Chemische Kommunikation bei Ameisen der Art Paratrechina longicornis

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Sven Kramer
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1 Chemische Kommunikation bei Ameisen der Art Paratrechina longicornis Versuchsbericht zum Praktikum Methoden der Verhaltensökologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München WS /5 von Stefan Hintsche Abbildung 1 Arbeiterinnen von Paratrechina longicornis

2 Chemische Kommunikation bei Ameisen der Art Paratrechina longicornis Stefan Hintsche Abteilung für Verhaltensökologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Deutschland Ameisen der Spezies Paratrechina longicornis legen zur Rekrutierung von Nestgenossen chemische en. Einleitung Um eine effektivere Ausnutzung von Nahrungsquellen zu gewährleisten, wie man es bei Ameisen typischerweise beobachten kann, ist es notwendig, dass eine Ameise, wenn sie verwertbares Futter gefunden hat, die Möglichkeit hat, ihren Nestgenossinnen dies einschließlich einer Ortsinformation mitzuteilen. Wie dies geschieht, wurde mittels der hier geschilderten Versuche, bei der Art Paratrechina longicornis (Abbildung 1) untersucht. Dabei zeigte sich, dass diese sozialen Insekten mit Chemotaxis arbeiten, wie es bereits Cogni und Oliveira () für Gnamptogenys moelleri in ihrer Arbeit über die Bedeutung der Futterbeschaffenheit nachgewiesen haben. Die dafür verwendeten Pheromone werden von den Ameisen im Gaster produziert, der von den Tieren zur Wegmarkierung immer wieder auf die Unterfläche gedrückt wird. Methoden Im ersten Versuch werden den Ameisen vor ihrem Nest, welches auf einer von Wasser umgebenen Insel untergebracht ist, zwei n als mögliche Erkundungsstecken angeboten. Dabei führt eine zu einer Insel, auf der ein wenig Honig als Futterquelle zur Verfügung gestellt wird ( A), während die andere auf eine leere Insel führt ( B). Der Aufbau ist in Abbildung (links) skizziert. Nachdem eines der Tiere von Paratrechina longicornis die Nahrung entdeckt hat und wieder zurück ins Nest

3 gelaufen ist, wird bei den nächsten zehn Ameisen, die vollständig eine der beiden n überqueren, die Wahl der notiert. Dies geschieht parallel in mehreren Arbeitsgruppen. Danach werden die beiden Laufstege miteinander vertauscht, so dass die Arbeiterinnen, vorausgesetzt sie folgen einer chemischen, auf die falsche Insel laufen (Abbildung, rechts). Zusätzlich wird die Langlebigkeit der pheromone überprüft, indem eine markierte nach bestimmten Zeitabständen wiederholt zum Einsatz gebracht wird. Der Versuch wird auch in einer leicht abgewandelten Version noch mal wiederholt, wobei diesmal nicht die Laufstege, sondern der Standort der Futterquelle gewechselt wird. Damit soll ein Einblick in das Verhalten der Ameisen gegeben werden, wenn eine Futterquelle ausgeschöpft ist. In einer dritten Variante wird den omnivoren Formiciden (Smith 195) auf einer Insel Honig und auf der anderen ein Heimchen (Acheta domestica) zur Auswahl angeboten. Nach dem ersten Durchgang von zwanzig Ameisen, werden dann die Plätze der beiden Nahrungsangebote getauscht. Damit soll geklärt werden, ob die Art des Futters Einfluss auf die Wegnutzung hat. In einem anderen Versuchsaufbau soll der Ort der pheromonsynthese genauer bestimmt werden. Dazu werden drei verschiedene Testextrakte aus dem Kopf, dem Alitrunk und dem Gaster angefertigt. Der Aufbau ähnelt dem aus dem ersten Versuch, doch wird zunächst nur eine angeboten, die direkt zur Futterquelle führt (Abbildung, links). Nachdem die Ameisen den Honig entdeckt haben (Anfütterungszeit ca. Min.), wird die von ihnen markierte durch zwei andere ersetzt, von denen eine ohne ist, während die andere eine künstlich angelegte aus einem der drei Extrakte enthält, wie es rechts in Abbildung beschrieben wird. Nun wird beobachtet, ob es Unterschiede bezüglich der Benutzung zwischen den beiden Laufstegen gibt. Derselbe Versuch wird auch mit en der anderen beiden Lösungen durchgeführt. Es werden jeweils die zehn ersten Ameisen gezählt, die eine vollständig überquert haben und ihre Wegwahl erfasst. Abbildung Versuchsaufbau zum Chemotaxisnachweis

