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 Neuer Therapieansatz fördert die Reparatur von Blutgefässen nach einem Hirnschlag
25.06.2019 | Universität Zürich

nachricht In der thermischen Molekül-Falle Neue Ansätze zur Erforschung der molekularen Ursachen der Amyloid-Bildung
25.06.2019 | Universität Leipzig

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: Einzelne Atome im Visier

Mit der NMR-Spektroskopie ist es in den letzten Jahrzehnten möglich geworden, die räumliche Struktur von chemischen und biochemischen Moleküle zu erfassen. ETH-Forschende haben nun einen Weg gefunden, wie man dieses Messprinzip auf einzelne Atome anwenden kann.

Die Kernspinresonanz-Spektroskopie – kurz NMR-Spektroskopie – ist eine der wichtigsten physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden. Damit lässt sich...

Im Focus: Partielle Mondfinsternis am 16./17. Juli 2019

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Wie im letzten Jahr findet auch 2019 eine in den späten Abendstunden in einer lauen Sommernacht gut zu beobachtende Mondfinsternis statt, und zwar in der Nacht vom 16. auf den 17. Juli. Die Finsternis ist zwar nur partiell - der Mond tritt also nicht vollständig in den Erdschatten ein - es ist aber für die nächsten Jahre die einzige gut sichtbare Mondfinsternis im deutschen Sprachraum.

Am Dienstagabend, den 16. Juli, wird ein kosmisches Schauspiel zu sehen sein: Der Vollmond taucht zu einem großen Teil in den Schatten der Erde ein, es findet...

Im Focus: Fraunhofer IDMT zeigt akustische Qualitätskontrolle auf der Fachmesse für Messtechnik »Sensor + Test 2019«

Das Ilmenauer Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT präsentiert vom 25. bis 27. Juni 2019 am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Stand 5-248) seine neue Lösung zur berührungslosen, akustischen Qualitätskontrolle von Werkstücken und Bauteilen. Da die Prüfung zerstörungsfrei funktioniert, kann teurer Prüfschrott vermieden werden. Das Prüfverfahren wird derzeit gemeinsam mit verschiedenen Industriepartnern im praktischen Einsatz erfolgreich getestet und hat das Technology Readiness Level (TRL) 6 erreicht.

Maschinenausfälle, Fertigungsfehler und teuren Prüfschrott reduzieren

Im Focus: Fraunhofer IDMT demonstrates its method for acoustic quality inspection at »Sensor+Test 2019« in Nürnberg

From June 25th to 27th 2019, the Fraunhofer Institute for Digital Media Technology IDMT in Ilmenau (Germany) will be presenting a new solution for acoustic quality inspection allowing contact-free, non-destructive testing of manufactured parts and components. The method which has reached Technology Readiness Level 6 already, is currently being successfully tested in practical use together with a number of industrial partners.

Reducing machine downtime, manufacturing defects, and excessive scrap

Im Focus: Erfolgreiche Praxiserprobung: Bidirektionale Sensorik optimiert das Laserauftragschweißen

Die Qualität generativ gefertigter Bauteile steht und fällt nicht nur mit dem Fertigungsverfahren, sondern auch mit der Inline-Prozessregelung. Die Prozessregelung sorgt für einen sicheren Beschichtungsprozess, denn Abweichungen von der Soll-Geometrie werden sofort erkannt. Wie gut das mit einer bidirektionalen Sensorik bereits beim Laserauftragschweißen im Zusammenspiel mit einer kommerziellen Optik gelingt, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT auf der LASER World of PHOTONICS 2019 auf dem Messestand A2.431.

Das Fraunhofer ILT entwickelt optische Sensorik seit rund 10 Jahren gezielt für die Fertigungsmesstechnik. Dabei hat sich insbesondere die Sensorik mit der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

17. Internationale Conference on Carbon Dioxide Utilization in Aachen

25.06.2019 | Veranstaltungen

Meeresleuchten, Klimawandel, Küstenmeere Afrikas – Spannende Vielfalt bei „Warnemünder Abenden 2019“

24.06.2019 | Veranstaltungen

Plastik: Mehr Kreislauf gegen die Krise gefordert

21.06.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Einzelne Atome im Visier

25.06.2019 | Physik Astronomie

Clever Chillen mit weniger Kältemittel: Neue Blue e Chiller von 11 bis 25 kW

25.06.2019 | Energie und Elektrotechnik

Neuer Therapieansatz fördert die Reparatur von Blutgefässen nach einem Hirnschlag

25.06.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics