Wissenswert. Verhaltensbiologie heute (2): Der Ameisenstaat ein Superorganismus. Von Karl-Heinz Wellmann. Dienstag, , 08.

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1 Hessischer Rundfunk hr2-kultur Redaktion: Dr. Regina Oehler / Dr. Karl-Heinz Wellmann Wissenswert Verhaltensbiologie heute (2): Der Ameisenstaat ein Superorganismus Von Karl-Heinz Wellmann Dienstag, , Uhr, hr2-kultur Sprecher: Karl-Heinz Wellmann COPYRIGHT: Dieses Manuskript ist urheberrechtlich geschützt. Der Empfänger darf es nur zu privaten Zwecken benutzen. Jede andere Verwendung (z.b. Mitteilung, Vortrag oder Aufführung in der Öffentlichkeit, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verteilung oder Zurverfügungstellung in elektronischen Medien, Übersetzung) ist nur mit Zustimmung des s/ der en zulässig. Die Verwendung zu Rundfunkzwecken bedarf der Genehmigung des Hessischen Rundfunks.

2 Seite 2 Anmod. In dieser Woche nehmen wir an dieser Stelle den bevorstehenden125. Geburtstag des Verhaltensforschers Karl von Frisch zum Anlass, einen Blick zu werfen auf die heutige Forschung in diesem Fachgebiet Verhaltensbiologie. Karl von Frisch hatte den Schwänzeltanz der Bienen entdeckt und dafür den Nobelpreis erhalten, und er hatte zugleich dazu beigetragen, dass die sozial lebenden Insekten bis heute ein wichtiges Forschungsobjekt sind. Soziale Insekten: Dazu gehören neben den Bienen vor allem die Ameisen die Waldameisen mit ihren großen Nesthügeln, aber auch die Liliputaner unter den Ameisen: Kolonien mit weniger als 100 Individuen, die allesamt in einer hohlen Eichel leben. In einem solchen Ameisenstaat geht es manchmal zu, wie bei den Menschen im Mittelalter. Hören Sie dazu einen Beitrag von Karl-Heinz Wellmann. O-Ton 1 "Ameisen sind auf der Erde fast in allen Lebensräumen zu finden, und sie sind durch ihr Sozialverhalten eine besonders interessante Tiergruppe. Und das macht's für mich besonders reizvoll, mich mit dieser Tiergruppe zu beschäftigen." Sagt Dr. Wolfgang Dorow vom Forschungsinstitut Senckenberg in Frankfurt am Main. Der Biologe und seine Kollegen versuchen unter anderen abzuschätzen, wie sich der Klimawandel auf Tiere auswirkt, auf Tiere, die in unseren Wäldern leben. Dazu gehören auch die Ameisen. Ameisen sind Räuber. Die großen hügelbauenden Waldameisen suchen zum Beispiel große Flächen nach Nahrung ab. Sie fressen Schädlinge, und sie sind daher aus Sicht der Forstwirtschaft nützliche Helfer. O-Ton 2 "Aber auch die vielen kleineren Arten, die oftmals eher übersehen werden, haben vielfältige Bedeutungen. Einerseits auch wieder als Räuber gegenüber anderen Tieren, aber auch zum Beispiel in der Samenausbreitung: Da sind einige Waldpflanzen abhängig davon, dass die Ameisen ihre Samen verbreiten im Gebiet." Die meisten Ameisen fressen alles, was für sie schmackhaft ist. Zum Beispiel Insektenlarven, die nicht allzu wehrhaft sind was häufig umher krabbelt, das wird auch häufig gefangen und gefressen.

3 Seite 3 O-Ton 3 "Und damit sind sie dann wieder interessant für die Forstwirtschaft, weil ja grade die forstschädlichen Insekten Massenentwicklungen durchmachen und damit dann häufig vorhanden sind." So weit man das heute vorhersagen kann, werden die meisten einheimischen Ameisen zu den Gewinnern des Klimawandels gehören, denn sie sind zumeist wärmeliebend. Welche anderen Fragen es denn noch zu erforschen gibt, habe ich Wolfgang Dorow gefragt. O-Ton 4 "Oh, das sind noch sehr viele. Wie schon gesagt, zum Beispiel das Sozialverhalten. Da geht's drum: Wie funktioniert der Ameisenstaat, wie rekrutieren die Ameisen ihre Nestgenossinnen zu Futterplätzen oder zu Kampfplätzen oder zu ähnlichem. Es ist auch sonst noch viel unbekannt wie leben die einzelnen Arten wirklich, wie nisten sie da gibt's noch sehr viel zu untersuchen." direkt daran: "Das Spannende an Ameisen ist für mich, dass sie in Gemeinschaften leben, so wie der Mensch letztendlich auch, aber dass die Gemeinschaften ganz anders organisiert sind." Prof. Susanne Foitzik, Universität Mainz. Am Institut für Zoologie erforscht sie die Evolution und das Verhalten von Ameisen. Genauer: von Ameisenstaaten; von wirklich winzigen Ameisenstaaten. O-Ton 5 "Ich beschäftige mich tatsächlich nicht mit den großen Waldameisen-Hügeln, sondern mit Ameisen, die in sehr kleinen Kolonien leben, zum Beispiel, wo eine ganze Kolonie in eine Eichel passt wo eine Königin drin lebt, ferner um die 30 Arbeiterinnen. Dennoch findet man darin Arbeitsteilung, dass bestimmte Tiere spezialisiert sind auf Nahrungssuche zu gehen, dass andere Tiere sich um die Brut kümmern. Wir finden, dass sich Kolonien im Verhalten unterscheiden, dass es aggressive Ameisenkolonien gibt und von derselben Art weniger aggressive, und wir versuchen zu verstehen, wie es zum Beispiel zu dieser Verhaltensvariabilität kommt. Das heißt, es gibt im Verhältnis zum menschlichen Verhalten sehr viele Ähnlichkeiten, aber auch sehr viele Unterschiede in der Organisation. Also dass Ameisenkolonien stark selbstorganisiert funktionieren, dass die keiner morgens also nicht die Königin zum Appell holt und sagt, ihr macht

4 Seite 4 dies, ihr macht jenes, sondern dass mit relativ einfachen Verhaltensregeln relativ produktive Kolonien entstehen, die auch arbeitsteilig organisiert sind." Eine Ameisenkolonie, die in eine einzige Eichel passt. Kaum einem Wanderer wird eine solche Kolonie je aufgefallen sein, wenn er abseits der Wege durch einen Eichenwald geschlendert ist. Und schon gar nicht wird dem Wanderer bewusst gewesen sein, was er da unter seinen Füßen alles zertreten hat. Die Eicheln müssen übrigens schon hohl sein, bevor sie von den winzigen Ameisen besiedelt werden. Susanne Foitzik: O-Ton 6 "Die nehmen Eicheln, die schon befallen sind von Käferlarven, die dann die Eichel ausgehöhlt haben, oder zumindest zum Teil; die Ameisen sind nicht in der Lage, selber ein Loch hineinzubohren oder sie auszuhöhlen, sondern sie nehmen vorgeformte Hohlräume in alten Eicheln am Waldboden, können dann aber in sehr hohen Dichten vorkommen. Wir waren grad gestern im Feld und haben auf einem Quadratmeter elf Kolonien gefunden, und das sind nicht unbedingt ungewöhnliche Dichten." Weil Ameisen in unseren Wäldern recht häufig sind und weil sie im Labor relativ einfach gehalten werden können, sind sie seit Jahrzehnten ein beliebtes Objekt der Verhaltensforschung. Die Biologie-Professorin Susanne Foitzik erforscht aber nicht nur die einheimischen Winzlings-Ameisen, sie erforscht auch deren nordamerikanische Verwandte. Was sie über die zu berichten weiß, das klingt nach Science fiction. Es sind aber keine Erfindungen eines Schriftstellers, sondern salopp gesprochen es sind Erfindungen der Evolution. O-Ton 7 "Sklavenhalter sind auch Ameisenarten, mit denen wir uns beschäftigen; Arten, die andere Ameisenarten versklaven. Die Sklavenhalter-Königinnen dringen in Wirtsnester einer anderen Art ein, bringen die Königin um und vertreiben die erwachsenen Arbeiterinnen, übernehmen die Brut, und wenn die Brut schlüpft, dann in Anführungsstrichen 'denken' die, das ist ihre Mutter und arbeiten für die Sklavenhalter-Königin. Und im nächsten Jahr entstehen Sklavenhalter- Arbeiterinnen, die benachbarte Nester überfallen und dort Brut klauen, so dass immer Sklaven im Sklavenhalter-Nest leben. Diese Sklaven sind dann diejenigen, die die Brutfürsorge machen, auf Nahrungssuche gehen, eigentlich alle Arbeiten im Nest machen, während Sklavenhalter-Arbeiterinnen nur die Funktion haben, weitere Sklaven zu rekrutieren indem sie Nachbarnester überfallen."

