@phdthesis{Froehle2009,
  author    = {Fr{\"o}hle, Kerstin},
  title     = {Mechanismen zur Regulierung der Nestgr{\"o}ße w{\"a}hrend des Koloniewachstums bei Blattschneiderameisen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46311},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Strukturen der Ameisennester, so wird seit einiger Zeit vermutet, entstehen aufgrund eines selbstorganisierten Prozesses, bei dem die einzelne Ameise nur {\"u}ber lokale Informationen verf{\"u}gt, ohne eine {\"U}bersicht {\"u}ber das globale Muster zu haben. Die Gesamtstruktur resultiert demnach viel eher durch multiple Interaktionen, die entweder direkt zwischen den Individuen oder zwischen den Individuen und ihrer Umgebung stattfinden. Ziel dieser Arbeit war es, die Kriterien zu untersuchen, nach denen sich die Blattschneiderameisen w{\"a}hrend des Nestbaus richten, um so die Frage zu beantworten, ob es f{\"u}r die Entstehung der Strukturen nur der Interaktion mit der Umgebung bedarf oder ob direkte soziale Interaktionen auch einen Einfluss darauf haben. Betrachtet wurde dazu die Kontrolle der Nestgr{\"o}ße w{\"a}hrend verschiedener Stadien der Kolonieentwicklung: in der Gr{\"u}ndungsphase, in der die K{\"o}nigin die Entscheidungen alleine und ohne soziale Interaktionen f{\"a}llt; in der darauf folgenden Etablierungsphase, in der Arbeiterinnen entweder alleine oder in kleinen Gruppen die bereits existierenden Strukturen ver{\"a}ndern; sowie im adulten Stadium, in der die Baut{\"a}tigkeit von mehreren Tausend Arbeiterinnen ausgef{\"u}hrt werden kann. K{\"o}niginnen graben unverz{\"u}glich nach dem Hochzeitsflug ein Gr{\"u}ndungsnest, das aus einem vertikalen Tunnel und einer horizontalen Kammer besteht, in welcher die erste Brut und der Pilz gez{\"u}chtet werden. Um ein Gr{\"u}ndungsnest zu graben, muss die K{\"o}nigin zuerst mit ihren Mandibeln kopf{\"u}ber am Boden graben. Hierbei legt sie einen Tunnel an, der einen etwas gr{\"o}ßeren Durchmesser als sie selbst besitzt. Ist dann die gew{\"u}nschte Tunnell{\"a}nge erreicht, so wechselt sie vom vertikalen Tunnel zum horizontalen Kammergraben, worauf anschließend der Tunnel verschlossen wird. Die Frage, die sich nun stellt, ist, wie Atta vollenweideri K{\"o}niginnen die L{\"a}nge des Tunnels bewerten, um den Wechsel zum Kammergraben einzuleiten. Aufgrund der Ergebnisse wird angenommen, dass die K{\"o}niginnen sowohl die L{\"a}nge des Tunnels, wahrscheinlich {\"u}ber Propriozeption, als auch die Grabezeit absch{\"a}tzen und mit einer internen Referenz vergleichen. Wurde demnach weder die erwartete L{\"a}nge noch die maximal schon investierte Zeit erreicht, so fuhren die K{\"o}niginnen fort den Tunnel zu verl{\"a}ngern. Der Wechsel vom Tunnel zum Kammergraben wurde dann eingeleitet, wenn die K{\"o}niginnen, in Abh{\"a}ngigkeit von den jeweiligen Bodenbedingungen, entweder zuerst die erwartete L{\"a}nge oder die zu investierende Zeit erreicht hatten. Daraufhin fingen sie an die Kammer zu bauen, wobei sie die nun ausgegrabenen Lehmpartikel dazu benutzten, den Tunnel zu verschließen. Diese wurden von oben bis unten komplett verschlossen, womit die Kammergr{\"o}ßen von den Tunnell{\"a}ngen abh{\"a}ngig waren. Wurden die K{\"o}niginnen jedoch mit Tunneln konfrontiert, die experimentell {\"u}ber die erwartete L{\"a}nge hinaus verl{\"a}ngert wurden, so wurden diese nicht mehr {\"u}ber die komplette Strecke, sondern in mehreren Teilabschnitten verschlossen. Dies deutet darauf hin, dass bei der Regulierung der Kammergr{\"o}ße ein weiterer Mechanismus involviert ist. Nach 2-3 Monaten schl{\"u}pfen in der Regel die ersten Arbeiterinnen, womit die Kolonie in die Wachstumsphase eintritt. Mit dem Wachsen der Kolonie wird das Gr{\"u}ndungsnest ver{\"a}ndert, wobei die Arbeiterinnen die bereits existierende Pilzkammer vergr{\"o}ßern und neue Tunnel anlegen. Nach welchen Kriterien sie sich dabei richten, war allerdings nicht bekannt. Gezeigt werden