten Informationen. Unter solchen Bedingungen greifen Hummeln möglicherweise auf Heuristiken zurück – einfache Faustregeln, die ihnen helfen, unter Einschränkungen „gut genug“ zu entscheiden. Diese Abkürzungen können jedoch zu kognitiven Verzerrungen führen – systematischen Verzerrungen in der Wahrnehmung und Bewertung von Optionen. Dadurch können Hummeln suboptimale oder „irrationale“ Entscheidungen treffen, die von den Vorhersagen klassischer ökonomischer Modelle abweichen. Diese Dissertation untersucht, wie einzelne Bombus terrestris-Sammelbienen Blüten wahrnehmen und bewerten und ob ihre Entscheidungen von kognitiven Verzerrungen beeinflusst werden.
Zunächst wurde untersucht, wie individuelle Sammelverhaltensweisen entstehen. In Kapitel 1 unterschieden sich die Hummeln darin, wie wählerisch sie gegenüber der Zuckerkonzentration der Blütenbelohnungen waren und welche Kompromisse sie beim Optimieren ihrer Sammelstrategie eingingen. Diese Unterschiede wurden durch frühe Erfahrungen und Umweltbedingungen geprägt. In Kapitel 2 wurde geprüft, ob die Blütenwahl der Hummeln durch Variabilität in einem neutralen Signal – dem Blütenduft – beeinflusst wurde. Die Hummeln zeigten keine Präferenz zwischen Blüten mit konstantem oder variablem Duftprofil, was darauf hindeutet, dass Duftvariabilität allein die Entscheidungsfindung nicht stark beeinflusst. Aufbauend darauf untersuchten Kapitel 3 und 4, ob kognitive Verzerrungen die Wahrnehmung des Blütenwerts beeinflussten. Kapitel 3 testete den Peak-End-Effekt, bei dem eine enttäuschende letzte Belohnung den Gesamtwert einer ansonsten lohnenden Blüte mindern kann. Die Hummeln zeigten keinen klaren Peak-End-Effekt, bevorzugten jedoch auch nicht die Blüte mit der höchsten Gesamtbelohnung – wahrscheinlich aufgrund eines Anreizkontrasteffekts. In Kapitel 4 wurde der Decoy-Effekt getestet, bei dem unattraktive oder unrewardierende Blüten den Reiz benachbarter Blüten durch Kontrast erhöhen können. Ein solcher Effekt wurde nicht gefunden: Die Hummeln sammelten gleichmäßig von belohnenden Blüten und lernten schnell, unrewardierende zu vermeiden. In Kapitel 5 wurde ein robotisches Blütensystem entwickelt und getestet, das die Durchführung von Sammelversuchen automatisiert. Die Hummeln nutzten das System erfolgreich, was sein Potenzial für hochauflösende Untersuchungen von Entscheidungsfindung und kognitiven Verzerrungen im Insektenverhalten zeigt.
Zusammengefasst liefern diese Ergebnisse neue Einblicke darin, wie einzelne Hummeln Blüten wahrnehmen, bewerten und auswählen. Über alle Experimente hinweg spiegelten die Entscheidungen der Hummeln eine kontextabhängige Wertwahrnehmung wider, die von früheren Erfahrungen, Umweltbedingungen und den verfügbaren Blütenoptionen beeinflusst wurde. Zudem verdeutlichen sie die begrenzte Rationalität der Hummeln: Individuen stützten sich auf vereinfachte Entscheidungsregeln, die durch kognitive und ökologische Beschränkungen geformt wurden – und wichen dabei oft von strenger ökonomischer Rationalität ab.
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