5 Seite 5 Die Sklavenhalter-Königin beschafft sich also zunächst ihre Sklaven, sie lässt sich von diesen versklavten Ameisen mit Nahrung versorgen, und sie legt dann erst Eier ab. Die eigenen Jungtiere besorgen dem kleinen Sklavenhalter-Staat anschließend stetig neue Sklaven. Auch diese Arten sind so winzig, dass ihre Kolonien am Waldboden in Eicheln oder in hohlen Stöckchen hausen. In den USA haben Studierende der Mainzer Arbeitsgruppe von Susanne Foitzik das Verhalten der Sklavenhalter-Ameisen dokumentiert, in zahlreichen Freilandexperimenten. Aber es ist den Mainzer Forscherinnen und Forschern auch gelungen, die Aktivität solcher Ameisen im Labor zu beobachten, unter kontrollierten Bedingungen. O-Ton 8 "Im Prinzip setzen wir uns einfach in die Laubstreu, öffnen alle möglichen Hohlkörper am Waldboden Stöckchen, Eicheln, Nüsse, teilweise auch Grashalme, die etwas robuster sind und wenn wir Ameisen finden, tun wir die in ein Plastiktütchen, verschließen es, ein bisschen Laubstreu dazu, vielleicht ein feuchtes Tuch noch, und transportieren die hierher, wo wir sie in kleine Nester umsetzen und beobachten können. Die Kolonien sind sehr langlebig: Eine Königin wurde schon mal 27 Jahre lang gehalten; nicht alle Kolonien werden so alt. Da ist tatsächlich etwas, was wir noch nicht so genau untersuchen können, weil wir sehr schlecht im Feld das Alter einer Kolonie bestimmen können." Die Mainzer Verhaltensbiologen konnten auch nachvollziehen, warum diese Ameisenkolonien zwar langlebig sind, sie aber dennoch nicht zu großen Kolonien heranwachsen. Die Roten Waldameisen leben zum Beispiel in Kolonien von mehreren tausend oder sogar mehreren zehntausend Arbeiterinnen. Genügend Zeit, um zu solch einer großen Kolonie heranzuwachsen, hätten auch die Sklavenhalter-Kolonien. 0-Ton 9 "Je größer ein Nest wird, desto weniger produktiv ist es pro Arbeiterin. Und das ist vermutlich deshalb so, weil diese Ameisen einzelne Arbeiterinnen losschicken, die dann zum Beispiel eine tote Fliege findet und zurückträgt. Die nehmen immer neu Beutestücke, die so groß sind, dass sie sie selber transportieren können. Sie tun nie auf Beute hin rekrutieren."

6 Seite 6 Das heißt, sie geben ihren Kolleginnen im Ameisenstaat nie Bescheid, wenn sie eine lohnende Futterquelle entdeckt haben. Jede Arbeiterin muss ganz auf sich gestellt nach Nahrung suchen. 0-Ton 10 "Was dazu führt, dass, wenn das Nest immer größer wird, man nicht von der Größe profitiert, sondern dass die Tiere immer weiter laufen müssen, um genug Nahrung für die Tiere zu bekommen. Dadurch sinkt die Produktivität, weil die 'Reisezeit' zur Futterquelle immer höher wird. Das heißt, diese Ameisen sind sehr häufig, haben aber ein Verhalten, wo sie von der Masse nicht profitieren." Auch diese Befunde sind letztlich eine Kombination von Verhaltensbeobachtungen im Freiland mit Beobachtungen im Labor. Das gleiche gilt für die Dokumentation der Raubzüge. 0-Ton 11 "Das heißt wir nehmen ein kleines Nest mit einem Sklavenhalter, bieten ihnen ein Wirtsnest an und haben vorher alle durchgezählt. Wir wissen also, wie viele Arbeiterinnen, Königinnen und Larven in diesem Wirtsnest sind und können dann schauen, wie erfolgreich die Attacke ist. Manchmal wird sie abgewehrt, manchmal ist es so, dass die Wirte die eindringenden Scouts der Sklavenhalter fixieren, ganz viele Arbeiterinnen stürzen sich drauf, und dann kommt der Scout, der Kundschafter, nie zurück und es passiert nie eine Attacke, in anderen Fällen ist es so, dass der Sklavenhalternest einmarschiert, die Puppen rausholt und die dann sehr wenig Brut retten können." Nur im Labor kann man regelmäßig die genaue Anzahl der Mitglieder einer Kolonie zählen zum Beispiel 56 Arbeiterinnen, eine Königin, 33 Larven. Irgendwann fiel dann auf, dass die Staaten der Sklavenhalter-Ameisen eine allzu bescheidene Größe beibehalten. Der Grund: Es kam zu unerwartet vielen Todesfällen unter den Larven der Sklavenhalter-Ameisen. O-Ton 12 "Was wir jetzt gefunden haben, ist, dass versklavte Arbeiterinnen häufig Sklavenhalter-Brut attackieren und umbringen. Wir haben das als Sklaven- Rebellion bezeichnet, denn sie sollen ja eigentlich helfen, die Sklavenhalter- Brut großzuziehen, und stattdessen bringen sie die nun um. Die Frage ist also, was bringt ihnen das für einen Vorteil, wenn sie gegen ihre Unterdrücker rebellieren?"

7 Seite 7 Man kann die Frage auch anders formulieren: Wie konnte sich solch eine Sklaven-Rebellion im Verlauf der Evolution herausbilden? Die versklavten Arbeiterinnen zeugen ja keine Nachkommen. Nachwuchs bekommt nur eine Königin. Und für die versklavten Arbeiterinnen selbst hat ihr Verhalten keinerlei erkennbaren Vorteil. Ein Verhalten, das keinen Vorteil hat: Wie kann sich das im Verlauf der Evolution herausbilden. Des Rätsels Lösung sieht so aus: Wenn Sklaven die Brut der Sklavenhalter umbringen, dann wachsen diese Nester weniger schnell; und so die Beobachtung der Mainzer Biologen die Bewohner kleinerer Sklavenhalter-Staaten machen weniger häufig Raubzüge. O-Ton 13 "Das heißt, wenn ich als Sklave die Nachkommen meiner Unterdrücker töte, wird dieses Sklavenhalter-Nest weniger Raubzüge in die Umgebung machen. Und wenn ich Verwandte in den umgebenden Wirtsnestern habe, dann haben die weniger durch Raubzüge zu leiden. Das ist ein also recht indirekter Effekt, der aber letztlich durch eine Verwandtenselektion erklärt werden kann." Ameisen erkennen einander vor allem am Geruch. Die Mainzer Biologen vermuten daher, dass alle Arbeiterinnen der versklavten Art leicht fremdartig riechende Larven von 'normal' reichenden unterscheiden können. Egal, ob sie in ihrem Heimatnest leben oder in einem Sklavenhalter-Nest: Was allzu fremdartig riecht, wird attackiert. Nach der Versklavung hilft diese Unterscheidungsfähigkeit indirekt ihren Verwandten: Sie töten Larven der Sklavenhalter-Ameisen, und die noch nicht versklavten Verwandten überleben umso wahrscheinlicher, je rebellischer die versklavten Arbeiterinnen sind. So nützen die Versklavten gewissermaßen aus der Ferne ihren Verwandten, und dieser Nutzen ist es, der das rebellische Verhalten im Verlauf der Stammesgeschichte der Ameisen gefördert hat. Den größten Nutzen aber haben gleichwohl die Sklavenhalter-Ameisen, denn die können sich nicht einmal selbständig ernähren. O-Ton 14 "Sklavenhalter, das hat Darwin schon beschrieben, sind nicht in der Lage, sich selber zu füttern. Da kann man wirklich die Honigtöpfe hinstellen, und die verhungern einem davor. Das heißt, sie brauchen obligat Sklaven. Es sind obligate Parasiten. Bei der einheimischen Fauna geht man davon aus, dass etwa 1/3 aller Ameisenarten zumindest in bestimmten Abschnitten ihrer Lebenszeit auf andere Arten angewiesen, leben also zumindest teilweise parasitisch."

8 Seite 8 Und auch aus anderen Gründen sind die Ameisen für die Verhaltensforscher und für die Evolutionsbiologen eine faszinierende Tiergruppe. O-Ton 15 "Soziale Insekten, insbesondere Ameisen, sind ökologisch extrem erfolgreich und sie zeigen auch eine extrem große Vielfalt an Verhaltensweisen. Nicht nur der Sozialparasitismus: Sie haben ja auch Landwirtschaft lange vor den Menschen erfunden. Sie machen zum Beispiel Pilzzucht. Da werden die Pilze nicht nur gehalten und gefüttert mit Blattmaterial in Südamerika, sondern man hält auch noch die Temperatur- und den CO 2 -Gehalt konstant im Nest damit die Pilze optimale Wachstumsbedingungen haben und wenn es parasitische Pilze gibt, die den Nutzpilz befallen, dann werden die gezielt getötet: Dann hält man sich eigene Bakterien, die Antifungizide gegen diesen Pilz entwickeln. Dann sind Ameisen, wie jeder Gärtner weiß, an Blattläuse angepasst und melken diese und halten diese und verteidigen diese. Das heißt, es ist in der Tat so, dass die soziale Lebensweise ein Erfolgsmodell ist, bei Ameisen eindeutig, und das Interessante ist, dass es gleichzeitig mit einer niedrigen Intelligenz des Individuums einhergeht. Das heißt, hier hat man den Weg in eine hohe Komplexität nicht durch die Intelligenz des Einzelindividuums, sondern eine hohe Kollektivintelligenz."