Verteilung der Bodenreaktionskräfte bei Ameisen
Final Report Abstract
Insekten decken einen Gewichtsbereich von über 6 Dekaden ab. Daten zur Dynamik der Lokomotion liegen bisher nur für größere Insekten (Schaben und Stabheuschrecken) vor. Wir würden nicht wagen, aus lückenhaften Messergebnissen an Hunden auf die Fortbewegung von Ratten zu schließen. Offensichtlich sind aber Ameisen erfolgreiche Läufer. Wenn wir hier also nach der Verteilung der Beinbelastung auf ebenem Gelände und bei Anstiegen fragen, so tun wir dies einmal um den Einfluss der Größe zu verstehen, hoffen aber auch über solche Spezialisten mehr über Grundprinzipien zu erfahren. Um dynamische Messungen zu ermöglichen, war zunächst die Entwicklung geeigneter Messtechnik notwendig. Die entwickelte Kraftplattform ist international nicht die empfindlichste Entwicklung, aber sie ist die einzige in ihrem Größenbereich, die die Erfassung einzelner Beinkräfte von Ameisen erlaubt und gleichzeitig robust genug ist, den Beißattacken der Tiere standzuhalten. Bei der international beachteten Entwicklung mussten gängige Tabus bzgl. zu nutzender Materialien gebrochen werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten Ameisen (Kleine Rote Waldameise Formica polyctena; Wüstenameise Cataglyphis fortis) die Belastung ähnlich wie Schaben auf ihre Beine verteilen. Aufgrund des Größenunterschiedes überraschend ist, dass sich auch bei diesen Tieren aufgrund der Dynamik des Schwerpunktes ein „Grounded Running“ nachweisen lässt, also ein Rennen ohne abzuheben. Letztere Gangart ist für Menschen ungewohnt aber bei anderen Zweibeinern (Vögeln) durchaus verbreitet. Da die hierdurch energetisch möglichen Einsparungen im Gesamtbudget eher bescheiden ausfallen, vermuten wir eine Bedeutung bei der Kontrolle der Lokomotion: Durch diese Dynamik werden in den Doppelstützphasen substratvertikale Belastungen reduziert und Scherbelastungen gesichert. Auch für die auf Grund der Datenlage begrenzt möglichen Vergleiche zwischen Lokomotionen bei unterschiedlichen Anstiegen gilt: Grundsätzlich stimmen die Beobachtungen mit den Beobachtungen an Schaben und mit unseren theoretischen Vorhersagen überein. Dies gilt insbesondere für das Auftreten von Zugbelastungen an hangaufwärts positionierten Beinen. Ab einem Anstieg von etwa 45° treten je nach Auf‐ oder Abstieg in den Vorder‐ oder Hinterbeinen Zugkräfte auf, die die auf die anderen Beine verteilten Druckkräfte deutlich übertreffen. Hier wird ein Zusammenhang mit unterschiedlichen bei Zug und Druck wirksamen Haftmechanismen vermutet. Die Ausrichtung der Kräfte weist nicht nur auf eine sich dramatisch ändernde Motorik, sondern für die stützenden Beine auf einfache, durch jüngste Literatur gestützte Kontrollmöglichkeiten. Letztere könnten auch in Verbindung mit unebener Odometrie von hoher Relevanz sein. Trippelschritt zur Höchstgeschwindigkeit: Ostthüringer Zeitung 19.7.2014 (U. Schönfelder)
Publications
- (2017) Propulsion in hexapod locomotion: how do desert ants traverse slopes?. The Journal of experimental biology 220 (Pt 9) 1618–1625
Wöhrl, Toni; Reinhardt, Lars; Blickhan, Reinhard
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(See online at https://doi.org/10.1242/jeb.098426) - (2014) Ultra miniature force plate for measuring triaxial forces in the micro newton range. J. Exp. Biol. 217: 704‐710
Reinhardt, L., Blickhan, R.
(See online at https://doi.org/10.1242/jeb.094177) - (2014). Ultra‐miniature force plate for measuring triaxial forces in the micro newton range. Jahrestagung der Society for Experimental Biology (SEB), 1.7.‐4.7., Manchester, UK
Reinhardt, L. & Blickhan, T.
- (2016). Ants walking on slopes. Motion Systems Perspectivs Conference. Jena. 21.07.2016
Wöhrl, T.
