„On how Pachycondyla apicalis ants suggest a new search algorithm“, by N. Monmarché, G. Venturini, M. Slimane. Laboratoire d’Informatique de l’Université de Tours. Future Generation Computer Systems 16 (2000) 937-946
Kurz-Zusammenfassung:
Dass Ameisen auch für andere Wissenschaftsgebiete interessant sind, zeigt oben genannter Artikel, den ich hier teilweise ins Deutsche exzerpiert habe. Nach Erläuterung der Suchstrategie von Pachycondyla apicalis beschreiben die Autoren des Artikels die Umsetzung ihrer Erkenntnisse in mathematische Formeln. Diese sind für mich eine Sprache aus einer anderen Welt
– deshalb lasse ich das hier komplett aus. Wer daran aber Interesse hat und mit der mathematischen Rätselsprache auch etwas anfangen kann, der sollte vielleicht in den Originaltext schauen der über Google leicht zu finden ist.
Ich wollte hier lediglich auf dieses interessante Thema hinweisen, und das ganze grob zusammenfassen, wobei ich mich absichtlich nur auf die ersten Passagen des Originaltextes konzentriert, und den Text mehr exzerpiert habe, als eine wörtliche Inhaltsangabe zu präsentieren. Ich denke es wird einige hier interessieren, denn es gibt ja schließlich ein paar Pachycondyla apicalis Halter.
Pachycondyla apicalis Arbeiterin auf der Jagd
Für Ameisen der Art Pachycondyla apicalis ist ein einfaches, aber effizientes Suchsystem nach Nahrung charakteristisch. Einzelne Individuen jagen alleine und versuchen ein bestimmtes Gebiet in Nähe des Nestes abzusuchen. Das Suchverhalten einer Kolonie Pachycondyla apicalis besteht aus einer Reihe von parallelen Suchvorgängen innerhalb bestimmter ‚Jagdgebiete’ wobei Bereiche bevorzugt werden, die sich bereits als ‚erfolgsversprechend’ herausgestellt haben. Da Pachycondyla apicalis ihr Nest des öfteren verlegen, werden auch einige Gebiete der Umgebung per Zufall immer wieder mit in die Jagd einbezogen. Die Jagdgebiete werden immer in näherer Umgebung des Nestes eingerichtet. Innerhalb festgelegter Intervalle erfolgt dann ein Nestumzug, gleichbedeutend einem ‚Neubeginn’ oder ‚Neustart’ der parallelen Suchvorgänge. Der diesen Suchvorgängen zugrunde liegende Algorithmus wurde von den Forschern auf mathematische Optimierungsprobleme angewandt, und zeigt viel versprechende Ergebnisse.
Algorithmen, die auf Verhaltensweisen innerhalb einer Ameisenkolonie beruhen, sind schon öfters auf das Interesse vor allem von Wissenschaftlern der Computerwissenschaften gestoßen. Abwandlungen solcher Algorithmen finden sich heutzutage mittlerweile schon in Robotern, in Bezug auf Objekt Gruppierungen, Computer Netzwerken, und Datenstromoptimierungen.
Im oben genannten Artikel geht es um die Jagdstrategie von Pachycondyla apicalis, und die Frage, wie dieses Verhalten auf Optimierungsprobleme umgesetzt werden kann. Pachycondyla apicalis nutzen ein relativ einfaches Suchverfahren wenn sie auf Beutesuche sind. Bei ihrem Nest startend arbeiten sie ein bestimmtes Gebiet, welches in einzelne Abschnitte unterteilt wird, ab. Jede einzelne Ameise führt eine örtliche Zufallssuche innerhalb ihrer Suchgebiete durch, wobei die Wahl der zu durchsuchenden Gebiete davon abhängt, ob es in diesen in der Vergangenheit zu erfolgreichen Suchgängen gekommen ist. Diese Strategie ist von den Verfassern der Studie in eine mathematische Formel umgesetzt worden.
Für diese Untersuchung wurden Pachycondyla apicalis in mexikanischen Wäldern in der Nähe zur Grenze zu Guatemala beobachtet. Kolonien dieser Art bestehen im Durchschnitt aus ca. 20 – 100 Individuen; allerdings befinden sich zu jeder Zeit nur ca. 20-30% der Arbeiterinnen auf der Jagd.
Die Suchstrategie dieser Ameisenart kann wie folgt charakterisiert werden. Die Ameisen erstellen Jagdgebiete, die sich alle mehr oder weniger in gleicher Entfernung zum Nest befinden (durchschnittliche Entfernung: 10 Meter). Diese Jagdgebiete haben einen Radius von ca. 2.5 Metern. Durch die Einrichtung solcher kleinerer Jagdabschnitte, bearbeiten die Ameisen eine relativ große Fläche rund um das Nest. Wie kleine Mosaiksteine hängen alle Jagdgebiete zusammen.
Regelmäßig verlegen Pachycondyla apicalis ihr Nest, was dadurch zu erklären ist, dass das alte Nest wahrscheinlich nicht länger den Bedürfnissen entspricht, bzw. unkomfortabel wird, oder die Jagdausbeute innerhalb des das Nest umgebende Gebiet nachlässt. Der Nestumzug ist ein relativ komplexer Vorgang, wobei spezialisierte Arbeiterinnen die Suche nach einem neuen Nestbereich aufnehmen, und bei Erfolg andere Arbeiterinnen aktiv zum Umzug auffordern (kurzes, 2 bis 3-faches Ziehen an den Mandibeln der aufzufordernden Arbeiterin), und im Tandemlauf endet, wobei die auffordernde Arbeiterin den Weg zum neuen Nestbereich vorgibt, und von der aufgeforderten Arbeiterin verfolgt wird.
Die Suchstrategie einer Arbeiterin lässt sich wie folgt beschreiben: zu Beginn wählt eine Arbeiterin zufällig irgendein Jagdgebiet in der Umgebung des Nestes aus. Wenn es zuvor in einem bestimmten Gebiet zu einem Erfolg gekommen ist (Beutekontakt), dann merkt sich die Arbeiterin dieses Jagdgebiet. Die Ameise hat die Tendenz auf dem selben Weg zu einem Gebiet zurückzukehren, in dem es zuvor zu einem Beutekontakt gekommen ist: die Jagd wird dann zu einem späteren Zeitpunkt genau in dem Gebiet fortgesetzt. Den Weg zu bestimmten Jagdgebieten finden die Ameisen mit Hilfe ihrer hervorragenden Sehfähigkeit und bestimmter Landmarken.
Ist ein Beutezug innerhalb eines Jagdgebietes nicht erfolgreich, bzw. bleibt der Erfolg eines Beutekontaktes innerhalb eines Gebietes aus, dann zeigt die suchende Ameise die Tendenz, in andere Jagdgebiete vorzudringen: oft kehrt sie in ein Gebiet zurück, in welchem es zuvor zu Beutekontakt gekommen ist. Hier wird deutlich, dass die Ameisen sich mehrere Orte merken können. Wenn es letztendlich zu einem Beutekontakt gekommen ist, kehrt die Ameise auf kürzestem Weg in ihr Nest zurück.
Die Suche nach Beute erfolgt immer nur durch einzelne Ameisen – Pachycondyla apicalis gehen nicht gemeinsam auf Jagd. Wie bereits erwähnt nutzen diese Ameisen visuelle Landmarken um sich zu orientieren. Duftspuren, wie sie bei anderen Ameisen üblich sind um den Weg zu Nahrungsquellen zu markieren, nutzen Pachycondyla apicalis Ameisen nicht.
