Die folgende Facharbeit „Ameisen – unflexible Roboter oder soziale Genies?“ überprüft die Tiergruppe der Ameisen auf Flexibilität, Intelligenz und Erfolg. Erst wird die Organisation des Ameisenstaates, einschließlich Kommunikation, Orientierung, Staatenbildung und dem Nestbau, analysiert. Aufbauend auf diesen Informationen werden differenziertere Beispiele genannt, aus denen Rückschlüsse für die Fragestellung der Facharbeit erschlossen werden. Bei den Beispielen handelt es sich in erster Linie um verschiedene Ameisengäste, die Fortpflanzungsstrategie der Ameisen und die Effizienz ihrer Umweltnutzung.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Die Organisation des Ameisenstaates
2.1 Staatenbildung und Kasten
2.2 Kommunikation
2.3 Orientierung
2.3.1 Ameisenstraßen
2.3.2 Andere Orientierungshilfen
2.4 Akute Gefahren
2.5 Nestbau
3. Die Intelligenz der Ameisen aufdem Prüfstand
3.1 Probleme und Systemlücken
3.2 Beispiele für Erfolg und Flexibilität
3.2.1 Effektive Fortpflanzung
3.2.2 OptimierteVerwendung von Ressourcen
4. Schlussteil
Anhang:
Literaturverzeichnis, Internet-Quellenverzeichnis
Abstract
Die folgende Facharbeit „Ameisen - unflexible Roboter oder soziale Genies?“ überprüft die Tiergruppe der Ameisen auf Flexibilität, Intelligenz und Erfolg. Erst wird die Organisation des Ameisenstaates, einschließlich Kommunikation, Orientierung, Staatenbildung und dem Nestbau, analysiert. Aufbauend aufdiesen Informationen werden differenziertere Beispiele genannt, aus denen Rückschlüsse für die Fragestellung der Facharbeit erschlossen werden. Bei den Beispielen handelt es sich in erster Linie um verschiedene Ameisengäste, die Fortpflanzungsstrategie derAmeisen und die Effizienz ihrer Umweltnutzung.
1. Einleitung
Für die meisten Menschen sind Ameisen wohl nur kleine Krabbeltiere, die beim Picknick oder Zelten auch noch zu nervigen Plagegeistern werden können. Die Wenigen, die sich ausgiebig mit ihnen befasst haben, lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: Die Einen sind fasziniert von der Art und Weise, in der Ameisen Zusammenleben; von den komplexen Verhaltensweisen und Bauwerken, die sie hervorbringen. Manche halten den Ameisenstaat sogar für die perfekte Gesellschaft, bestehend aus kleinen Genies, die alle an einem Strang ziehen und dadurch Unglaubliches vollbringen.
Menschen der zweiten Kategorie sind den Ameisen gegenüber eher skeptisch und beschreiben sie als willenlose Roboter, die lediglich ihren Instinkten folgen und deshalb auch leicht ausgetrickst werden können.
In meiner Facharbeit werde ich auf der Grundlage von traditionellen und digitalen Quellen zwischen diesen beiden konträren Meinungen abwägen, indem ich den Ameisenstaat anhand von Beispielen auf Flexibilität, Effizienz und Lückenlosigkeit überprüfe. Mein Ziel ist es jedoch nicht, instinktbedingtes Verhalten subjektiv zu bewerten oder gar philosophisch zu hinterfragen.
Ich habe mich dazu entschieden, meine Facharbeit über Ameisen zu schreiben, da ich es faszinierend finde, dass die Evolution zwei so unterschiedliche Formen von Intelligenz hervorgebracht hat. Menschliche Intelligenz resultiert aus einem großen, leistungsstarken Gehirn während die Intelligenz der Ameisen aus dem Zusammenwirken mehrerer winziger Gehirne entsteht. Dennoch lassen sich die beiden in vielerlei Hinsicht vergleichen und kommen oft zu ähnlichen Problemlösungen.
2. Die Organisation des Ameisenstaates
Die im folgenden Abschnitt dargestellten Fakten bezüglich der Organisation des Ameisenstaates beantworten die zentrale Fragestellung dieser Facharbeit nicht sondern dienen lediglich als Informationsgrundlage.
2.1 Staatenbildung und Kasten
Als staatenbildend werden in der Biologie Tiere bezeichnet, die durch Arbeitstei- lung und eusoziales Verhalten das Überleben ihrer Gemeinschaft sichern. Wie auch Termiten, Bienen und Nacktmulle gehören Ameisen (Formicidae) zu den staatenbildenden Tieren. Charakteristisch für Insektenstaaten ist die Arbeitsteilung bei der Brutpflege, der gemeinsamen Verteidigung des Staates, der Nahrungsbeschaffung sowie der Fortpflanzung; wobei letzteres durch eine Aufteilung in fertile und infertile Individuen erfolgt.
Das Ameisenvolk setzt sich aus mehreren Kasten zusammen, die sich in Gestalt und insbesondere den jeweiligen Aufgabengebieten unterscheiden.
