Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ameisen: Flexibel bei der Brutpflege

13.11.2009
Ameisen, die im Puppenstadium kühlen Temperaturen ausgesetzt waren, handeln bei der Brutpflege anders als ihre gut mit Wärme versorgten Kolleginnen. Das zeigt: Nicht nur die Gene, auch Erfahrungen während der Entwicklung bewirken flexibles Verhalten im Insektenstaat.

Die Gene sind nicht alles: Auch einfache Parameter wie die Temperatur verändern auf Dauer das Verhalten sozialer Insekten. Das berichtet eine Forschungsgruppe vom Biozentrum der Universität Würzburg in der Zeitschrift Current Biology. Gewonnen hat sie die neuen Erkenntnisse aus Experimenten mit der südamerikanischen Ameisenart Camponotus rufipes.

Ameisenbrut gedeiht optimal bei 30 Grad

Ihren Nachwuchs zieht die Ameisenart Camponotus rufipes in oberirdischen Nestern in mehreren Brutkammern groß. Für die Entwicklung der Tiere ist eine Temperatur um 30 Grad Celsius optimal. Wird es wärmer, schadet das der Brut - sie kann dadurch sogar zugrunde gehen.

Im Nest allerdings schwanken die Temperaturen je nach Jahres- und Tageszeit. Darum tragen die Ameisen ihren Nachwuchs immer in diejenigen Brutkammern, in denen die beste Temperatur herrscht.

Reaktionsschwelle nicht genetisch festgelegt

Bei welchen Temperaturen fangen die Ameisen damit an, ihre Brut umzubetten, wo liegt ihre Reaktionsschwelle? "Genetisch festgeschrieben ist diese Schwelle nicht", sagt die Würzburger Zoologin Anja Weidenmüller. "Vielmehr hängt sie ganz klar von der Temperatur ab, der die Tiere als Puppen ausgesetzt waren."

Die Würzburger Zoologin hat eine Gruppe von Ameisen-Puppen bei 22 Grad Celsius gehalten, eine andere bei 32 Grad. Alle daraus geschlüpften Arbeiterinnen lebten dann bei 25 Grad Celsius in künstlichen Nestern, in denen sie Brut zu versorgen hatten.

Vier Wochen, nachdem die Ameisen geschlüpft waren, erhöhten die Forscher in einer Brutkammer die Temperatur. Als Folge dieser Manipulation begann die im Puppenstadium kühl gehaltene Gruppe deutlich früher damit, den Nachwuchs in Sicherheit zu bringen. Außerdem räumte sie die gefährdete Brutkammer in der Regel früher leer, während die bei 32 Grad gehaltenen Tiere sich mehr Zeit ließen.

Ökologischer Sinn der Verhaltensweise

Eine große Bandbreite von Reaktionen bei den Arbeiterinnen ist für die Kolonie von Vorteil. Das haben in den vergangenen Jahren mehrere Arbeitsgruppen gezeigt. Unterschiede zwischen den Arbeiterinnen bilden die Grundlage für Arbeitsteilung, eines der Merkmale, das für den großen ökologischen Erfolg sozialer Insekten hauptverantwortlich ist.

Wie es aber zu Unterschieden zwischen den Arbeiterinnen kommt, ist noch weitgehend unklar. Bislang machte die Wissenschaft dafür vor allem genetische Gründe geltend, sagt Anja Weidenmüller. So paart sich die Königin eines Bienenvolkes zum Beispiel mit bis zu 30 Männchen. Außerdem durchmischt sich das Erbgut sozialer Insekten bei der Bildung der Ei- und Samenzellen viel stärker als bei anderen Insekten. Beide Vorgänge erhöhen die genetische Vielfalt und damit auch die Bandbreite der Verhaltensweisen in der Kolonie.

"Wir aber haben jetzt erstmals gezeigt, dass auch Erfahrungen, die Ameisen während ihrer individuellen Entwicklung machen, längerfristig das Verhalten modulieren und dass dies förderlich für die soziale Organisation der Kolonie sein kann."

Aus den Jahreszeiten ergibt sich eine weitere Bedeutung der Tatsache, dass Reaktionsschwellen durch die Temperatur während der Entwicklung beeinflusst werden. Im Frühling ist es oft zu kühl in den Nestern. Darum ist es sinnvoll, dass Ameisen, die unter diesen Bedingungen geschlüpft sind, schon bei relativ niedrigen Temperaturen damit anfangen, der Brut einen wärmeren Platz zu verschaffen.

Im Sommer dagegen herrschen im Nest hohe Temperaturen. Die Reaktionsschwelle der Ameisen liegt dann höher, weil sie sonst unverhältnismäßig viel Zeit und Energie ins ständige Umbetten der Brut investieren würden.

Erwachsene Ameisen lernen aus Erfahrung

Andere Experimente stellten die Würzburger Forscher mit Arbeiterinnen an, die sie als Puppen bei derselben Temperatur gehalten hatten. Fünf Mal in Folge wurden die erwachsenen Tiere in einer Brutkammer steigenden Temperaturen ausgesetzt. Ergebnis: Von Mal zu Mal schaffte es die Gruppe, die Brutkammer noch flinker zu räumen.

"Beim Wegtragen der Brut wurden einzelne Tiere immer schneller - wobei die Temperatur, bei der sie die erste Puppe aufhoben, konstant blieb. Die Reaktionsschwelle änderte sich also nicht", erklärt Anja Weidenmüller. Das heißt: "Die Ameisen werden nicht empfindlicher gegenüber höheren Temperaturen, aber sie lernen, adäquat darauf zu reagieren."

Flexible Reaktion auf wechselnde Temperaturen

Fazit: Durch diese Mechanismen verfügt die Ameisenkolonie jederzeit über Arbeiterinnen, die in der jeweils bestmöglichen Weise auf wechselnde Temperaturen reagieren. Dagegen wäre eine genetisch festgelegte, unveränderbare Temperatur-Reaktionsschwelle die schlechtere Lösung.

Zeitschrift kommentiert Würzburger Arbeit

In Fachkreisen sorgt das Forschungsergebnis aus der Uni Würzburg für Aufmerksamkeit: Die Zeitschrift Current Biology zeigt ihre Wertschätzung, indem sie einen Kommentar zu der Arbeit veröffentlicht. Geschrieben hat ihn Benjamin P. Oldroyd von der Universität Sydney.

"Preimaginal and Adult Experience Modulates the Thermal Response Behavior of Ants", Anja Weidenmüller, Christina Mayr, Christoph Johannes Kleineidam, Flavio Roces. Current Biology, 12. November 2009, doi:10.1016/j.cub.2009.08.059

Kontakt

Anja Weidenmüller, Lehrstuhl für Zoologie II (Verhaltensphysiologie und Soziobiologie), Universität Würzburg, T (0931) 31-89269, weidenmueller@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.biozentrum.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Salmonellen als Medikament gegen Tumore
23.10.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Add-ons: Was Computerprogramme und Proteine gemeinsam haben
23.10.2017 | Universität Regensburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie