Weite Erkundungstouren auf verschlungenen Wegen – doch stets finden die Cataglyphis-Ameisen den kürzesten Weg zurück nach Hause. Teil dieses erstaunlichen Navigationssystems bildet ein geheimnisvoller Sinn für das Erdmagnetfeld, zeigen Experimente mit künstlichen Magnetfeldern. Einblick in die Funktionsweise des sechsten Sinns der raffinierten Krabbler könnten auch für die Robotik interessant sein, sagen die Forscher.
Die faszinierenden Orientierungsfähigkeiten der Cataglyphis-Ameisen stehen bereits seit einiger Zeit im Fokus der Forschung. Auf der Suche nach Nahrung laufen Kundschafter dieser Ameisen kreuz und quer durch die Landschaft und entfernen sich dabei mehrere hundert Meter von ihrem Nest. Haben sie Nahrung entdeckt, laufen sie dann allerdings auf einer direkten Linie zum Eingang zurück. Im Gegensatz zu anderen Ameisenarten verlassen sie sich demnach bei der Rückkehr nicht auf Duftspuren. Wie raffiniert ihr Orientierungssystem ist, haben frühere Studien bereits belegt: Die Ameisen nutzen das Licht als Kompass, zählen zur Distanzmessung ihre Schritte und können sich Strukturen der vorbeiziehenden Umwelt einprägen – den optischen Fluss.
Einem erstaunlichen Orientierungsvermögen auf der Spur
Auf den Verdacht, dass es noch einen weiteren Aspekt bei dem Ameisen-Navi gibt, sind die Forscher vom Biozentrum der Universität Würzburg durch ein auffälliges Verhalten der Insekten gekommen: Wenn eine Ameise nach ihrer vierwöchigen Tätigkeit in der Nest-Pflege in den „Außendienst“ versetzt wird, zeigt sie zunächst ein äußerst spezielles Verhaltensmuster: Sie erkundet im Rahmen sogenannter Lernläufe die nähere Umgebung des Nesteingangs und dreht sich dabei immer wieder um die eigene Körperachse. Aufnahmen mit Hochgeschwindigkeitskameras zeigten, dass die Insekten bei diesen Drehungen immer wieder stoppen. Wie sich herausstellte, schauen sie in diesem Moment immer genau in die Richtung des Nesteingangs. Sehen können sie das winzige Loch im Boden dabei allerdings nicht.
„Das hat uns auf die Idee gebracht, dass sie möglicherweise das Erdmagnetfeld als Referenzsystem nutzen, so wie das beispielsweise manche Vögel tun“, sagt Co-Autorin Pauline Fleischmann. Zur Überprüfung ihrer Vermutung haben die Forscher wildlebende Cataglyphis-Ameisen in Südgriechenland untersucht. Sie setzten die Krabbler dazu dem „Bann“ von 1,50 Meter hohen Helmholtz-Spulen aus. Sie erzeugen bei Stromdurchfluss ein nahezu homogenes und exakt bekanntes Magnetfeld. Auf diese Weise konnten die Forscher den Effekt des Erdmagnetfeldes überdecken beziehungsweise simulieren.
Ameisen im Bann von Magnetspulen
Es zeigte sich: Veränderten die Forscher die natürliche Ausrichtung des Magnetfeldes, blickten die Wüstenameisen nicht mehr in Richtung des tatsächlichen Nesteingangs, sondern eines vorhersagbaren neuen Ziels. „Ihr Wegintegrator lieferte ihnen, basierend auf der Information des Magnetfelds, einen neuen Vektor zum Nest“, erklärt Co-Autor Wolfgang Rössler. Es gab zwar bereits Hinweise darauf, dass manche Ameisenarten auf Änderungen im Magnetfeld reagieren – eine so eindeutige Rolle bei der Orientierung war jedoch nicht bekannt.
Möglicherweise verwenden die Cataglyphis-Ameisen ihren Sinn für das Erdmagnetfeld schon während ihrer Dienstzeit im Nest, vermuten die Forscher. In der totalen Dunkelheit könnte er hilfreich sein. Bei der Navigation außerhalb es Nests stellt sich allerdings die Frage, inwieweit die Insekten zwischen ihren verschiedenen Navigationshilfen wechseln – dem Sonnenstand, dem Landschaftspanorama und dem Magnetfeld. Dieser Frage wollen die Forscher nun in weiteren Untersuchungen nachgehen. Eine weitere Frage wird aber noch mehr im Zentrum stehen: „Wo sitzt der Sensor für das Magnetfeld und wie funktioniert er?“
Informationen dazu hätten eine Bedeutung, die über die Verhaltensforschung und Neurowissenschaften hinausgeht, sagen die Forscher. Offenbar kann das vergleichsweise kleine Gehirn der Ameisen das Erdmagnetfeld, den Sonnenstand, Panoramaeindrücke und die Anzahl der Schritte für ein effektives Navigationssystem nutzen. Einblicke in dieses effektive, aber offenbar vergleichsweise unkomplizierte Konzept könnten für die Informatik und Robotik sehr interessant sein, sagen die Wissenschaftler. So könnte man technische Krabbler mit einem Navigationssystem ausrüsten, das keine hohe Rechenleistung erfordert.
Quellen: Universität Würzburg, Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2018.03.043
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