Ameisenforscherin erhält die Otto-Hahn-Medaille

6. Juni 2014   Nr. 8/2014 (128)

Cornelia Bühlmann wird für ihre Forschung zum Orientierungsverhalten von Wüstenameisen von der Max-Planck-Gesellschaft ausgezeichnet

In Verhaltensexperimenten mit Wüstenameisen der Art Cataglyphis fortis testet Cornelia Bühlmann verschiedene Futterdüfte, die in kleinen Röhrchen an der Stabspitze angebracht wurden. Wird der Duft mit Nahrung assoziiert, reagieren quer zum Wind laufende Ameisen sofort und steuern die Duftquelle an. Die junge Forscherin verbrachte zwei Sommer in der tunesischen Wüste, um das Orientierungsverhalten von Ameisen zu untersuchen. Foto: MPI chem. Ökol.

Wüstenameisen der Gattung Cataglyphis scheinen es bei ihrer Nahrungssuche in den heißen Salzpfannen der tunesischen Wüste schwer zu haben: Auf den riesigen, öden Flächen gibt es keine sichtbaren Orientierungshilfen, die Wege zu Nahrungsquellen und zurück zur Nestöffnung sind sehr weit. Warum sich die kleinen Tierchen dennoch mühelos orientieren können, erforschen Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. Eine von ihnen ist Cornelia Bühlmann: Sie hat sich in ihrer Doktorarbeit intensiv mit dem komplexen Navigationssystem von Wüstenameisen beschäftigt. Dabei fand sie heraus, dass die Ameisen neben der visuellen Wahrnehmung auch Magnet- und Vibrationssinn zur Navigation nutzen. Insbesondere aber finden sie Futter und Nesteingang anhand spezieller Düfte, auf die sie mit ihrem äußerst sensiblen Geruchssinn reagieren. Um auf die Duftfahnen ihrer Nahrung, in der Regel tote Insekten, zu stoßen, legen die Ameisen auf ihrer Futtersuche endlos lange Strecken auf dem Wüstenboden quer zum Wind zurück. Für ihre Forschungsarbeiten, in denen sie nicht nur neue Orientierungsstrategien aufdeckte, sondern auch zeigen konnte, unter welchen Bedingungen die Ameisen einzelnen Sinneswahrnehmungen folgen, wurde die junge Schweizerin jetzt mit der Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft ausgezeichnet.

Bereits während ihres Masterstudiums in Neurobiologie an der Universität in Zürich kam Cornelia Bühlmann mit Wüstenameisen in Kontakt. Sie war fasziniert von den kleinen Überlebenskünstlern: „Es ist erstaunlich, dass die Ameisen mit ihrem winzigen Gehirn ein solch ausgeklügeltes Navigationssystem haben. Sie nutzen verschiedene Mechanismen zur Orientierung und sind in der Lage, diese extrem flexibel einzusetzen. Das ist für sie überlebenswichtig, denn in ihrem Lebensraum müssen sie sich erfolgreich und zielsicher orientieren, da sie sonst in der Hitze den Tod finden oder Fressfeinden zum Opfer fallen“, erläutert sie.

Für ihre Doktorarbeit kam die junge Wissenschaftlerin in die Arbeitsgruppe Duftgesteuertes Verhalten von Dr. Markus Knaden. An ihrem Projekt hatte sie besonders gereizt, dass sie Verhaltensexperimente im Freiland in Tunesien und in der Türkei mit dem Erlernen und Anwenden von Analysemethoden in den Laboren der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie von Prof. Bill Hansson verbinden konnte. Ihre Promotion schloss sie 2013 nach nur drei Jahren  ab. Die daraus resultierenden Forschungsergebnisse wurden in hochrangigen Fachzeitschriften veröffentlicht; in allen vier Publikationen ist sie Erstautorin (siehe auch Pressemeldung vom 9. März 2012 “Orientierung von Ameisen in der Wüste: Jedes Merkmal zählt“).

Erst im April diesen Jahres veröffentlichte die Wissenschaftszeitschrift Current Biology weitere Ergebnisse ihrer Forschungstätigkeit am Max-Planck-Institut. Cornelia Bühlmann, Markus Knaden und ihre Mitarbeiter konnten darin zeigen, dass der außerordentlich sensible Geruchssinn der Ameisen bei der Futtersuche in der unwirtlichen Salzwüste von großem Nutzen ist. Die Wüstenameisen sind in der Lage, geringste Konzentrationen des Duftstoffes Linolsäure wahrzunehmen, den sie über Entfernungen von mehreren Metern riechen und der sie schließlich zu ihrer Nahrungsquelle, toten Insekten, führt. Der Duft, der von Insektenkadavern verströmt wird, wird auch Nekromon genannt: Während der „Todesgeruch“ auf andere Insekten abschreckend wirkt, ist er für die Wüstenameisen eine Einladung zu Tisch. Sie finden sogar winzige tote Tierchen, die noch kleiner sind als Fruchtfliegen und nur minimale Duftmengen an die Umgebung abgeben. Die Geruchswahrnehmung allein reicht aber noch nicht zum Überleben in den riesigen Salzpfannen aus. Umfangreiche Verhaltensexperimente ergaben, dass die Ameisen bei der Futtersuche strategisch vorgehen. Jedes von den Wissenschaftlern im Wüstenparcours ausgelegte Futterstück fanden die Versuchstiere im Schnitt innerhalb von nur drei Minuten. Die Strategie, die dabei zu beobachten war, sieht folgendermaßen aus: Futtersuchende Ameisen gehen zuerst weit in die Salzpfanne hinaus und fangen dann an, endlos lange Strecken quer zum Wind zu laufen. Dadurch erhöhen sie die Wahrscheinlichkeit, auf Duftfahnen von Futterstückchen zu stoßen. Die Wissenschaftler berechneten, dass eine Ameise während eines einzigen Futtersuchlaufs eine Fläche von der Größe eines halben Fußballfeldes nach Nahrung absucht. Die Kombination aus Sinneswahrnehmung und strategischem Vorgehen ist wohl einer der Gründe dafür, dass Cataglyphis fortis überhaupt in den harten Wüstenbedingungen so erfolgreich überleben kann.

Auch nach ihrer Promotion bleibt Cornelia Bühlmann den Ameisen treu. Seit fast einem Jahr arbeitet sie als Forschungsstipendiatin an der University of Sussex im englischen Brighton. Neben Wüstenameisen untersucht sie dort auch Waldameisen. Sie möchte mehr darüber herausfinden, wie Ameisen die vielfältigen Sinnesinformationen integrieren, die letztendlich ihr Verhalten auslösen. Ihr Ziel ist es, Hinweise auf neuronale Verschaltungsstrukturen zu erhalten. Am 4. Juni 2014 wurde sie während der Hauptversammlung der Max-Planck-Gesellschaft in München mit der Otto-Hahn-Medaille ausgezeichnet, die in jedem Jahr deutschlandweit für die besten Doktorarbeiten verliehen wird. [AO]



Originalveröffentlichungen:

Bühlmann, C., Graham, P., Hansson, B. S., Knaden, M. (2014). Desert ants locate food by combining high sensitivity to food odors with extensive crosswind runs. Current Biology, 24(9), 960-964. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.02.056 

Bühlmann, C., Hansson, B. S., Knaden, M. (2013). Flexible weighing of olfactory and vector information in the desert ant Cataglyphis fortis. Biology Letters, 9: 20130070. http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2013.0070    



Weitere Informationen
Dr. Markus Knaden, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8, 07743 Jena, Tel.: 03641 57-1421, mknaden [at] ice.mpg.de  


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Bildmaterial:
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