Zahlenmäßig am stärksten vertreten innerhalb des herangewachsenen Ameisenvolkes sind die Arbeiterinnen, eine uniform weibliche Gruppe. Diese haben bei den meisten Ameisenarten einen schmalen Rücken, da sie über keine Flügel verfügen und somit auch keine Flugmuskeln benötigen. Nicht selten gibt es auch innerhalb der Arbeiterkaste morphologische Unterschiede, die mit bestimmten Tätigkeiten in Verbindung stehen (Abb. 1 links, Seite 6). So werden zum Beispiel Ameisen mit großen Köpfen und kräftigen Unterkiefern primär zur Verteidigung verwendet, hierbei handelt es sich um eine Unterkaste der Arbeite- rinnen, den Soldaten. Die Aufgaben der Arbeiterinnen sind vielfältig und komplex, denn sie verrichten jegliche Arbeiten innerhalb des Staates - außer der Fortpflanzung. Diese Aufgabe können sie auch nicht effizient übernehmen, da ihre Fortpflanzungsorgane, insbesondere die Ovarien, im Normalfall stark verkümmert und somit nicht funktionsfähig sind. Arbeiterinnen können bis zu sechs Jahre alt werden. (vgl. Kirchner, 2001, S. 20).
Für die Aufgabe der Reproduktion existiert eine eigene Kaste: die Königinnen. Sie sind in der Regel größer als die Arbeiterinnen, werden bis zu 25 Jahre alt und verfügen anfangs über Flügel, die jedoch nach der Begattung abgeworfen werden. Die Ovarien der Königinnen sind stark entwickelt und funktionsfähig; dies lässt sich äußerlich bei den meisten Arten an einem vergleichsweise großen Hinterleib erkennen. Wenn man das Gehirn einer Königin mit dem einer Arbeiterin vergleicht fällt auf, dass bei der Arbeiterin bestimmte Areale des Gehirns stärker entwickelt sind als bei der Königin, insbesondere jene die für das soziale Leben der Ameisen bedeutsam sind. Dies erklärt sich dadurch, dass die Königinnen sich zeitlebens fast ausschließlich einer überschaubaren Aufgabe widmen: der Eiablage (vgl. Kirchner, 2001, S. 20).
Die dritte Kaste des Ameisenvolkes besteht ausschließlich aus männlichen, fortpflanzungsfähigen und geflügelten Tieren. Männchen sind jedoch kein fester Bestandteil des Ameisenstaates, denn sie dienen lediglich der einmaligen Begattung junger Königinnen während des Hochzeitsfluges. Die Weibchen sind dazu in der Lage die einmalig aufgenommenen Spermien in einer Samentasche für etliche Jahre lebendig zu konservieren und zu ernähren. Dies macht das weitere Leben der Männchen nach der Begattung überflüssig, denn ihre Fortpflanzungskraft lebt in der Königin weiter und ihre Arbeitskraft wird dank der zahlreichen Arbeiterinnen nicht benötigt; sie sterben kurz darauf (vgl. Gößwald, 1985, S. 14).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 1. Sieben verschiedene Arbeiterkasten (links) und eine flügellose Königin (rechts) der Blattschneiderameise Atta cephalotes (aus [7], Wikipedia, 24.02.2010).
2.2 Kommunikation
Die Kommunikation der Ameisen findet auf verschiedenen Ebenen statt, denn sie verständigen sich durch taktile, vibratorische und vor allem chemische Signale.
Die direkte Kommunikation zweier Ameisen kann über verschiedene Berührungen der Fühler erfolgen. Somit kann ein Individuum einer Artgenossin zum Beispiel signalisieren, dass sie Nahrung benötigt, woraufhin ihr Gegenüber einen Futtertropfen aus ihrem Kropf abgibt. Ein weiteres Beispiel der taktilen Kommunikation stellt der Tandemlaufdar, bei dem eine lehrende Ameise eine Schülerin durch regelmäßigen taktilen Kontakt zu einer neu entdeckten Futterstelle führt (vgl. Kirchner, 2001, S. 75). Futtersammlerinnen werden jedoch auch oft mit charakteristischen Bewegungen rekrutiert: Camponotus socius bewegt den Kopf sechs bis zwölf mal in der Sekunde seitlich hin und her um zahlreiche Arbeiterinnen zur Verfolgung zu motivieren.
Die Anwerbung von Artgenossinnen zum Nestumzug findet auf sehr direktem Wege statt: Hat eine Kundschafterameise einen ihr günstig erscheinenden Nistplatz entdeckt rempelt sie eine Arbeiterin an, worauf diese mit einer Körperhaltung reagiert, die es ihr ermöglicht getragen zu werden. Die Kundschafterin beginnt nun ihre Artgenossin zu dem entdeckten Nistplatz zu tragen, damit diese ein eigenes Urteil fällen kann. Ist die Artgenossin zufrieden, beginnt sie selber damit andere Individuen zum neuen Nistplatz zu tragen. Dieses Verhalten greift nun auf immer mehr Individuen über, was schlussendlich zum Umzug des Volkes führt (vgl. Kirchner, 2001, S. 74f).
