(Darren Robb/The Image Bank/Getty Images) Neue Forschungsergebnisse haben ergeben, dass Ameisenkolonien ähnlich wie neuronale Netzwerke funktionieren können, wobei Gruppen von Insekten sowohl externe Eingaben als auch interne Prinzipien abwägen, wenn sie Entscheidungen darüber treffen, was als Kollektiv zu tun ist.
In dieser speziellen Studie untersuchte das dahinterstehende Team, wann und wie Ameisenkolonien ihre Nester evakuierten, wenn die Temperatur zu hoch wurde. Irgendwann kam das Kollektiv zu einer Entscheidung und kam zu dem Schluss, dass das Nest aufgegeben werden sollte.
Anders ausgedrückt: Die Ameisen agierten als Gesamtsystem auf die gleiche Weise, wie Neuronen als ganzes Gehirn agierten, wobei alles im Einklang arbeitete. Es handelt sich um das klassische Paradigma von Nutzen (Fortsetzung der Arbeit) versus Kosten (Überhitzung und Verlust von Koloniemitgliedern).
„Wir haben einen Ansatz entwickelt, um die Ameisenkolonie als ein kognitives System zu verstehen, das Eingaben wahrnimmt und sie dann in Verhaltensausgaben umwandelt.“ sagt Daniel Kronauer , der das Laboratory of Social Evolution and Behavior an der Rockefeller University in New York leitet.
„Dies ist einer der ersten Schritte, um wirklich zu verstehen, wie Insektengesellschaften kollektive Berechnungen durchführen.“
Der Versuchsaufbau umfasste ein temperaturgesteuertes Nest, eine Tracking-Kamera und mit Punkten markierte Ameisen. Die Forscher stellten fest, dass das Nest bei einer Koloniegröße von 36 Arbeiterameisen und 18 Larven evakuiert wurde, als die Temperatur etwa 34 Grad Celsius (93 Grad Fahrenheit) erreichte.
Mit zunehmender Größe der Kolonie stieg jedoch auch die Temperaturschwelle, die sie zum Verlassen zwingen würde – bei Kolonien von 200 Ameisen blieben die Insekten dort, bis die Hitze auf über 36 Grad Celsius (97 Grad Fahrenheit) anstieg.
Es wird angenommen, dass erregende und hemmende Faktoren bei den Ameisen wahrscheinlich im Wettbewerb stehen, ähnlich wie in einem neuronalen Netzwerk. Durch mathematische Modellierung konnte das Team zeigen, wie die kollektive sensorische Reaktionsschwelle der Ameisen auf dem Gleichgewicht zwischen diesen beiden Faktoren beruhte – und nicht nur auf den gemittelten individuellen Vorlieben jeder Ameise.
„Es scheint, dass der Schwellenwert nicht festgelegt ist“, sagt Kronauer .
„Es handelt sich vielmehr um eine entstehende Eigenschaft, die sich je nach Gruppengröße verändert.“
Was aus dieser Studie nicht klar hervorgeht, ist, warum die Gruppengröße einen Einfluss darauf haben sollte, wie sehr die Ameisen bei steigenden Temperaturen davonlaufen wollen. Die einzelnen Ameisen selbst hätten die Größe der Gruppe nicht gewusst, also ist etwas anderes im Gange.
Eine von den Forschern aufgestellte Hypothese ist, dass die Pheromone – oder chemischen Botenstoffe –, die zwischen den Ameisen ausgetauscht werden, ihre Wirkung verstärken, wenn mehr Ameisen beteiligt sind. Eine weitere Überlegung könnte sein, dass der Umzug einer größeren Ameisengruppe eine größere Herausforderung darstellt und sich daher die Kosten-Nutzen-Rechnung ändert.
Was die Studie bietet, ist ein solider, messbarer Rahmen für die Beobachtung von Ameisen auf kollektiver Ebene. In zukünftigen Forschungen könnten weitere Parameter hinzugefügt und dann manipuliert werden, um eine bessere Vorstellung von dieser kollektiven Entscheidungsfindung zu erhalten.
„Was uns bisher gelungen ist, ist, das System zu stören und die Leistung genau zu messen“, sagt Kronauer .
„Langfristig besteht die Idee darin, das System zurückzuentwickeln, um seine inneren Abläufe immer detaillierter zu erschließen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in PNAS .