4 Abbildung Ermittlung des Pheromonexkretionortes Ergebnisse Wie die Ergebnisse der verschiedenen Gruppen in Tabelle 1 zeigen, benutzen die meisten Ameisen nach dem nwechsel im ersten Versuch weiterhin den ursprünglich zur Nahrung führenden Weg, auch wenn er nun auf die leere Insel führt. Bei einer Überprüfung der Resultate mit dem Wilcoxon-Test ergibt sich ein P von,59, was eine hohe Signifikanz signalisiert. Die Versuchsvariante, bei der statt der n der Futterplatz gewechselt wird, zeigt ein ähnliches Ergebnis (Tabelle ). Wie Tabelle veranschaulicht, können Pheromone sogar nach Unterbrechungen von mehreren Stunden noch ihre Wirkung entfalten und das Verhalten der Ameisen dementsprechend bestimmen. Beim Anbieten von zwei unterschiedlichen Sorten von Futter zeigt sich in Tabelle eine Präferenz für einen Weg, bei dem als erstes Nahrung gefunden wurde, die sich auch nach dem Austausch der Nahrungsquellen gegeneinander nicht verändert. Im Versuch zur Lokalisierung der Pheromonquelle zeigen die Ergebnisse für die Kopfextraktlösung in Tabelle 5 nach dem Wilcoxon-Test keine Signifikanz. Ähnlich verhält es sich bei den gemessenen Werten für das Alitrunk-Extrakt. Zwar lassen die Daten in Tabelle einen leicht positiven Effekt erahnen, doch zeigt der P-Wert von,19 kein signifikantes Ergebnis. Eine eindeutig positive Signifikanz kann jedoch für die Gasterlösung- (Tabelle ) beschrieben werden. P erreicht hier nach Wilcoxon einen Wert von,9. Tabelle 1 Nachweis von Chemotaxis ohne 1 9 mit

5 Tabelle Änderung des Futterstandorts ohne 5 mit 15 Wechsel ohne des Futter- standorts mit 1 Tabelle Langlebigkeit der Pheromone ohne mit Zeit (in Stunden) 1,5,5 Tabelle intensität gegenüber Art des Futters Grille Honig Futterquellen 1 vertauscht Grille Honig 15 5 Tabelle 5 Test des Kopfes als Pheromonquelle Kopf Leer Substanz Tabelle Test des Alitrunks als Pheromonquelle Alitrunk Leer Substanz Tabelle Test des Gasters als Pheromonquelle Gaster Leer Substanz 1 9

6 Diskussion Der erste Test beweist eindeutig, dass bei den Ameisen der Art Paratrechina longicornis Chemotaxis vorliegt. Würden sich die Tiere nämlich an irgendwelchen Landmarken orientieren, wären sie nach dem nwechsel weiter in dieselbe Richtung gelaufen und nicht über den markierten Steg. Beim Wechsel des Futterstandorts hingegen wäre eine Orientierung über Marken in der Landschaft auch möglich gewesen, weshalb sich dieser Versuch nicht als eindeutiger Nachweis für pheromone eignet. Jedoch weist er auf das Problem hin, dass Ameisen selbst nach dem Versiegen einer Nahrungsquelle noch eine Weile in dieselbe Richtung laufen, was natürlich eine Verschwendung wertvoller Energie ist, besonders wenn man sich noch einmal die Langlebigkeit der Pheromone vor Augen führt, die in den Versuchen hier ja auch nachgewiesen wurde. Man sollte allerdings noch überprüfen, ob es nicht andere Verhaltensweisen, speziell in der natürlichen Umgebung gibt, die die Ameisen vor solchen kostspieligen Irrtümern bewahren. Möglicherweise ist der Effekt jedoch zu vernachlässigen, da in der natürlichen Umgebung wahrscheinlich chemische en relativ schnell von anderen Lebewesen oder physikalisch-chemischen Einflüssen zerstört werden und gar nicht so lange bestand haben, als dass große Unkosten durch Fehlleitungen entstehen. Die Art der Nahrung scheint zumindest unter den gegebenen Versuchsbedingungen keine große Rolle zuspielen. Viel entscheidender ist wohl die Frage, welche Futterquelle zuerst entdeckt und somit durch chemische Rekrutierung den Nestgenossen mitgeteilt wird. Dieser zeitliche Vorsprung führt zu einer höheren Frequenz von Besuchen dieser Quelle und somit auch zu einer stärkeren Pheromonspur, die auch nach einem Futterwechsel der entscheidende Faktor bleibt. Ergo ist die Stärke der chemischen für die Ameisen wichtiger für die Wegwahl als die Beschaffenheit des Futters. Im zweiten Versuchsaufbau, bei dem die Frage zu erörtern ist, in welchem Körperabschnitt denn die pheromone synthetisiert werden, zeigen die Resultate eindeutig eine Lokalisierung im Gaster an und in der Tat kann man bei den Ameisen auch beobachten, wie sie beim Rückweg zum Nest immer wieder ihren Hinterleib zur Markierung auf den Untergrund drücken. Welche Drüsen speziell im Gaster für die Produktion der Pheromone zuständig sind, ist noch in ausführlicheren Tests zu untersuchen.

7 Quellen COGNI, R. & OLIVEIRA, P. S. (). Recruitment Behavior During Foraging in the Neotropical Ant Gnamptogenys muelleri (Formicidae: Ponerinae): Does the Type of Food Matter? Journal of Insect Behavior, 1 (): -5. SMITH, M.R., (195). House-infesting ants of the eastern United States, their recognition, biology, and economic importance. USDA Technical Bulletin 1: 5 WILD, A. (). Paratrechina longicornis black crazy ant Cape York Peninsula, Queensland, Australia (Foto)

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