Das Erzeugen von Schrilllauten durch Reiben einer geriffelten Oberfläche (stri- dulieren) dient als Signal für eine eingeschränkte Bewegungsfähigkeit und kommt somit zum Einsatz, wenn eine Ameise im Kampf von anderen Ameisen eingekreist ist oder sich in einem Spinnennetz verfangen hat. Die Blattschneiderameise Atta cephalotes verwendet Stridulationssignale um Arbeiterinnen zum Ausgraben verschütteter Artgenossinnen anzuregen (vgl. Gößwald, 1985, S.104).
Ameisen kommunizieren jedoch hauptsächlich auf chemischem Wege durch Pheromone, welche von Drüsen an die Umwelt abgegeben werden. Diese wirken dann, durch auf den Fühlern befindliche Geruchs- oder Geschmackshilfsorgane, auf das zentrale Nervensystem, in dem sie einen bestimmten Effekt hervorrufen, zum Beispiel Aggressivität, sexuelle Aktivität oder Ähnliches.
Selbst das Erkennen der eigenen Nestgefährtinnen ist durch einen volksspezifischen Pheromonduft geregelt, welcher von der Königin beziehungsweise den Königinnen ausgeht. Im monogynen Ameisenstaat werden Individuen mit abweichendem Duft getötet, selbst wenn es sich um begattete Ameisen aus dem eigenen Nest handelt. Polygyne Staaten hingegen tragen nicht den Duft einer einzigen Königin, sondern vielmehr einen Mischduft der einzelnen Königinnen, welches sich auf die Toleranz von duftfremden Ameisen auswirkt:
,,(...) der Mischduft der vielen Königinnen ermöglicht Verträglichkeit gegenüber jungen Nachwuchsköniginnen sowie mit Tochternestern und Angehörigen fremder Nester der gleichen Art.“ (Gößwald, 1985, S. 106)
2.3 Orientierung
2.3.1 Ameisenstraßen
Die oben erwähnten Pheromone dienen jedoch auch der Orientierung einer jeden Ameise, denn oftmals legen Ameisenarten ein verzweigtes Straßensystem aus Pheromonspuren an, auf denen die Außendienstameisen auslaufen und wieder zurückkehren. Diese werden teils über Jahre hinweg regelmäßig verwendet und bilden oftmals tiefe und gut sichtbare Einschnitte im Boden. Ein einfacher Versuch zeigt anschaulich, dass es sich bei Ameisenstraßen um Duftspuren handelt:
„Reibt man mit einem Radiergummi einige Male quer zur Laufrichtung der Ameisen über die oberste Rindenschicht, zeigen sich die an dieser Stelle ankommenden Ameisen deutlich desorientiert: sie haben offensichtlich Schwierigkeiten, die Rubbelzone zu überqueren (...).“ (Kirchner, 2001, S. 59)
Ameisenstraßen werden automatisch und ohne jegliche aktive Planung angelegt, denn sie entstehen dadurch, dass fündig gewordene Ameisen oft eine dünne, aber dennoch gut erkennbare Pheromonspur hinterlassen. Wird von einer Kundschafterin eine neue Nahrungsquelle entdeckt, so wird sie damit beginnen einen Teil der Nahrung zum Nest zu transportieren und sich anschließend wieder auf den Weg zur Nahrung machen um den Vorgang zu wiederholen. Durch das ständige Belaufen der Strecke erhöht sich die Pheromonkonzentration; die einzelnen Laufspuren vereinen sich letztendlich zu einer Straße, die somit gut erkennbar für andere Ameisen wird. Diese folgen ihr, transportieren die Nahrung und treiben zusätzlich den „Straßenbau“ voran. Die Rekrutierung von Futtersammlerinnen beschleunigt die Entstehung einer Straße natürlich ungemein.
2.3.1 andere Orientierungshilfen
Unabhängig von den Ameisenstraßen besteht für Ameisen jedoch auch die Möglichkeit sich an der Sonne zu orientieren, denn die Stirnaugen vieler Ameisenarten ermöglichen es, die Polarisationsmuster des Himmels wahrzunehmen. Besonders wichtig ist diese Form der Orientierung für Wüstenameisen, da Duftstoffe in der heißen Umgebung nicht lange überdauern können und auch die umliegende Landschaft sehr eintönig und oftmals nicht sehr einprägsam ist. Eine sehr eindrucksvolle Demonstration dieser Abhängigkeit zeigt sich während einer totalen Sonnenfinsternis in der Wüste, bei der die Futtersucherinnen bewegungslos am gleichen Ort verharren (vgl. Kirchner, 2001, S.60).
Die Komplexaugen einer Ameise setzen sich aus vergleichsweise wenigen Om- matidien zusammen und sind somit nur dazu in der Lage schemenhafte Ein - drücke der Umwelt wahrzunehmen. Dennoch wurde nachgewiesen, dass optische Eindrücke von den Ameisen zur Orientierung verwendet werden, denn auffällige Strukturen wie alleinstehende Bäume können sehr wohl erkannt werden. Pachycondyla tarsata orientiert sich nachweislich an den Mustern, die die über ihnen befindlichen Äste und Blätter bilden.
Als weitere Orientierungshilfen müssen zusätzlich auf den Antennen befindliche Tasthaare genannt werden, die ein recht komplexes Bild eines abgetasteten Objektes liefern können. Auch Thermorezeptoren und Organe zur Wahrnehmung von Luftströmungen befinden sich wahrscheinlich auf den Antennen. Auf die hier genannten Hilfsmittel sind Ameisen besonders in den völlig dunklen Nestbauten angewiesen. Man geht davon aus, dass die Orientierung im Nest durch das Wahrnehmen von verschiedenen Temperaturen, Gaskonzentrationen und Geruchseindrücken stattfindet, da Temperatur, Kohlendioxidkonzentration und Gerüche der verschiedenen Nestkammern stark variieren. Möglicherweise wird auch die Weite der Gänge durch Ertasten mit den Antennen berücksichtigt, da kleinere Abzweigungen deutlich schmaler sind als die Hauptgänge (vgl. Kirchner, 2001, S. 57f)
Die oben genannten Orientierungsmittel ergänzen sich und sind in Maßen auch dazu in der Lage sich gegenseitig zu ersetzen, so kann eine Ameise nachts auch ohne optische Reize oder Polarisationsmuster per Pheromonspur ihr Nest finden.
2.4 Akute Gefahren
Die Leistungen, die der gesamte Ameisenstaat vollbringt, wären für eine einzelne Ameise niemals zu bewältigen. In der Gemeinschaft jedoch schaffen es die Ameisenj angemessen auf akute Gefahren zu reagieren. Erstaunlicherweise gibt es im Ameisenstaat Individuen die keiner regelmäßigen Arbeit nachgehen sondern ihre Zeit mit passivem Warten verbringen. Bei besonderen Ereignissen, zum Beispiel einer Überflutung, entpuppt sich das Arbeitspotential dieser scheinbaren „Faulenzer“ jedoch rasch als eine nützliche Reserve für Notfälle, die zum Wiederaufbau des Nestes genutzt werden kann.
Auch tierische Eindringlinge sind eine akute Bedrohung für das Ameisenvolk und erfordern flexible und schnelle Handlungsmuster zu ihrer Bewältigung. Dringt ein Organismus in ein von Ameisen besiedeltes Gebiet ein, so wird er anhand seines Geruchs identifiziert und als fremd erkannt. Nun werden Gefahrenalarm-Pheromone abgesondert, um die Artgenossinnen zu alarmieren und Aggressionsverhalten zu bewirken. Dieses äußert sich in aufgeregtem Umherlaufen und artspezifischen Abwehrmechanismen. Waldameisen beginnen mit dem Verspritzen von Ameisensäure, während andere Arten damit beginnen den Eindringling festzuhalten und nach und nach mit den Oberkiefern attackieren. In diesem Fall verankert sich eine Ameise mit an den Beinen befindlichen Widerhaken im Untergrund (Abb. 2, Seite 11). Eine einzelne Ameise wäre mit dieser Strategie bei einem um das Vielfache größeren Gegner wohl nicht erfolgreich, aber in der Gruppe ist dieses Vorgehen sehr effektiv um auch größere Feinde zu bekämpfen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 2. Weberameisen kollaborieren um eine rote Ameise zu zerreißen. Die beiden äußeren zerren an der roten Ameise während die mittlere versucht sie mit ihren Mandiblen zu durchtrennen. Die Verankerung im Untergrund istgutzu erkennen (aus [7], Wikipedia, 24.02.2010).
2.5 Nestbau
In Teilen Südamerikas, Asiens und Afrikas sind die klimatischen Bedingungen so günstig, dass eine feste Behausung oft nicht notwendig ist. Wanderameisen verzichten daher auf den Nestbau und erhalten so die Möglichkeit ihre Jagdgründe häufig zu wechseln. Dennoch steht diese Möglichkeit einer Vielzahl von Ameisenarten nicht offen, da die abiotischen Umweltfaktoren zu großen Schaden auf die Ameisen und insbesondere die Brut ausüben würden. Um das Überleben in ungünstigen Umweltbedingungen trotzdem zu ermöglichen, errichten Ameisen die verschiedensten Behausungen, die oftmals auch Schutz vor anderen Tieren bieten. Durch effektives Nutzen der verfügbaren Umweltressourcen und einen zweckmäßigen Aufbau entsteht innerhalb des Nestes oftmals ein stark von der Außenwelt abweichendes Mikroklima, dass nahezu ideale Bedingungen für die Aufzucht der Brut und das Überleben des Volkes bietet. Die verschiedenen Kammern sind vielfach sogar aufdie individuellen Bedürfnisse einzelner Entwicklungsstadien der Larven und Puppen unterschiedlicher Kasten abgestimmt (vgl. Gößwald S. 81, Kirchners. 25ff).
