Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verkehrsregelung bei Ameisen

04.03.2004


Wie organisieren Ameisen die komplexen Strukturen und Funktionen in ihrem Zusammenleben? Kann man vom Verhalten der staatenbildenden Insekten sogar auf Regeln für den Straßenverkehr und die Stadtentwicklung schließen? In seinem Aufsatz "Optimal traffic organization in ants under crowded conditions", der am 4. März 2004 in der Zeitschrift "Nature" erscheint, erörtert Prof. Dirk Helbing vom Institut für Wirtschaft und Verkehr an der TU Dresden, wie sich am Beispiel von Ameisenkolonien oder Bienenstöcken Prinzipien zur Errichtung verlässlicher und effizienter Infrastrukturen und Organisationen ableiten lassen.

... mehr zu:
»Ameise »Insekt

Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden, der Paul-Sabatier-Universität in Toulouse und der Freien Universität Brüssel haben herausgefunden, dass sich Ameisen bei der Futtersuche an selbst erzeugten chemischen Markierungen orientieren und so die kürzeste Verbindung zwischen Nest und Futterquelle nutzen. Bei Nahrungsengpässen können Ameisen jedoch die Anziehung durch ihre Markierungen überwinden und zusätzliche Pfade generieren. Im Gedränge regulieren die Ameisen ihren Verkehr mit einer einfachen abstoßenden Interaktion.

Phänomene der gegenseitigen Anziehung und Verstärkung treten bei vielen in Gruppen lebenden Organismen auf. Eine enge Nachbarschaft ist oft von Vorteil, da sie den Gruppenzusammenhalt fördert. Ist sie jedoch zu eng, führt sie zu einer zu hohen Konzentration und schadet den Individuen.

In einem Experiment mit Ameisen untersuchten die Forscher, wie sich ein Stillstand der Gruppenfunktionalität verhindern lässt. Die Ameisen mussten eine Brücke zwischen Nest und Futterquelle überqueren, wobei sie zwischen zwei gleich langen Wegen wählen konnten. Die Forscher beobachteten, dass die Insekten bei geringer Dichte mehrheitlich nur einen Pfad begingen. Die Verkehrsorganisation gestaltete sich asymmetrisch, da die Ameisen den Weg mit der höheren Pheromonkonzentration bevorzugten. Verdichtete sich der Verkehr aber auf einem Weg und kam nahezu zum Erliegen, nutzten die Insekten beide Wege gleichmäßig.

Die Ergebnisse der Studie lassen sich mit Techniken der mathematischen Modellierung begründen. Das Modell erklärt, weshalb ab einer bestimmten kritischen Ameisendichte ein Übergang zu symmetrischem Verkehr erfolgt. Bei starkem Gedränge sinken die Vorteile aus der Nutzung eines Weges, die Ameisen verteilen sich auf beide Wege. Die Insekten passen ihre Verkehrsorganisation für einen hohen Ameisen- und Nahrungsstrom optimal der jeweiligen Konzentration an. Das System ist durch einfache Wechselwirkungen gekennzeichnet und weist enorme Anpassungs- und Regulierungsmöglichkeiten auf. Das Gedränge ist ein Mechanismus, der den Anziehungskräften zwischen den Ameisen entgegenwirkt und das Verkehrsvolumen zur Vermeidung von Engpässen auf mehrere Wege verteilt. Die abstoßenden Interaktionen resultieren also erst aus dem Anziehungseffekt.

Ähnliche Mechanismen findet man beim Routenwahlverhalten im Verkehr, beim Bau von Termitenburgen oder Verästelungen beim Pflanzenwachstum. Auch das Städtewachstum kontrolliert sich selbst und verhindert so den Zusammenbruch der Funktionsfähigkeit von Ballungsräumen."Ameisenalgorithmen" könnten weiterhin zur Steuerung des Datenverkehrs im Internet verwendet werden.

Birgit Berg | Nature
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de
http://www.helbing.org

Weitere Berichte zu: Ameise Insekt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie