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Das Ameisen-Floß

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Feuerameisen haben eine ungewöhnliche Strategie entwickelt, um trotz ihrer eher mäßigen Schwimmkünste die regelmäßigen Überschwemmungen in ihrer Heimat unbeschadet zu überstehen: Sie bilden ein lebendes Floß aus Tausenden einzelner Tiere, das monatelang auf dem Wasser herumdümpeln kann. Wie die winzigen Insekten es dabei schaffen, weder unterzugehen noch zu ertrinken, haben nun US-Forscher direkt am Objekt untersucht. Demnach verhaken sich die Ameisen mit ihren Kiefern und Füßen ineinander und bilden so eine Art wasserabweisendes Gewebe, in das zusätzlich Luftblasen eingeschlossen sind, um den Auftrieb zu erhöhen.

Die Ingenieure Nathan Mlot, Craig Tovey und David Hu vom Georgia Insitute of Technology scheinen sich bei ihren Experimenten richtig ausgetobt zu haben. Zu Beginn ließen sie verschiedene Mengen an Ameisen ? zwischen 500 und 8.000 ? in ein mit Wasser gefülltes Becherglas plumpsen und beobachteten, was die Tiere taten. Resultat: Innerhalb weniger Minuten formierten sich die Insekten neu und bildeten ein Floß, das die Form eines Pfannkuchens mit einer flachen Unterseite und einer nach oben gewölbten Oberfläche hatte. Um dessen Aufbau genauer zu untersuchen, packten die Forscher es dann kurzerhand und warfen es in flüssigen Stickstoff. Anschließend sei die Struktur nicht mehr ganz so stabil gewesen, beim Handhaben sei sie sehr leicht zerfallen, berichten sie.

Dennoch gelang es dem Team, unter dem Mikroskop die Konstruktion des Floßes zu erkennen: Es ist aus mehreren Ameisen-Schichten aufgebaut, wobei die untere fixiert ist, während die Tiere in den darüberliegenden offenbar umherlaufen können. Die unterste Lage, die sich beim schwimmenden Floß unter Wasser befindet und von maximal 40 Prozent der Tiere gebildet wird, besteht aus Ameisen, die entweder ihre Füße mit denen ihrer Nachbarn verhakt haben oder die mit ihren Kiefern in die Beine ihrer Artgenossen beißen. Auf diese Weise entsteht eine Art Gewebe, mit „32 bis 36 Ameisen pro Quadratzentimeter“, wie die Wissenschaftler berichten.

Und dieses Gewebe hatte es in sich, zeigten weitere Tests (siehe auch Video): Es war so strukturiert, dass es Wasser sehr viel stärker abperlen ließ, als das bei individuellen Ameisen der Fall ist, und es ermöglichte den Tieren, zwischen und unter sich Luftblasen einzuschließen. Die haben vermutlich zwei Funktionen, spekulieren die Forscher: Sie machen das Ameisengewebe zum einen weniger dicht ? ohne Luftblasen hat es eine Dichte von 1,1 Gramm pro Milliliter, mit Blasen nur noch eine von 0,2 Gramm pro Milliliter ? und verbessern damit den Auftrieb. Zum anderen ermöglichen sie den Tieren, die die unterste Schicht bilden, auch unter Wasser zu atmen. Damit das funktioniert, muss jedoch die Oberflächenspannung des Wassers intakt bleiben: Gibt man nämlich einen Tropfen Spülmittel hinzu, lassen sich die Ameisen sofort los und gehen prompt unter, wie die Forscher ebenfalls beobachteten.

In gewisser Hinsicht ähnelt ein Klumpen Ameisen, den man ins Wasser wirft, einem Tropfen einer Flüssigkeit aus „Ameisen-Molekülen“, sagen die Forscher: Er breitet sich auf der Wasseroberfläche aus und flacht dabei unten ab, behält darüber jedoch seine konvexe Form. Diese Ameisen-Flüssigkeit hat eine geringere Dichte als Wasser und schwimmt demnach oben, ist jedoch sehr viel zähflüssiger, ähnlich wie Silikon-Öl, und hat zudem eine zehnmal so große Oberflächenspannung.

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„Sieht man von seiner winzigen Größe und den Defiziten in seifigem Wasser ab, hat das Ameisenfloß attraktive Eigenschaften“, witzeln die Forscher im Resümee: Es biete seinen Passagieren gleichzeitig Stabilität, Auftrieb und lasse das Wasser abperlen und könne zudem schnell und ohne zusätzliche Ausrüstung aufgebaut werden. Außerdem könne es Tausende bis Millionen von Passagieren unterbringen, ohne dass es Todesopfer unter diesen gebe. Die Struktur setze sich beeindruckenderweise selbst zusammen und heile sich auch selbst ? wenn man oben Ameisen wegnimmt, kommen sofort welche von unten nach und stopfen die Lücke. Allerdings sei es fraglich, ob man das Prinzip auf größere Bauteile als Ameisen übertragen könne.

Nathan Mlot (Georgia Institut of Technology, Atlanta) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, doi: 10.1073/pnas.1016658108 wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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