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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

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