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Neues aus der Welt der
Wissenschaft |
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Wie Ameisen den Weg nach Hause finden |
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Ameisen verwenden
außerhalb des Insektenstaates Duftspuren, um sich nicht zu verlaufen.
Wie drei britische Forscher nun nachwiesen, ist das allerdings nicht die
einzige Orientierungshilfe, auf die sie zurückgreifen. Die Insekten
orientieren sich zusätzlich an der Geometrie der von ihnen angelegten
Duftpfade. |
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Wie ein Team um Duncan
E. Jackson von der University of Sheffield berichtet, weisen
Ameisenstraßen ein ganz bestimmtes Verzweigungsmuster auf. Zumindest die
Pharaoameise verwendet diesen Umstand, um schnell und verlässlich zurück
ins traute Heim zu gelangen. |
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Die
Studie "Trail geometry gives polarity to ant foraging networks" von
Duncan E. Jackson, Mike Holcombe und Francis L. W. Ratnieks erschien im
Fachjournal "Nature" (Band 432, S. 907-9, Ausgabe vom 16.12.04). |
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 Nature |
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Ameisen - bei der Biomasse ganz groß |
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Ameisen sind -
zumindest in quantitativer Hinsicht - Tiere der Superlative: Derzeit
kennt man rund 10.000 verschiedene Arten, alle davon sind in sozialen
Verbänden organisiert, die sich ihrerseits aus bis zu 20 Millionen
Individuen zusammensetzen.
Rechnet man den Menschen nicht mit, dann stellen Ameisen und Termiten
rund ein Viertel der tierischen Biomasse, innerhalb der Insekten sind es
sogar rund 40 Prozent.
Damit übertreffen sie beispielsweise im tropischen Regenwald die
Säugetiere um das drei- bis vierfache, auch wenn letztere bekanntlich um
einiges mehr auf die Waage bringen. |
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Pheromone dienen der Orientierung |
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Eine Frage, über der
Ameisenforscher schon lange grübeln, betrifft deren Orientierung
außerhalb des Insektenstaates. Da die Tiere im "Außendienst" gerne
ausgedehnte Erkundungstouren unternehmen, müssen sie auch wieder nach
Hause zurückfinden.
Eine wichtige Rolle spielen hierbei so genannte Pheromone, d.h.
Signalstoffe mit denen die Tiere gewissermaßen Duftstraßen im Gelände
errichten. |
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Pheromone
Als Pheromone bezeichnet man an die Umgebung abgegebene chemische
Substanzen, die der Kommunikation zwischen Organismen einer Art dienen.
Sie sind bereits in äußerst geringen Mengen wirksam und können
unterschiedliche Verhaltensmuster beeinflussen. Dementsprechend
unterscheidet man etwa Sexual-, Alarm-, Orientierungspheromone u.a.m. Es
wird vermutet, dass Pheromone die funktionellen Vorläufer von Hormonen (i.e.
Botenstoffe im Körper) sind. Chemisch handelt es sich meist um
Alkohole, Säuren und Kohlenwasserstoffe. |
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Pheromone
bei Wikipedia |
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Duft allein ist nicht genug |
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Um verlässlich zu
Futterplätzen oder nach Hause zu finden, bedarf es allerdings mehr als
nur einer Pheromonspur. Denn was nützt die schönste "Duftstraße", wenn
man nicht weiß, in welche Richtung sie verläuft?
Wie Duncan E. Jackson und Mitarbeiter in ihrer aktuellen Studie
schreiben, gibt es dafür zunächst eine sehr simple Lösung: Man könnte
einfach der Spur bis zu ihrem Ende - Futter oder Nest - folgen und dann
gegebenenfalls kehrt machen.
Allerdings ist nicht unbedingt zu erwarten, dass Mutter Natur so
umständliche Lösungen entwickelt, zumal dann, wenn sich eine viel
elegantere Strategien anbietet: Man müsste nämlich den Pheromonpfad
einfach mit einem Polaritätssignal versehen, aus dem ersichtlich wird,
welche Richtung zum Hauptquartier und welche zu den Außenstellen des
Insektenstaates führt. Nur wie? |
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Richard Feynmans Lösungsvorschlag |
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Der Physiker Richard
Feynman hat zur Lösung dieses Problems einmal vorgeschlagen, dass man
dazu eine Duftspur mit mehreren Substanzen produzieren müsste. So könnte
etwa die Abfolge von Stoff A, Stoff B und einem "Leerzeichen" (d.h. kein
Duftstoff) die Richtung der Spur eindeutig festlegen.
Wie Jackson und Kollegen einwenden, kann das jedoch nicht auf
frequentierten Pfaden funktionieren, weil es da zur Überlagerung von
Signalen kommen sollte. |
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Gradienten sind nicht nachweisbar |
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Denkbar wäre etwa
auch, dass ein Konzentrationsgradient der Pheromone als Richtungssignal
dienen könnte, aber auch das konnte bisher im Experiment nicht zwingend
nachgewiesen werden. Die britischen Forscher schlagen nun eine andere
Lösung vor: Die Polaritätsinformation könnte schlichtweg in der
Geometrie der Ameisenstraßen versteckt sein. |
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Verzweigungen der Pfade sind nicht zufällig |
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Dabei griffen sie auf
eine Entdeckung zurück, die der spanische Biologe Francisco J. Acosta
bereits im Jahr 1993 gemacht hatte.
Dieser beobachtete, dass die Ameisenstraßen bei der Ernteameise
Messor barbarus sowie bei anderen Arten eine auffällige
Gemeinsamkeit zeigen: Die vom Nest wegführenden Verzweigungen sind
keineswegs beliebig dimensioniert, sondern weisen zumeist einen Winkel
von 50 bis 60 Grad auf. |
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Die
Studie "Branching Angles of Ant Trunk Trails as an Optimization Cue" von
Francisco J. Acosta et al. erschien im Fachjournal "Journal of
Theoretical Biology " (Band 160, S. 297-310; doi:
10.1006/jtbi.1993.1020). |
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Zum
Original-Abstract |
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Pharaoameise orientiert sich an Winkelgröße |
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Jackson und Kollegen
und Kollegen vermuten nun, dass genau diese Eigenschaft als Wegweiser
verwendet werden könnte. Die Pharaoameise Monomorium pharaonis
gibt den britischen Forschern jedenfalls recht.
Sie "weiß" in instinktiver Form, dass die vom Nest wegführenden
Abzweigungen immer einen relativ spitzen Winkel einschließen (Bild
rechts) und kann so ihre Laufrichtung gegebenenfalls korrigieren.
Dieses Vermögen war im Experiment dann am deutlichsten ausgeprägt, wenn
der Winkel rund 60 Grad betrug - also genau jener Betrag, der auch in
der freien Natur am häufigsten vorkommt. Wie Jackson und Mitarbeiter
schreiben, sei das der erste Nachweis dafür, dass Ameisenstraßen eine
Art Polaritätsinformation bereitstellen.
Robert Czepel,
science.ORF.at, 16.12.04 |
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