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Multimodal navigation in insects: Use of olfactory, visual and idiothetic cues in ants

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Wie Ameisen nach Hause finden

Ameisen und andere Insekten navigieren über weite Entfernungen, um Nahrung zu finden und zurück zu ihrem Nest zurückzukehren. Dazu nutzen sie eine Kombination aus sensorischen und kognitiven Strategien.

Grundlagenforschung

Die Fähigkeit, in der Umwelt zu navigieren, ist für alle Tiere, ob groß oder klein, von grundlegender Bedeutung. Wissenschaftler glaubten ursprünglich, dass Ameisen sich auf Wegintegration (path integration, PI) verlassen, wenn sie sich in fremdem Gelände befinden, und dann auf gelernte visuelle Informationen, wenn sie mehr Erfahrungen gesammelt haben. Durch Wegintegration kennen Ameisen immer ihre Position relativ zu ihrem Nest, indem sie Informationen über zurückgelegte Distanz und die Bewegungsrichtung überwachen. Neben der Wegintegration machen Lernen und die Verwendung visueller Anhaltspunkte die Navigation effizienter und robuster. Die jüngsten Forschungsergebnisse legen außerdem nahe, dass das Navigationsinventar der Ameisen noch vielfältiger ist und zur Orientierung neben visueller Anhaltspunkte und Wegintegration auch Gerüche genutzt werden. Das EU-finanzierte ANT NAVIGATION-Projekt untersuchte minutiös die Fortbewegung von Ameisen, um die Rechenstrategien, die für multimodale Navigation genutzt werden, zu ermitteln. Diese Strategien sind der Schlüssel zum Verständnis von Navigationsmechanismen und wie sich das Verhalten aus der Interaktion zwischen Gehirn, Körper und Umwelt ergibt. Die Forscher untersuchten zunächst im Detail die von navigierenden Wüstenameisen eingeschlagenen Wege, die diese mithilfe von Wegintegration und Wechselwirkungen mit anderen sensorischen Anhaltspunkten durchqueren. Sie stellten fest, dass je langsamer die Ameisen gingen, diese umso empfänglicher für vertraute als auch neue visuelle Hinweise waren. Darüber hinaus schien die Gehgeschwindigkeit die Genauigkeit der Ameisen sowohl beim Einsatz von Sicht als auch Wegintegration positiv zu beeinflussen. Die Erforschung der Wechselwirkung zwischen Sicht und Geruchssinn bei unerfahrenen und erfahrenen futtersuchenden Ameisen zeigte, dass Holzameisen eine unauffällige Fütterungsstelle lokalisieren können, indem sie der Geruchsfahne folgen. Experimente zeigten auch, dass die Pfade von Ameisen, die sich nur am Geruch orientieren, gewundener und daher länger sind. Durch Hinzufügung visueller Anhaltspunkte wurden diese Wege kürzer und die Gehgeschwindigkeit erhöhte sich, aber sie erreichten nicht die Geradheit, di man bei Ameisen beobachtet, die sich nur auf die Sicht verlassen. ANT NAVIGATION lieferte wertvolle Einblicke in die räumlichen Berechnungen, die der Navigation zugrunde liegen. Durch das Verständnis der Mechanismen hinter multimodalen Interaktionen werden Wissenschaftler ein tieferes Verständnis dafür erlangen, wie Insekten mit ihren kleinen Gehirnen ein anspruchsvolles Navigationsverhalten an den Tag legen können. Dies wird zu besser gestalteten kleinen autonomen Robotern führen.

Schlüsselbegriffe

Ameisen, Pfadintegration, Orangen, ANT NAVIGATION, Sinneszeichen

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