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23.11.2017, MPI-CE_Wüstenameisen lassen sich nicht in die Irre führen
 
Auf der Suche nach ihrem Nest können diese Meister der Orientierung die Eindeutigkeit von Orientierungshilfen einschätzen

Wüstenameisen der Art Cataglyphis fortis merken sich sichtbare oder riechbare Orientierungspunkte nur dann, wenn diese ausschließlich an ihrem Nesteingang vorkommen. Wie Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie jetzt herausfanden, prägen sich die Tiere Landmarken oder Gerüche nicht als Nesthinweise ein, wenn diese mehrfach im Gelände zu sehen oder zu riechen sind. Ameisen können die Aussagekraft solcher Orientierungshilfen also einordnen und lassen sich von Hinweisen, die nicht eindeutig sind, nicht täuschen.
(Current Biology, November 2017, DOI: 10.1016/j.cub.2017.10.039)

MPI-CE_PM_23.11.2017










Die Wüstenameise Cataglyphis fortis lebt in kargen Salz-pfannen im wüsten-haften Süden Tunesiens. Wenn sie von der Nahrungs-suche in ihr Nest zurückkehrt, voll- bringt sie eine navigatorische Meisterleistung. Foto:
Markus Knaden, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie.



Von der Futtersuche heimkehrende Wüstenameisen sind in der Lage, eindeutige von mehrdeutigen Landmarken zu unterscheiden und in ihre Verhaltensentscheidung einzubeziehen, wenn sie ihr Nest finden müssen. Dies zeigten neue Verhaltensexperimente in Tunesien. „Die Ameisen ignorieren sicht- oder riechbare Orientierungshilfen immer dann, wenn sie nicht verlässlich sind, sondern mehrfach im Gelände vorkommen und nicht nur am Nesteingang. Die Beurteilung der Aussagekraft von visuellen Landmarken oder Geruchsspuren als relevant oder nicht-relevant für die Nestsuche zeigt die erstaunliche kognitive Leistung des kleinen Ameisengehirns“, sagt Erstautor Roman Huber.

Die Wüstenameise Cataglyphis fortis ist ein kleines Orientierungswunder. Die Tierchen leben in lebensfeindlichen Salzpfannen, ausgetrockneten Salzseen in der nordafrikanischen Sahara. Kaum ein anderes Tier ist dort zu finden. Die Ameisen wohnen in unterirdischen Nestern und verbringen als Einzeljäger den ganzen Tag auf der Suche nach Nahrung, in der Regel tote Insekten, die vom Wind in das unwirtliche Terrain geweht wurden und dort verendeten. Dafür müssen sie oft weite Strecken zurücklegen. „Das Besondere an diesen Ameisen ist, dass von der Nahrungssuche heimkehrende Tiere unbedingt das Nest finden müssen und wollen. Man kann sie daher beliebig einfangen und in eine bestimmte Testsituation versetzen. Während andere Tiere sofort ihr Futterstück fallen lassen und versuchen zu verschwinden, spult die Ameise ihr fest programmiertes Heimkehrverhalten ab. Dadurch lässt sich anhand von Manipulationen der Umgebung sehr gut untersuchen, welche navigatorischen Hilfsmittel die Tiere verwenden“ erklärt Markus Knaden, der in der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie die Arbeitsgruppe „Geruchsgesteuertes Verhalten“ leitet. Dies ist auch der Grund dafür, warum er immer wieder nach Tunesien kommt, um Experimente mit diesen faszinierenden Tieren durchzuführen.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass Wüstenameisen die Sonne als Kompass nutzen und einen integrierten Schrittzähler haben, um zurück in ihr Nest zu finden. Richtungs- und Entfernungsinformationen sind wichtig für die sogenannte „Wegintegration“, mit deren Hilfe sie ihren Rückweg „berechnen“. Außerdem nutzen sie sichtbare Landmarken sowie Magnet- und Vibrationssinn zur Navigation. Futter und Nesteingang finden sie mit Hilfe ihres äußerst sensiblen Geruchssinns. Für die neue Studie untersuchten die Forscher, wie Ameisen reagieren, wenn sie bestimmte Landmarken am Nesteingang lernen und dann den gleichen Landmarken fernab des Nests wiederbegegnen. „Man muss sich das so vorstellen: Wenn wir uns in einer unbekannten Großstadt an einem markanten Hochhaus orientieren wollen und plötzlich feststellen, dass es weitere Hochhäuser gibt, die ganz ähnlich aussehen. dann sind wir total verwirrt. Wir fragten uns also, wie Ameisen dieses Problem lösen“, sagt Markus Knaden.

Für ihre Experimente bauten die Wissenschaftler einen 16 Meter langen Aluminiumkanal. In diesem Kanal lernten die Ameisen, Futter zu suchen. Als Köder stellten die Forscher ein Schälchen mit Kekskrümeln 10 Meter vom künstlichen Nesteingang im Kanal entfernt auf (der natürliche Nesteingang war über einen Schlauch mit dem künstlichen Nesteingang im Kanal verbunden). Sichtbare Landmarken außerhalb des Kanals spielten keine Rolle; die Ameisen konnten jedoch die Sonne als Kompass nutzen. Der unscheinbare Nesteingang wurde mit zwei schwarzen Karten markiert. Später wurden weitere schwarze Karten entlang des Trainingskanals hinzugefügt, um zu sehen, ob sich die Ameisen verwirren lassen. „Wir hatten zwar damit gerechnet, dass die Ameisen irgendwie auf diese neue Situation reagieren würden. Dass sie aber die vorher als Nestmarken gelernten schwarzen Karten gänzlich ignorieren, hatten wir nicht erwartet. Besonders erstaunlich war ihr Verhalten gegenüber zweiteiligen Landmarken, also einem schwarzen Quadrat, das außerdem mit einem Duft versehen war. Wenn ein Teil der Landmarke eindeutig, also nur am Nest anzutreffen war, der andere Teil sich aber im Kanal wiederholte, nutzten die Ameisen weiterhin nur den eindeutigen Teil, beispielsweise den Duft, und steuerten ihn bei der Nestsuche an, während sie mehrfach in der Umgebung vorkommende Quadrate außer Acht ließen“, fasst Roman Huber die Experimente zusammen.

Da die Ameisen auf der Suche nach Nahrung oft sehr lange Strecken zurücklegen müssen, häufen sich bei der Wegintegration Fehler an. Die Tiere können solche Abweichungen aber durch die zusätzliche Berücksichtigung weiterer Nesthinweise, wie sichtbarer Landmarken oder Düfte, ausgleichen. Forscher waren bisher davon ausgegangen, dass die Entfernung zum Nest entscheidend dafür ist, ob sie mehr der Wegintegration oder anderen Orientierungshilfen vertrauen. Die neue Studie zeigt jedoch, dass die Orientierungsleistung der Wüstenameisen noch komplexer ist, denn sie müssen auch beurteilen können, ob diese Hinweise verlässlich sind oder nicht.

Die Orientierung von Wüstenameisen wurde in erster Linie in Verhaltensexperimenten erforscht. Die Forscher wollen jetzt einen Schritt weitergehen und für die Ameisen ein Calcium-Imaging-Verfahren etablieren, das ihre Nervenaktivität sichtbar macht. „Je mehr wir darüber erfahren, wie viele Informationen das Ameisengehirn bei der Orientierung berücksichtigen muss, umso mehr interessieren wir uns dafür, wo und wie Riechen und Sehen im Gehirn verarbeitet werden. Diese Methode könnte uns nicht nur zeigen, wo im Gehirn ein Duft wahrgenommen wird, sondern auch, wo festgelegt ist, dass es sich um einen Nestduft handelt. Dieses Wissen brächte uns bei der Erforschung der erstaunlichen Leistungen dieser Insekten einen erheblichen Schritt weiter“, sagt Markus Knaden.

Originalveröffentlichung:
Huber, R., Knaden, M., (2017). Homing ants get confused when nest cues are also route cues. Current Biology DOI: 10.1016/j.cub.2017.10.039
http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.10.039