Ameisen im Rückwärtsgang

Eine Wüstenameise zerrt eine Spinne zum Nest. Credit: Universität Ulm

"Diese dicke Spinne muss zum Nest!" Schwere Lasten zerren Wüstenameisen im Rückwärtsgang in den Bau. Wie die kleinen Insekten das schaffen und sich "verkehrt herum" orientieren, haben nun Biologen der Universität Ulm aufgedeckt. Die raffinierten Strategien der Krabbler sind dabei nicht nur aus biologischer Sicht interessant, sondern auch für die Entwicklung von Robotern.

Im Nest wartet stets die hungrige Sippe auf Nachschub: Die Kundschafter der in den der tunesischen Salztonebenen lebenden Wüstenameisenart Cataglyphis fortis durchstöbern deshalb fleißig das Reich ihrer Kolonie auf der Suche nach Futter. Haben sie etwas Nahrhaftes entdeckt, schleppen sie es auf direktem Weg zurück zum Bau. Bis zum Zehnfachen ihres Eigengewichtes können sie mit ihren klauenartigen Mundwerkzeugen dabei transportieren. Sind die Lasten allerdings besonders schwer, zerren sie diese im Rückwärtsgang. Die Forscher untersuchten zunächst anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, wie die Tiere bei diesen Schwertransporten ihre Beine koordinieren.

"Flexibler Allrad-Antrieb"

Es zeigte sich: Rückwärts schalten die Ameisen auf eine Gangart um, bei der mehr der sechs Beine am Boden sind als beim Vorwärtsgang."Die Ameise hat beim Lastentransport im Rückwärtsgang meistens mehr als vier Beine am Boden, was sicherlich die Stabilität des Ameisenkörpers und damit auch die Kraftübertragung beim Schleppvorgang erhöht", sagt Matthias Wittlinger von der Universität Ulm. "Sie benutzen eine Art flexiblen Allrad-Antrieb", so der Biologe. Dabei ist die Beinkoordination den Beobachtungen zufolge völlig variabel und jedes Bein wird einzeln gesteuert. Dies erscheint überraschend, wie Co-Autorin Kollegin Sarah Pfeffer erklärt: "Normalerweise zeigen Insekten eine strikte Kopplung von Beinbewegungen. Bei den vorwärtslaufenden Ameisen sind das Vorder- und Hinterbein der einen Seite neurologisch mit dem Mittelbein der anderen Seite verbunden".

Wie sich die Ameisen bei der rückwärtigen Schlepperei orientieren, untersuchten die Biologen durch ein cleveres Experiment: Nachdem die Ameisen an einer Futterstelle ihre Ladung in Empfang genommen hatten, wurden sie auf ein Versuchsfeld mit Gitterfeldlinien gesetzt. So konnten die Forscher die Bewegungen der Tiere genau aufzeichnen und die visuellen Protokolle später im Labor digitalisieren und auswerten. Je nach Größe ihrer Last liefen die Ameisen erwartungsgemäß vorwärts oder rückwärts. Dabei zeigte sich zunächst grundsätzlich, dass die Krabbler sowohl beim Vorwärtslaufen als auch im Rückwärtsgang mit derselben Zielstrebigkeit den Bau ansteuern können.

Raffinierte Navigation

Wie die Biologen erklären, basiert die Navigation der Wüstenameisen nicht auf Pheromonspuren. Stattdessen nehmen sie das umliegende Landschaftspanorama visuell wahr und nutzen den Stand der Sonne und den Polarisationsgrad des Lichtes als eine Art Kompass. "Eines der weiteren wesentlichen Navigationsinstrumente der Ameisen ist allerdings eine Art Schrittzähler, der zur Entfernungsmessung eingesetzt wird", erklärt Pfeffer. Ein neurobiologisches System sorgt dafür, dass nicht nur die Anzahl der Schritte in die jeweilige Entfernungsberechnung eingeht, sondern auch die Schrittlängen und -richtungen jedes einzelnen Schrittes. Somit müssen die Ameisen beim Rückwärtsgehen die veränderte Schrittkoordination erfassen. "Eine beachtliche Leistung - sie vollbringen dabei eine Art Vektorrechnung, bei der sowohl Richtungs- als auch Entfernungsinformationen berücksichtigt werden", erklären die Biologen.

Wie sie betonen, könnten die Erkenntnisse zur Fortbewegung und Navigation der Wüstenameisen auch für die Bionik und die Robotik nützlich sein. „Mit dem Wissen, wie sich Wüstenameisen mit Hilfe von Richtungs-, Bewegungs- und Entfernungsdaten auf unwegsamen Terrain zurechtfinden, könnten beispielsweise die Navigationssysteme sechsbeiniger Laufroboter optimiert werden", sagt Sarah Pfeffer. Die Forscher wollen nun am Ball bleiben – vor allem einer Beobachtung wollen sie nachgehen: Auf dem Rückweg zum Nest lassen die Ameisen die großen Futterbrocken immer wieder liegen, um in kreisenden Bewegungsmustern die nähere Umgebung abzulaufen. „Es sieht so aus, als wären sie auf der Suche nach weiteren Anhaltspunkten zur Orientierung", vermutet Wittlinger.

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