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Arbeitsteilung unter Insekten : Was Ameisen uns voraushaben – und den Robotern

  • -Aktualisiert am

Das Kollektiv ist effektiver, wenn nicht alle gleich engagiert sind – jedenfalls solange es keinen Chef gibt wie bei Ameisen. Hier sind Vertreter der Art Lasius fuliginosus am Werk. Bild: WILDLIFE/P.Hartmann

Ein Biomechaniker hat sich angeschaut, wie Ameisen ihre Arbeit organisieren. Ein Vorurteil über die Fleißarbeiter kann er nun ausräumen.

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          Herr Goldman, Sie haben in der jüngsten  Ausgabe der Zeitschrift „Science“ eine Studie darüber veröffentlicht, wie Rote Feuerameisen ihre Nester graben. Diese Tiere gelten als überaus fleißig. Sind Sie nach Ihren Experimenten auch noch dieser Meinung?

          Ich würde jetzt sagen, jede Ameise hat zumindest die Fähigkeit, fleißig zu sein.

          Wie kommen Sie als Physiker dazu, Ameisen beim Graben von Nestern zu beobachten?

          Als Kind habe ich mich für Schlangen und Echsen interessiert, für Herpetologie. Später erschien mir das nicht sonderlich seriös, und ich habe Physik studiert. Zum Glück habe ich dann gelernt, dass es interessante biophysikalische Fragen zu verschiedenen Organismen gibt.

          Welche Fragen sind das?

          Wir beschäftigen uns damit, wie Tiere sich in komplexen Materialien bewegen. Da gibt es zum Beispiel Apothekerskinke, Echsen, die sozusagen im Sand schwimmen, oder Seitenwinder-Klapperschlangen. Seit gut acht Jahren erforschen wir auch Rote Feuerameisen, um zu verstehen, wie ein Kollektiv sich in komplizierter Umgebung fortbewegt.

          Warum haben Sie sich dafür Rote Feuerameisen ausgesucht?

          Daniel Goldman leitet das Labor für komplexe Fließkunde (Rheologie) und Biomechanik der School of Physics des Georgia Institute of Technology in Atlanta.
          Daniel Goldman leitet das Labor für komplexe Fließkunde (Rheologie) und Biomechanik der School of Physics des Georgia Institute of Technology in Atlanta. : Bild: Georgia Institute of Technology, Rob Felt

          Es sind beeindruckende Tiere. Sie können in den unterschiedlichsten Böden metertiefe Nester graben. Außerdem sind sie einfach zu studieren. Hier in Georgia gehen wir einfach an den Straßenrand. Die Nester erkennt man an den Sandhaufen, welche die Ameisen beim Graben aufschütten. Dort sammeln wir sie ein.

          Was machen Sie mit den eingesammelten Ameisen?

          Wir haben bisher erforscht, wie sie durch ihre engen Tunnel krabbeln und dabei die Erde ausgraben. Einer unserer Studenten hat dann Ameisen-Roboter gebaut. Die hatten eine einfache Aufgabe: Fahre bis zum Ende eines schmalen Tunnels, sammele Material auf, komm raus und lege es ab. So machen das die echten Ameisen. Ein einzelner Roboter bekam das gut hin, zwei auch und drei ebenfalls. Aber schon mit vier Robotern war es unmöglich, es bildete sich sofort ein Stau.

          Bei den Ameisen arbeiten viel mehr Tiere gleichzeitig, und es entsteht kein Stau. In Ihrer aktuellen Arbeit in „Science“ wollten Sie herausfinden, warum das so ist.

          Als Erstes dachten wir, dass es Regeln dafür gibt, wie ein Individuum erkennt, dass sich ein Stau bildet, und daraufhin weggeht. Aber wir haben es einfach nicht geschafft, solche Regeln aufzustellen. Gleichzeitig begann eine unserer Postdoktorandinnen, Ameisen zu markieren. Sie konnte ihnen nicht einfach kleine QR-Codes aufkleben, wie man das bei Bienen macht – der Kleber brachte die Ameisen um. Also musste sie die Tiere mit Farben markieren. So konnten wir in unserem Experiment 30 Ameisen beim Graben beobachten und auseinanderhalten. Dabei haben wir festgestellt, dass eine kleine Gruppe den Großteil der Arbeiten am Tunnel erledigte. Die meisten Ameisen waren also gar nicht fleißig.

          Wie haben sich die Ameisen die Arbeit aufgeteilt?

          Etwa die Hälfte tauchte erst gar nicht beim Tunnel auf. Bei den anderen gab es Tiere, die zwar in den Tunnel gingen, aber dann sozusagen mit leeren Händen wieder rauskamen. Sie waren nicht am Graben beteiligt. Wir haben dann ausgerechnet, dass etwa 30 Prozent der Ameisen für 70 Prozent der Arbeit am Tunnel zuständig waren.

          Waren das die besonders fleißigen Exemplare?

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