Im Falle der Ernteameisen dient das Nest als Vorratslager für gesammelte Nahrung, Blattschneiderameisen verwenden es sogar als Treibhaus für spezielle Nährpilze die selbst gedüngt und versorgt werden. Auch ein Äquivalent zum menschlichen Stall findet sich in einigen Ameisennestern, die dem Schutz von in Symbiose mit den Ameisen lebenden Pflanzensaugern dienen (vgl. Kirchner S. 26f).
3. Die Intelligenz der Ameisen auf dem Prüfstand
3.1 Probleme und Systemlücken
In der Praxis erweist sich das komplexe Organisationssystem der Ameisen keineswegs als perfekt oder lückenlos. Es gibt zahlreiche Tiere, die Einzelaspekte der Verhaltensweisen und Kommunikationswege der Ameisen scheinbar beherrschen und sie sogar zu ihrem eigenen Vorteil nutzen.
Der Käfer Amphotis marginatus überfällt heimkehrende Arbeiterinnen der Glänzendschwarzen Holzameise (Dendrolasius fuliginosus) regelrecht, um ihnen ihre Kropfnahrung durch Fühlerkontakt zu entlocken. In dem Moment, da die Ameise erkennt, dass es sich nicht um eine Artgenossin handelt, nutzt der Käfer sein Rückenschild um sich vor den Angriffen der Ameise zu schützen. Ein ähnliches Vorgehen, jedoch mit anschließender Flucht, wurde bei der Fliege Metopi- na formico-mendicula beobachtet (vgl. Gößwald S. 168 / S. 174).
Das gemeinschaftliche Teilen der Nahrung, bei der ein Futtersafttropfen aus dem sozialen Magen der Ameise hervorgewürgt wird (siehe 2.2), ist die wohl am häufigsten ausgenutzte Verhaltensweise der Ameisen. Anhand dieses Beispiels lässt sich ein grundlegender Charakter des Ameisenstaates erkennen: Individuen befolgen einfachste Regeln, die letztendlich zu intelligentem Verhalten der Masse führen. Beim genannten Beispiel handelt es sich jedoch nicht um eine bewusste Handlung, die etwa das Wohlergehen der Artgenossen einkalkuliert, sondern vielmehr um eine rein reflektorische Reaktion auf einen bestimmten taktilen Reiz. Daraus folgt, dass jeder Organismus, der dazu in der Lage ist die Berührungen einer bettelnden Ameise zu imitieren, die Abgabe von Kropfnahrung herbeiführen kann. Die Einfachheit der Verhaltensregeln führt also dazu, dass diese leicht „entschlüsselt“ bzw. nachgeahmt und missbraucht werden können.
Doch dieses Problem betrifft auch die wichtigsten Kommunikations- und Orientierungsmittel der Ameisen: die chemischen Duft- und Botenstoffe. Lange bevor der Mensch Pheromonfallen zur Schädlingsbekämpfung erfand, gab es schon Wanzen, die die Pheromone der Ameisen imitieren konnten um eigene Ameisenstraßen (siehe 2.3.1) zu legen. Diese unechten Ameisenstraßen führen die Arbeiterinnen, die sich von ihnen täuschen lassen, direkt in die Richtung ihrer Fressfeinde.
Einige Ameisengäste, darunter viele Arten der Kurzflügler (Staphylinidae), leben ihr Leben lang mitten in Ameisennestern und werden zusätzlich noch gepflegt, gefüttert und wie gleichwertige Artgenossinnen behandelt (Myrmekophilie). Dies wirkt sich nicht selten nachteilig auf die Ameisenbrut aus: Die Larven von Atemeles pubicollis werden in den Brutkammern (siehe 2.5) ihrer Wirtsameisen ernährt und gepflegt, als wären sie der Ameisenbrut zugehörig. Mit zunehmen - dem Alter ernähren sie sich aber auch von Eiern, Larven und Puppen der Amei - sen. Das widersinnige Verhalten der Wirtsameisen lässt sich unter anderem durch Drüsensekrete und Pheromone, die die Myrmekophilen absondern, erklären. Mit Hilfe von besänftigenden, Brutpflegeverhalten auslösenden Exsudaten und einschmeichelnden Bewegungen werden die Ameisen getäuscht und in einigen Fällen sogar dazu gebracht, sich intensiver um die fremden Larven als um die eigene Brut zu kümmern (vgl. Gößwald S. 178f).
An dieser Stelle zeigt sich also, dass der Sozialstaat der Ameisen von ungebetenen Gästen ein Leben lang ausgenutzt werden kann, sofern sie nur die Synthese geeigneter Pheromone und Exsudate beherrschen. In diesem Fall macht die starke Beeinflussbarkeit durch Pheromone die Wirtsameise zu einem Sklaven für volksfremde Individuen; hier wird also viel Arbeits- und Reproduktionspotential vergeudet.
Auch das Erkennen fremder Ameisen durch den abweichenden Volksduft (siehe 2.2) funktioniert zumindest bei polygynen Arten nicht ausnahmslos: Eine geringe Anzahl koloniefremder Tiere wird erfolgreich als solche erkannt und getötet, größere Mengen werden jedoch erstaunlicherweise sofort wie zugehörig behandelt (vgl. Gößwald S. 106).
