Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwertransporter im Rückwärtsgang - Wüstenameisen finden auch rückwärts sicher nach Hause

21.07.2016

Ulmer Biologen haben herausgefunden, dass Wüstenameisen ihren Heimweg zum Ameisennest rückwärts genauso zielsicher zurücklegen wie vorwärts. Sie wiesen dabei nicht nur nach, dass Cataglyphis fortis eine besondere Gangart einschlägt, bei der mehr Beine am Boden bleiben als beim vorwärts laufen. Die Wissenschaftler aus dem Institut für Neurobiologie der Universität Ulm konnten zudem zeigen, dass die Ameisen zur Navigation eine Art Kompass einsetzen sowie einen biologischen Entfernungsmesser, der sowohl Schrittlängen als auch Richtungsinformationen berücksichtigt.

Sie sind emsig, unermüdlich und unglaublich stark: die Wüstenameisen. Bis das Zehnfache ihres Eigengewichtes können sie mit Hilfe ihrer klauenartigen Mundwerkzeuge transportieren. Haben sie etwas Nahrhaftes gefunden, geht es auf direktem Weg damit zurück zum Bau. Sind die Lasten besonders schwer, bevorzugen sie den Rückwärtsgang.


Eine Wüstenameise transportiert im Rückwärtsgang eine tote Spinne

Foto: Dr. Matthias Wittlinger


Eine Wüstenameise am Eingangsbereich ihres Ameisennestes;

Foto: Dr. Matthias Wittlinger

Ulmer Biologen haben nun herausgefunden, dass Wüstenameisen den Heimweg zum Ameisennest dabei genauso zielsicher zurücklegen wie vorwärts. Außerdem konnten die Forscher nachweisen, dass die rückwärts laufenden Sechsbeiner eine besondere Gangart einschlagen, bei der mehr Beine am Boden bleiben als beim Vorwärtsgang.

„Sie benutzen im Rückwärtsgang eine Art flexiblen Allrad-Antrieb“, erklärt Dr. Matthias Wittlinger. Der Biologe vom Institut für Neurobiologie an der Universität Ulm hat gemeinsam mit den Doktorandinnen Sarah Pfeffer und Verena Wahl erstmals untersucht, wie sich Lokomotorik und Kinematik von vorwärts- und rückwärtslaufenden Wüstenameisen voneinander unterscheiden.

„Normalerweise zeigen Insekten eine strikte Kopplung von Beinbewegungen. Bei den vorwärtslaufenden Ameisen sind das Vorder- und Hinterbein der einen Seite neurologisch mit dem Mittelbein der anderen Seite verbunden“, erläutert Pfeffer die als „Tripod“ bezeichnete Gangart. Anders als vermutet läuft der Rückwärtsgang der Cataglyphis fortis völlig unterschiedlich ab.

Mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera (500 Bilder pro Sekunde) konnten die Ulmer Wissenschaftler erstmals zeigen, dass die Beinkoordination völlig variabel ist, wobei jedes Bein einzeln gesteuert wird. „Außerdem hat die Ameise beim Lastentransport im Rückwärtsgang meistens mehr als vier Beine am Boden, was sicherlich die Stabilität des Ameisenkörpers und damit auch die Kraftübertragung beim Schleppvorgang erhöht“, vermutet Wittlinger.

In einer zweiten Studie, die ebenfalls in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Journal of Experimental Biology“ veröffentlicht wurde, gelang es Dr. Matthias Wittlinger und Sarah Pfeffer herauszufinden, wie die Wüstenameise ihren Heimweg im Rückwärtsgang findet, also zielsicher navigiert. In einer äußerst kargen und lebensfeindlichen Landschaft wie den tunesischen Salztonebenen, wo die Ulmer Biologen ihre Freilandversuche durchgeführt haben, orientieren sich die Ameisen nicht an Pheromonspuren wie viele andere Insekten. Stattdessen nehmen sie das umliegende Landschaftspanorama visuell wahr und nutzen den Stand der Sonne und den Polarisationsgrad des Lichtes als eine Art Kompass.

„Ein weiteres Navigationsinstrument der Ameisen ist allerdings eine Art Schrittzähler, der zur Entfernungsmessung eingesetzt wird“, so die Doktorandin Pfeffer. Ein neurobiologisches System wie der sogenannte Schrittintegrator sorgt dafür, dass nicht nur die Anzahl der Schritte in die jeweilige Entfernungsberechnung eingeht, sondern auch die Schrittlängen und -richtungen jedes einzelnen Schrittes. Dies hat zur Folge, dass für eine „echte“ Navigationsleistung die beim Rückwärtsgehen veränderte Schrittkoordination berücksichtigt werden muss. „Eine beachtliche Fähigkeit“, wie die Ulmer Biologen finden.

Für deren Nachweis machten sie ein trickreiches Experiment: Nachdem die Ameisen an der Futterstelle ihre nahrhafte Ladung in Empfang genommen hatten, wurden sie von den Wissenschaftlern „entführt“ und auf einem Versuchsfeld mit Gitterfeldlinien wieder ausgesetzt. Diese tagaktiven und extrem schnellen Wüstenläufer wurden dann auf dem „vermeintlichen“ Heimweg zu ihrem Bau gefilmt und die visuellen Protokolle später im Labor digitalisiert und ausgewertet.

Je nach Größe ihres „Lunchpakets“ liefen sie dabei vorwärts oder rückwärts. Dabei zeigte sich, dass sich die geländegängigen und flinken Lastentransporter – sowohl beim Vorwärtslaufen als auch im Rückwärtsgang – mit derselben Zielstrebigkeit dem virtuellen Ameisenbau näherten wie zuvor dem tatsächlichen. „Sie vollbringen dabei eine Art Vektorrechnung, bei der sowohl Richtungs- als auch Entfernungsinformationen berücksichtigt werden“, so die Naturforscher fasziniert.

Nicht nur für die Biologie sondern auch für die Bionik und die Robotik sind diese Erkenntnisse zur Fortbewegung und Navigation der Wüstenameisen von Nutzen. „Mit dem Wissen, wie sich Wüstenameisen mit Hilfe von Richtungs-, Bewegungs- und Entfernungsdaten auf unwegsamen Terrain zurechtfinden, könnten beispielsweise die Navigationssysteme sechsbeiniger Laufroboter optimiert werden“, glaubt Sarah Pfeffer.

Übrigens staunten die Forscher noch über einen weiteren Befund: auf dem Rückweg zum Nest lassen die Ameisen die großen Futterbrocken immer wieder liegen, um in kreisenden Bewegungsmustern die nähere Umgebung abzulaufen. „Es sieht so aus, als wären sie auf der Suche nach weiteren Anhaltspunkten zur Orientierung“, vermutet Dr. Matthias Wittlinger. Diese heiße Spur wollen die Ulmer Ameisenforscher in Zukunft auf jeden Fall weiterverfolgen.

Weitere Informationen:
Dr. Matthias Wittlinger; Tel.: 0731 / 50 - 22643; E-Mail: matthias.wittlinger@uni-ulm.de;
Sarah Pfeffer; Tel.: 0731 / 50 – 22687; E-Mail: sarah.pfeffer@alumni.uni-ulm.de;

Literaturhinweis:
Pfeffer, S. E., Wahl, V.L. & Wittlinger, M. (2016): How to find home backwards? Locomotion and inter-leg coordination during rearward walking of Cataglyphis fortis desert ants. In: Journal of Experimental Biology;
doi: 10.1242/jeb.137778
http://jeb.biologists.org/lookup/doi/10.1242/jeb.137778

Pfeffer, S. E., & Wittlinger, M. (2016): How to find home backwards? Navigation during rearward homing of Cataglyphis fortis desert ants. In: Journal of Experimental Biology; doi:10.1242/jeb.137786
http://jeb.biologists.org/lookup/doi/10.1242/jeb.137786

Weitere Informationen:

http://jeb.biologists.org/lookup/doi/10.1242/jeb.137778
http://jeb.biologists.org/lookup/doi/10.1242/jeb.137786

Andrea Weber-Tuckermann | 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