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 Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

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

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie