Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Im Trippelschritt zur Höchstgeschwindigkeit

16.07.2014

Bewegungswissenschaftler der Universität Jena analysieren die Fortbewegung von Ameisen

Sie sind klein, flink und wendig: Dank eines äußerst dynamischen Heckantriebs und effizienter Leichtbauweise, vor allem aber aufgrund eines ausgeklügelten Stabilisierungssystems, bringen es die kleinen Flitzer auf absolute Spitzengeschwindigkeiten.


Waldameisen (Formica polyctena) verlieren auch beim schnellen Laufen niemals die Bodenhaftung, wie Forscher der Uni Jena jetzt nachweisen konnten.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

Die Rede ist nicht etwa von einer neuen Generation ultraschneller Kleinwagen. Gemeint sich Waldameisen (Formica polyctena). Bis zu 26 Körperlängen legen die Tiere pro Sekunde zurück und erreichen dabei eine Frequenz von 16 Schritten pro Sekunde.

„Und das alles, ohne dabei abzuheben“, sagt Bewegungswissenschaftler Lars Reinhardt von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Denn anders als bei den meisten schnell laufenden Säugetieren oder Vögeln gibt es bei der Fortbewegung von Ameisen keine Flugphase.“

Auch bei hohem Tempo, so Reinhardt weiter, verlieren die Tiere daher niemals die Bodenhaftung, sondern erreichen das rasante Tempo im Trippelschritt. Zu diesem Ergebnis ist der Nachwuchsforscher aus dem Team von Prof. Dr. Reinhard Blickhan in einer aktuellen Studie gekommen. Wie er in der Fachzeitschrift „The Journal of Experimental Biology“ schreibt, nutzen Ameisen ein „grounded running“ genanntes Bewegungsmuster (DOI: 10.1242/jeb.098426).

In der vorliegenden Arbeit haben die Jenaer Forscher die erste umfassende, biomechanische Lokomotionsanalyse an Ameisen überhaupt vorgenommen, in der nicht nur die Bewegungsabläufe sondern auch die bei der Fortbewegung der Tiere wirkenden Kräfte gemessen und analysiert worden sind.

Möglich machte das erst ein eigens entwickelter hochempfindlicher Sensor, den Lars Reinhardt im Rahmen seiner Promotionsarbeit entwickelt hat (DOI: 10.1242/jeb.094177). Dieser besteht aus elastischen Polymerstreifen, die selbst winzigste Kräfte im Mikro-Newton-Bereich in allen drei Raumrichtungen erfassen können.

Stabilität auch im unwegsamen Gelände

Das Schrittmuster der Ameisen, erläutert Lars Reinhardt, bleibe bei jedem Tempo gleich: Jeweils drei Beine der insgesamt drei Beinpaare berühre den Boden. „Die Tiere nutzen den sogenannten alternierenden Tripod-Gang.“ Dazu bewegen sie synchron das Vorder- und Hinterbein einer Körperseite und das mittlere Bein auf der gegenüberliegenden Seite nach vorn. Erst wenn alle drei wieder Bodenkontakt haben, heben die jeweils anderen drei Beine ab. Das sei zwar vergleichsweise energieaufwendig. „Doch so erreichen die Ameisen einen sehr stabilen Gang, auch im unwegsamen Gelände“, sagt Reinhardt. Hinzu komme, dass diese Art der Fortbewegung auch blitzschnelle Richtungswechsel möglich mache. „Und das ist in der Natur wichtiger als Energie einzusparen.“

Den Hauptantrieb für die Vorwärtsbewegung der Ameisen leistet das hintere Beinpaar, so ein weiteres Ergebnis der aktuellen Studie. Die Vorderbeine wirken dagegen eher bremsend, während die Beine in der Körpermitte zur Stabilisierung des Ganges beitragen.

Zusätzlich haben die Bewegungsforscher erkannt, dass die Ameisen in regelmäßigen Abständen zwischen den Schritten kurz mit dem Hinterleib den Boden berühren, was die Bewegung ebenfalls leicht abbremst. „Dabei legen sie Duftspuren, die ihren Artgenossen den Weg weisen“, erläutert Reinhardt. Dies behindere zwar einerseits die Fortbewegung des einzelnen Tieres. „Andererseits profitieren die Ameisen aber auch von einer etablierten ,Straße‘“.

Original-Publikationen:
Reinhardt L, Blickhan R. Level locomotion in wood ants: evidence for grounded running, The Journal of Experimental Biology (2014) 217, 2358-2370, DOI: 10.1242/jeb.098426
Reinhardt L, Blickhan R. Ultra-miniature force plate for measuring triaxial forces in the micronewton range, The Journal of Experimental Biology (2014) 217, 704-710, DOI: 10.1242/jeb.094177

Kontakt:
Lars Reinhardt
Institut für Sportwissenschaft der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Seidelstraße 20, 07749 Jena
Tel.: 03641 / 9 45706
E-Mail: lars.reinhardt[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Polarstern ab heute unterwegs nach Spitzbergen, um Rolle der Wolken bei Erwärmung der Arktis zu untersuchen

24.05.2017 | Geowissenschaften