Wissenschaftler verwenden Roboter, um die Kommunikation von Ameisen zu verstehen

Ein Team von Wissenschaftlern an der Universität Bristol hat einen kleinen Roboter entwickelt, der ihnen hilft, zu verstehen, wie Ameisen einander beibringen. Der Roboter wurde gebaut, um das Verhalten von Steinameisen nachzuahmen, die auf Einzelunterricht angewiesen sind.

Dieser Einzelunterricht ermöglicht es einer Ameise, die eine bessere Niststätte entdeckt, eine andere Ameise den Weg dorthin zu lehren.

Die Ergebnisse des Teams wurden in der Zeitschrift für experimentelle Biologie veröffentlicht.

Das Verständnis von “lehrenden” Ameisen

Diese neue Erkenntnis eröffnet viele Möglichkeiten, da sie bedeutet, dass die wichtigsten Elemente des Lehrens unter diesen Ameisen nun größtenteils verstanden sind, wobei die lehrende Ameise durch eine Maschine ersetzt werden kann.

Ein wichtiger Aspekt dieses neuen Lernprozesses besteht darin, dass eine Ameise eine andere Ameise langsam entlang eines Weges zur neuen Niststätte führt. Die folgende Ameise lernt den Weg ausreichend, um zurück zur alten Niststätte zu finden und eine andere Ameise zur neuen Niststätte zu führen. Dieser Prozess wiederholt sich von einer Ameise zur anderen.

Nigel Franks ist Professor an der School of Biological Sciences in Bristol.

“Lehren ist so wichtig in unserem eigenen Leben, dass wir viel Zeit damit verbringen, anderen zu unterrichten oder selbst unterrichtet zu werden”, sagt Prof. Franks. “Das sollte uns dazu bringen, uns zu fragen, ob Lehren tatsächlich bei nicht-menschlichen Tieren vorkommt. Und tatsächlich wurde das erste Mal, in dem Lehren bei einem anderen Tier nachgewiesen wurde, bei einer Ameise nachgewiesen.”

Das Team wollte dieses Lehren besser verstehen und glaubte, dass sie, wenn sie den Lehrer ersetzen könnten, die meisten Elemente des Prozesses verstehen würden.

Die Konstruktion und Erprobung der Roboter

Um dies zu erreichen, bauten die Forscher eine große Arena mit einem Abstand zwischen dem alten Nest der Ameisen, das absichtlich von schlechter Qualität war, und dem neuen und verbesserten Nest. Um den Roboter zu bewegen, platzierten sie eine Gantry über der Arena, die vor- und zurückfahren konnte, mit einem kleinen, an der Gantry befestigten Roboter. Sie befestigten dann attraktive Duftdrüsen von einer Arbeiterameise an den Roboter, der ihm die Pheromone einer Ameisen-Lehrerin gab.

“Wir warteten, bis eine Ameise das alte Nest verließ, und platzierten den Roboter, der mit attraktiven Pheromonen versehen war, direkt vor ihr”, sagte Prof. Franks. “Der Roboter war programmiert, entlang eines geraden oder wellenförmigen Pfades zum neuen Nest zu bewegen. Wir mussten es so einrichten, dass der Roboter in seiner Reise unterbrochen werden konnte, damit wir warten konnten, bis die folgende Ameise aufholte, nachdem sie sich umgesehen hatte, um Landmarken zu lernen.”

Als die folgende Ameise vom Roboter zum neuen Nest geführt worden war, ließen wir sie das neue Nest untersuchen und dann in ihrem eigenen Tempo ihre Heimreise antreten. Wir verwendeten dann die Gantry, um automatisch den Pfad der zurückkehrenden Ameise zu verfolgen”, fuhr er fort.

Das Team entdeckte, dass der Roboter erfolgreich den Weg zu den Schüler-Ameisen lehrte, und die Ameisen wussten, wie sie zurück zum alten Nest finden konnten, egal ob sie einen geraden oder wellenförmigen Pfad nahmen.

“Ein gerader Pfad könnte schneller sein, aber ein wellenförmiger Pfad würde mehr Zeit bieten, in der die folgende Ameise Landmarken besser lernen könnte, um effizient nach Hause zu finden, als wenn sie einen geraden Pfad genommen hätte”, fuhr Prof. Franks fort.

“Wichtig ist, dass wir die Leistung der Ameisen, die der Roboter gelehrt hatte, mit denen vergleichen konnten, die wir zum Ort des neuen Nestes trugen und die keine Gelegenheit hatten, den Weg zu lernen. Die gelehrt worden Ameisen fanden ihren Weg nach Hause viel schneller und erfolgreicher.”

Das Team der Wissenschaftler umfasste auch die Studenten Jacob Podesta, der derzeit an der Universität York promoviert, und Edward Jarvis, der ehemalige Master-Student im Labor von Professor Frank. An der Studie nahmen auch Dr. Alan Workley und Dr. Ana Sendova-Franks teil.