Ameisen nutzen Mathematik bei der Futtersuche

 

Mehr zum Thema.

Benachrichtigung über neue Artikel:  
 
Lesezeit: 2 min
01.06.2015 13:51
Ameisen auf Futtersuche erscheinen auf den ersten Blick willkürlich und chaotisch. Wissenschaftlern konnten jedoch zeigen, dass die Insekten dabei sehr systematisch vorgehen. Sie berechnen ihre Wege nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeitsrechnung.
Ameisen nutzen Mathematik bei der Futtersuche

Mehr zum Thema:  
Benachrichtigung über neue Artikel:  

In unserer Umwelt gibt es nach wie vor unzählige Erscheinungen und Geschehnisse, die sich der Wissenschaft noch nicht ganz erschließen. Es ist beispielsweise noch nicht bekannt, wie Vögel oder Fische es schaffen, sich innerhalb von Schwärmen so gut zu organisieren. Um etwas Licht in das Dunkel zu bringen haben Forscher nun Ameisen beobachtet und deren Bewegungsabläufe analysiert.

Wie das Forschungsmagazin AlphaGalileo berichtet hat sich ein Forscherteam mit Mitgliedern aus den USA und aus Spanien genau angesehen, wie Ameisen bei der Nahrungssuche ihren Weg wählen und dabei Erstaunliches herausgefunden.

Die Wissenschaftler haben dazu die Bewegungsabläufe der Argentinischen Ameise unter die Lupe genommen. Auf einer Petrischale wurde beobachtet, wie sich diese Ameisen alleine und in der Gruppe verhalten, wenn sie unbekanntes Land erkunden oder auf Nahrungssuche sind. Anhand der erfassten Bewegungsprofile stellten die Forscher fest, dass den Bewegungen gewisse mathematische Regeln zugrunde gelegt werden können.

Bei einer Auswertung des Datenmaterials zeigte sich, dass auf die Bewegungsmuster die Regeln der Gauss- und der Pareto-Verteilung angewendet werden können. Bei beiden handelt es sich um Gesetzmäßigkeiten der Wahrscheinlichkeitsrechnung, die wesentlicher Bestandteil der Mathematik und somit auch unseres Alltags sind. Im Falle der Ameisen bestimmt sich durch die Wahrscheinlichkeitsverteilungen, wie stark die Route geändert werden soll und in welche Richtung.

Bekannt war bereits, dass Ameisen eine große Beharrlichkeit bei ihrer Wegfindung an den Tag legen. Soll heißen: Ameisen lassen sich auch nicht von Hindernissen von ihrem gewählten Weg abbringen. Aus anderen Studien wusste man, dass Ameisen Pheromonspuren hinterlassen, um sich und ihren Artgenossen zu helfen. So finden die kleinen Tierchen immer wieder zu einander und verlaufen sich nicht. Unklar jedoch war die Vorgehensweise auf unbekanntem Terrain.

Mittels der gewonnenen Erkenntnisse und unter Zugrundelegung der beiden Regeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung waren die Forscher jetzt in der Lage, anhand einer Computersimulation ein Modell zu entwerfen. Im diesem zeigten sich dann stark verzweigte Muster. Bei genauerer Betrachtung wurde klar, dass diese Muster eine enorme Ähnlichkeit mit den Bewegungsprofilen der Ameisen aus der Petrischale aufwiesen.

María Vela Pérez, Wissenschaftlerin an der europäischen Universität in Madrid und Co-Autorin der Studie erhofft sich von den Erkenntnissen neue Impulse, auch für andere Forschungsgebiete. Sie könne sich beispielsweise vorstellen, dass es dank der Forschung möglich wird kleine Roboter zu entwerfen. Diese könnten dann wie eine Ameise programmiert werden, sodass Gruppen kleiner Roboter in der Lage wären, kontaminierte Areale zu säubern oder andere Arbeiten zu verrichten.

Außerdem besteht die Hoffnung – dank der Forschungsergebnisse – auch das Verhalten und die Bewegungen anderer Tierarten genauer verstehen zu können.

Ganz neu ist die Thematik dem Forscherteam nicht. Marco A. Fontelos, ein Mitarbeiter des mathematischen Instituts in Madrid, war bereits Co-Autor einer anderen Studie zur Fortbewegung der Ameisen. In dieser Studie analysierte er, wie sich die Fortbewegung der Ameisen ändert, wenn der Pheromonwert eine gewisse Grenze überschreitet. Dieses Modell beruht auf partieller Differentialgleichung.

Stolz verweisen die Autoren der Studie darauf, dass es sich um ein großartiges Beispiel interdisziplinärer Forschung handelt. Biologen erforschen die Tierwelt und gewinnen Erkenntnisse. Diese geben sie dann an Mathematiker und Physiker weiter, welche die Daten dann analysieren und ein Modell entwerfen. Im Idealfall gelingt es dann auch noch, das Modell in der Praxis zu testen und somit seine Richtigkeit zu beweisen.

„Dieser Typ Studie, mit der Erstellung eines Modells über die Organisation und Koordination tierischen Verhaltens ist ein klares Beispiel für interdisziplinäre Zusammenarbeit.“ so Pérez.

Die Argentinische Ameise stammt ursprünglich, wie der Name vermuten lässt, aus Südamerika. Allerdings wurde sie im Laufe der Zeit nahezu in die gesamte Welt verteilt, wo sie sich hervorragend vermehren und verbreiten kann. Dabei geht die Art sehr invasiv vor und bildet Superkolonien, um sich gegen andere, heimische Arten durchzusetzen. In Südamerika, wo die Ameisen eigentlich beheimatet sind konnten, solche Superkolonien übrigens nicht beobachtet werden.


Mehr zum Thema:  

DWN
Finanzen
Finanzen Beste Stimmung im Kasino: Börsen verzeichnen trotz Krisen steigende Kurse

An den Aktienmärkten ist die Stimmung trotz der Unruhen in den USA, der Konfrontation der USA mit China und des weltweiten...

DWN
Weltwirtschaft
Weltwirtschaft Querelen ohne Ende: Polen greift Russland erneut wegen Nordstream 2 an

Der Bau der Gasleitung Nordstream 2, den Deutschland gemeinsam mit Russland plant, kommt nie zur Ruhe. Jetzt attackiert wieder Polen das...

DWN
Panorama
Panorama USA: Geplünderte Handelsketten solidarisieren sich mit den Plünderern

"Wir können unsere Fenster und Handtaschen ersetzen, aber wir können George Floyd, Ahmaud Arbery, Breonna Taylor, Eric Garner, Trayvon...

DWN
Weltwirtschaft
Weltwirtschaft Der Corona-Ticker vom 3. Juni: Mehr als 50.000 Tote in Großbritannien

Lesen Sie die aktuellen Meldungen zur Corona-Pandemie im Liveticker.

DWN
Politik
Politik Neue Doktrin: Russland behält sich vor, Atomwaffen in konventionellem Krieg einzusetzen

Russland hat eine neue Doktrin zum Einsatz von Kernwaffen veröffentlicht.

DWN
Politik
Politik Regierungskrise zieht auf: US-Gouverneure weigern sich, Trump mit Truppen zu unterstützen

Die Gouverneure mehrerer amerikanischer Bundesstaaten haben die Aufforderung von Präsident Trump, Truppen zur Verstärkung nach Washington...

DWN
Politik
Politik Golfstaaten erleben die schlimmste Wirtschaftskrise ihrer Geschichte

Die Golfstaaten stehen vor dem wirtschaftlichen Kollaps. Der Petro-Dollar wirkt aufgrund des Ölpreisverfalls nicht mehr. Die Saudis hatten...

DWN
Politik
Politik Anti-Hass-Gesetz: Facebook und Twitter müssen IP-Adressen dem BKA melden

Dem „Gesetz gegen Rechtsextremismus und Hasskriminalität“ zufolge müssen Twitter und Facebook strafbare Inhalte künftig dem BKA...

DWN
Politik
Politik Droht in den USA ein gewaltsamer Umsturz?

Eine renommierte US-Moderatorin meint, dass die gewaltsamen Proteste in den USA ausschließlich auf den Sturz der Trump-Regierung abzielen...

DWN
Politik
Politik Terrorismus: Das FBI ermittelt gegen die Antifa

US-Generalstaatsanwalt William P. Barr hat verkündet, dass das FBI und die Generalstaatsanwaltschaft gegen die Antifa aufgrund des...

DWN
Politik
Politik Militäreinsatz im Inland: Pentagon erteilt Trump eine Absage

Beamte des US-Verteidigungsministeriums sagen, dass ein Militäreinsatz im Inland zur Niederschlagung der Proteste nicht in Frage komme....

DWN
Finanzen
Finanzen Golfstaaten stehen vor dem Bankrott: Oman kann kaum noch seine Stromrechnung bezahlen

Der Oman hat sowohl seine Wasser- als auch sein Stromrechnung aus finanziellen Gründen mit Verspätung beglichen.

DWN
Technologie
Technologie Umstrittene Studie: Auto-Konzerne profitieren von fehlendem Kosten-Bewusstsein der Autofahrer

Laut einer wissenschaftlichen Studie schätzen Autofahrer die Kosten, die ihr Fahrzeug produziert, völlig falsch ein.

DWN
Politik
Politik Corona: Massenausbruch in Göttingen, alle Schulen werden geschlossen

In Göttingen werden alle Schulen wegen eines Massenausbruchs des Coronavirus geschlossen.

celtra_fin_Interscroller