3.2 Beispiele für Erfolg und Flexibilität
Trotz der beschriebenen Probleme, die sich aus der Überlebensstrategie der Ameisen ergeben, scheint der Ameisenstaat zweifelsohne ein Erfolgsrezept zu sein. Fossilienfunde beweisen, dass es schon seit 130 Millionen Jahren Ameisen auf der Erde gibt. Darüber hinaus gibt es kaum eine Region der Erde, die sie nicht bevölkern; zu den Ausnahmegebieten zählen lediglich die Antarktis und einige weit vom Festland entfernte Inseln. Diese starke territoriale Verbreitung zeigt eindrucksvoll, dass Ameisen es schaffen, in fast allen Ökosystemen erfolgreich zu überleben und sich ihrer Umwelt flexibel anpassen können (siehe auch 2.5). Eine Mega-Kolonie der Argentinischen Ameise (Linepithema humile) erstreckt sich über weite Gebiete Amerikas, Europas und Asiens und ist somit die größte bekannte Insektenkolonie weltweit ([2], Walker (Hg.), 20.02.2010). Schätzungen der National Academy of Science of the USA zufolge, bilden Ameisen 15-20% der gesamten tierischen Biomasse unseres Planeten ([5], Schultz, 24.02.2001).
Wenn man den Begriff „Erfolg“ also als die Fähigkeit einer Tiergruppe ihre Gene in möglichst großen Mengen möglichst weit zu verbreiten definiert, dann zählen die Ameisen ohne Zweifel zu den erfolgreichsten Tiergruppen überhaupt. Dieser Erfolg lässt sich hauptsächlich durch die Staatenbildung und die daraus resultierenden mannigfaltigen Vorteile gegenüber singulär lebenden Insekten erklären.
3.2.1 Effektive Fortpflanzung
Die Arbeitsteilung innerhalb des Ameisenvolkes bewirkt, dass den einzelnen Aufgabenbereichen sehr effektiv und ausführlich nachgegangen werden kann. Dies lässt sich zum Beispiel an der für Insekten untypischen Fortpflanzungsstrategie erkennen, denn Ameisen weisen viele Merkmale der K-Strategen auf. Die Aufteilung in fertile und sterile Individuen (siehe 2.1) ermöglicht es den ferti- len Tieren und der Brut, im gut geschützen Nest zu bleiben, da sie von den Arbeiterinnen gefüttert und gepflegt werden. Die Sterblichkeit der Nachkommen wird somit auf ein Minimum reduziert. Die Entwicklung des Individuums ist bei den klassischen K-Strategen ein sehr langwieriger Prozess, da die Individuen dort meist eine hohe Körpergröße entwickeln. Diese Nachteile der K-Strategen sind bei den Ameisen kaum vorhanden; sie vereinen also die positiven Merkma- le der r-Strategen und K-Strategen in sich: eine hohe Anzahl der Nachkommen bei gleichzeitiger geringer Sterberate (Quantität und Qualität).
Nun könnte man meinen, dass es bei dieser nahezu perfekten Fortpflanzungsstrategie schnell zu einer Überbevölkerung kommen müsse, die in massiven Einbrüchen der Population endet. Diesbezüglich verfügt der Ameisenstaat jedoch über einen automatischen Regulationsmechanismus. Ist ein Nest sehr volkreich, verfügt es durch die Stoffwechselaktivität der vielen Individuen über eine hohe Binnenwärme. Diese wirkt sich auf die Legegewohnheiten der Königinnen aus, die nun hauptsächlich befruchtete, diploide Eier legen, aus denen Weibchen entstehen.
„Dann tritt vermehrter Männchenmangel ein mit der Folge, daß viele Weibchen unbegattet bleiben, also nicht zu Stammüttern werden können. Als nächstes folgt eine allmähliche Schwächung der Nester wegen Verringerung der Eiproduktion. In den derart an Volksmasse geschwächten Nestern wird die Nestbin- nenwärme herabgesetzt; das führt zur Ablage einer größeren Menge von Männ - chen-Eiern (...); mit diesen wächst der gesamte Ameisenbestand wieder stärker heran.“ (Gößwald, 1985, S. 44)
Die hocheffiziente Fortpflanzungsstrategie der Ameisen, gepaart mit der Regulierung des Sexualindex als Schutz vor Überbevölkerung, ermöglicht es den Ameisen, die Umweltkapazität ihres Lebensraumes voll und ganz auszunutzen ohne diese zu überschreiten und zum Beispiel durch Nahrungsmangel unnötig Individuen zu verlieren.
3.2.2 Optimierte Verwendung von Ressourcen
Doch nicht nur die Aufzucht von Nachkommen haben die Ameisen optimiert, auch im Transport von Ressourcen weisen sie eine wirkungsvolle Selbstorganisation auf. Feste Ameisenstraßen (siehe 2.3.1) stellen immer den schnellstmöglichen Weg von einer Ressource zum Nesteingang dar. Das beweist ein einfacher Versuchsaufbau, bei der eine Futterquelle durch verschieden lange Wege mit dem Nest verbunden wird (Abb. 3, Seite 17). Zu Beginn des Versuches wählen die Ameisen einen zufälligen Weg aus, nach einiger Zeit etabliert sich jedoch eine Ameisenstraße auf dem kürzesten der Wege, da die Ameisen hier schneller von der Futterstelle zurückkehren und somit auch die Pheromonkonzentration am höchsten ist ([6], Wikipedia, 25.02.2010).
Dieses Prinzip ist so effektiv, dass es bereits von Wirtschaftsinformatikern auf Algorithmen übertragen wurde und in der Transportlogistik angewandt wird, um möglichst kostengünstig zu arbeiten ([4], PROFACTOR GmbH, 12.02.2010).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 3. Grafische Darstellung des o.g. Versuchsaufbaus (aus [6], Wikipedia, 25.02.2010).
Nachdem die schnellste Transportroute ermittelt wurde, bewegen sich nun unzählige Ameisen auf einer sehr schmalen Straße. Trotzdem bleibt der ,,Ver- kehrsfluss“ aufrecht erhalten und es entstehen keine „Staus“. Dies lässt sich dadurch begründen, dass der Transport von Ressourcen nicht egoistisch auf einzelne Individuen ausgerichtet ist, sondern vielmehr auf die Interessen der gesamten Kolonie. Es gibt also keine Überholvorgänge, „Raser“ oder „Drängler“; somit kann eine Ameisenstraße quasi nicht überlastet sein und die größtmögliche Transportgeschwindigkeit ist gewährleistet ([1], Rutzen (Hg.), 12.02.2010).
Es ist den Ameisen also möglich, die Ressourcen, die ihnen ihre Umwelt bietet, sehr effizient auszuschöpfen. Dies lässt sich auch an den vielfältigen Verwendungszwecken erkennen: Ein einfaches Blatt kann einerseits als Material zum Nestbau, andererseits aber auch als Nährboden für einen symbiotischen Pilz dienen. Sogar die Individuen selbst werden oftmals wie Ressourcen oder Werkzeuge verwendet. Weberameisen verwenden ihre eigenen Larven als Weberschiffchen um Blattstückchen mit einander zu verspinnen (Gößwald, 1985, S. 91). In trockenen Regionen werden sogenannte Honigtopfameisen (Abb. 4, Seite 18) als lebendige Vorratsspeicher für Dürrezeiten verwendet (Gößwald, 1985, S. 134). Selbst die „faulenzenden“ Ameisen (siehe 2.4) kann man als Ressourcenvorrat für den Notfall verstehen, der einen flexiblen Umgang mit plötzlichen Umweltveränderungen ermöglicht.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 4. Honigtopfameisen der Gattung Myrmecocystus (aus [7], Wikipedia, 24.02.2010).
4. Schlussteil
Abschließend lässt sich sagen, dass Ameisen sowohl Merkmale von Robotern, als auch Merkmale sozialer Genies aufweisen. Für beide Meinungen lassen sich unzählige Beispiele und Argumente finden, die aber den Rahmen dieser Facharbeit um ein vielfaches sprengen würden. Als unflexibel sollte man Ameisen meines Erachtens aber nicht beschreiben, wenn man die vielfältigen Interaktionen mit ihrer Umwelt und auch die unterschiedlichsten Anpassungen an diese kennt.
Eines steht jedoch sicher fest: Wenn man sich ein Bild von der Intelligenz der Ameisen machen möchte, sollte man kein einzelnes Individuum als Beurteilungsgrundlage verwenden, sondern immer nur die Gemeinschaft.
Literaturverzeichnis
Gößwald, К.: Organisation undLeben der Ameisen. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, 1985.
Günther / Hannemann / Hieke / Königsmann / Schumann: Urania Tierreich. Insekten. Leipzig: Urania-Verlag, 1994.
Kirchner, W.: Die Ameisen. Biologie und Verhalten. 2. Auflage. München: C.H. Beck, 2001
Meyers Lexikonredaktion (Hg.): Schülerduden Die Biologie. Ein Lexikon der gesamten Schulbiologie. Mannheim u.a.: Dudenverlag, 1994.
Internet-Quellen
[1] Gabriele Rutzen (Hg.) (2009): „Ameisen sind doch die besseren Autofahrer!“. URL: http://idw-online.de/de/news311123 [Stand: 12.02.2010].
[2] Matt Walker (Hg.) (2009): „Ant mega-colony takes over world“. URL: http://news.bbc.co.uk/earth/hi/earth_news/newsid_8127000/8127519.stm [Stand: 20.02.2010].
[3] ORF Science-Redaktion (2006): „Lehrer und Schüler gibt es auch bei Ameisen“. URL: http://sciencev1.orf.at/science/news/143049 [Stand: 12.02.2010].
[4] PROFACTOR GmbH (2009): „Logistik folgt der Ameisenfährte“. URL: http://www.pressebox.de/pressemeldungen/profactor-gmbh/boxid-2 83423.html [Stand: 12.02.2010].
[5] Ted R. Schultz (2000): „In search of ant ancestors“. URL: http://www.pnas.org/content/97/26/14028.full [Stand: 24.02.2010].
[6] Wikipedia (o.J.): „Ameisenalgorithmus“. URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Ameisenalgorithmus [Stand: 25.02.2010].
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Inhalt dieser Facharbeit über Ameisen?
Die Facharbeit trägt den Titel „Ameisen - unflexible Roboter oder soziale Genies?“ und untersucht Ameisen auf Flexibilität, Intelligenz und Erfolg. Sie analysiert die Organisation des Ameisenstaates, einschließlich Kommunikation, Orientierung, Staatenbildung und Nestbau. Anschließend werden Beispiele wie Ameisengäste, Fortpflanzungsstrategien und Umwelteffizienz untersucht, um Rückschlüsse auf die Intelligenz und Flexibilität von Ameisen zu ziehen.
Wie ist der Ameisenstaat organisiert?
Der Ameisenstaat ist durch Staatenbildung und Kasten gekennzeichnet. Es gibt Arbeitsteilung bei Brutpflege, Verteidigung, Nahrungsbeschaffung und Fortpflanzung. Die Kasten umfassen Arbeiterinnen, Königinnen und Männchen, wobei jede Kaste spezifische Aufgaben hat. Die Kommunikation erfolgt über taktile, vibratorische und chemische Signale (Pheromone).
Wie orientieren sich Ameisen?
Ameisen orientieren sich mithilfe von Pheromonspuren (Ameisenstraßen), der Sonne (Polarisationsmuster des Himmels), optischen Eindrücken und Tasthaaren auf den Antennen. Sie nutzen auch Thermorezeptoren und Organe zur Wahrnehmung von Luftströmungen, insbesondere in dunklen Nestbauten.
Wie reagieren Ameisen auf Gefahren?
Ameisen reagieren auf Gefahren mit Alarmsignalen (Pheromonen) und artspezifischen Abwehrmechanismen. Einige Ameisenstaaten haben sogar "Faulenzer", die sich in Notfällen als Reserve für den Wiederaufbau des Nestes erweisen.
Welche Probleme oder Schwächen hat das Organisationssystem der Ameisen?
Das System ist nicht perfekt und kann von anderen Tieren ausgenutzt werden, die die Kommunikationswege oder Verhaltensweisen der Ameisen imitieren oder missbrauchen. Beispiele sind Käfer, die Nahrung stehlen, Fliegen, die sich von Ameisen ernähren, und Ameisengäste, die sich im Nest einnisten und von den Ameisen versorgt werden.
Was macht Ameisen trotzdem zu einer erfolgreichen Tiergruppe?
Trotz einiger Schwächen ist der Ameisenstaat ein Erfolgsrezept. Fossilienfunde beweisen, dass es seit 130 Millionen Jahren Ameisen gibt. Ihre weite Verbreitung zeigt, dass sie sich flexibel an fast alle Ökosysteme anpassen können. Ihre effektive Fortpflanzung und optimierte Verwendung von Ressourcen tragen ebenfalls zu ihrem Erfolg bei. Die K-Strategen-Fortpflanzungsmerkmale sind besonders wichtig. Es wird die Nutzung der Ressourcen betont.
Wie ist die Fortpflanzung bei Ameisen organisiert?
Ameisen kombinieren Merkmale der r- und K-Strategen. Die Arbeitsteilung ermöglicht es den fertilen Tieren und der Brut, im Nest zu bleiben, was die Sterblichkeit der Nachkommen reduziert. Der Ameisenstaat verfügt auch über einen Regulationsmechanismus, um Überbevölkerung zu verhindern. Die Geschlechterverhältnisse der Ameisen, und wie sich die Temperatur im Nest auf die Produktion von Männchen und Weibchen auswirkt, wird im Text angesprochen.
Wie verwenden Ameisen Ressourcen effizient?
Ameisen nutzen Selbstorganisation, um Ressourcen effizient zu transportieren. Ameisenstraßen stellen immer den schnellstmöglichen Weg von einer Ressource zum Nesteingang dar. Dieser Transport ist auch bei wirtschaftlichen Problemen effizient. Sie wenden dies in wirtschaftlichen Algorithmen an. Ein einfaches Blatt kann als Material zum Nestbau oder als Nährboden für einen symbiotischen Pilz dienen. Sie verwenden sogar ihren eigenen Körper.
Was sind Honigtopfameisen?
Honigtopfameisen sind lebende Vorratsspeicher für Dürrezeiten. Weberameisen verwenden ihre Larven als Weberschiffchen.
Was ist das Fazit der Facharbeit?
Ameisen weisen sowohl Merkmale von Robotern als auch von sozialen Genies auf. Man sollte sie aber nicht als unflexibel beschreiben, wenn man die vielfältigen Interaktionen mit ihrer Umwelt und die unterschiedlichen Anpassungen an diese kennt. Die Gemeinschaft ist entscheidend.
- Quote paper
- Lukas Kremer (Author), 2010, Ameisen - unflexible Roboter oder soziale Genies?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/146652