konnte, dass Acromyrmex lundi Arbeiterinnen anfangen ein Nest zu vergr{\"o}ßern, wenn sich der frei f{\"u}r die Ameisen zur Verf{\"u}gung stehende Platz innerhalb des Nestes reduziert und dass sie aufh{\"o}ren, wenn wiederum gen{\"u}gend Platz vorhanden ist. Eine Zunahme in der Gruppengr{\"o}ße (1, 2, 6 und 12 Tiere) bewirkte somit, einen proportionalen Anstieg des ausgegrabenen Volumens und damit der Arbeitsleistung der Kolonie. Ob beim Graben aber eher die schon vorhandenen Pilzkammer vergr{\"o}ßert oder neue Tunnel angelegt werden, hing von der Stimuluskombination ab. So bewirkte ein Platzmangel, ausgel{\"o}st durch eine, relativ zur Nestgr{\"o}ße, große Zahl an Arbeiterinnen, das bereits existierende Tunnel verl{\"a}ngert oder neue angelegt wurden. Eine Kammervergr{\"o}ßerung konnte dagegen nur beobachtet werden wenn Pilz vorhanden und der Platz in der Kammer reduziert war. Die Arbeiterinnen reagierten dabei, auf dieselben Stimuli mit denselben Verhaltensmustern, unabh{\"a}ngig davon ob sie alleine oder in einer Gruppe gruben. Je mehr Ameisen sich aber in der Gruppe befanden desto mehr wurden die Kammern zun{\"a}chst vergr{\"o}ßert, wobei sich jedoch keine Korrelation mit der Gruppengr{\"o}ße zeigte. Dies l{\"a}sst darauf schließen, dass die Vergr{\"o}ßerung von den sich gleichzeitig am Graben beteiligenden Ameisen abh{\"a}ngt, die die Kammern so lange vergr{\"o}ßern bis gen{\"u}gend Platz vorhanden ist. Die Zahl der Ameisen die sich jedoch am Graben beteiligen nimmt mit steigender Gruppengr{\"o}ße zu, weswegen die Kammern bei großen Ameisenzahlen gr{\"o}ßer wurden. Gleichzeitig mit dem Vergr{\"o}ßern fingen die Ameisen jedoch an ausgegrabene Lehmpartikel in der Kammer zu deponieren. Dies bewirkte, dass vor allem gr{\"o}ßere Kammern im Nachhinein verkleinert wurden, bis ein bestimmter Abstand zum Pilz erreicht war, bei dem eventuell zwei Ameisen aneinander vorbeilaufen konnten. Somit hatte die Einlagerung der Lehmpartikel in der Kammer zur Folge, dass die Kammergr{\"o}ße im Nachhinein besser dem Pilzvolumen angepasst wurde. {\"A}hnlich wie bei der Kammervergr{\"o}ßerung verhielt es sich beim Anlegen der Tunnel. Auch diese wurden umso breiter je mehr Tiere sich gleichzeitig am Graben beteiligten und wurden dann im Nachhinein durch Einlagerung von Lehmpartikeln auf eine bestimmte Breite reduziert. Zus{\"a}tzlich wurden die Tunnel aber auch umso l{\"a}nger je mehr Ameisen sich in der Gruppe befanden, weshalb die Nestgr{\"o}ße {\"u}ber die Gr{\"o}ße der Gruppe reguliert wurde. Acromyrmex lundi Nester bestehen in der Regel aus einer großen zentralen Pilzkammer und aus mehreren Tunneln, die diese mit der Erdoberfl{\"a}che verbinden. Wie die Ameisen in dem adulten Stadium die Gr{\"o}ße der Pilzkammer regulieren, wurde bisher noch nicht untersucht. Als m{\"o}gliche Kriterien, nach denen sich die Ameisen richten k{\"o}nnten, wurde sowohl das vorhandene Pilzvolumen als auch die Anzahl an Arbeiterinnen in Betracht gezogen. Gezeigt werden konnte, dass die Kammern umso gr{\"o}ßer werden, je mehr Pilzvolumen vorhanden ist. Aufgrund dessen wird angenommen, dass der Pilz beim Bau der Pilzkammer als Vorlage dient und somit das Grabeverhalten r{\"a}umlich organisiert. Eine Erh{\"o}hung der Ameisenzahlen bewirkte dagegen eine Vergr{\"o}ßerung des Nestvolumens durch das Anlegen von Tunneln. Dadurch nahm das insgesamt ausgegrabene Volumen und damit die Grabeaktivit{\"a}t mit der Gr{\"o}ße der Kolonie zu. Allerdings stieg es nicht, wie bei den kleinen Gruppen beobachtet werden konnte, proportional zur Koloniegr{\"o}ße an. Vermutet wird, dass sowohl die Kammer- als auch die Nestvergr{\"o}ßerung {\"u}ber die Individuendichte reguliert wird. Demnach w{\"u}rden die Tiere anfangen zu graben, wenn die Individuendichte {\"u}ber einen Schwellenwert ansteigt und aufh{\"o}ren, wenn die Dichte wiederum unter diesen Schwellenwert f{\"a}llt. Allerdings gibt es Hinweise darauf, dass die Grabeaktivit{\"a}t nicht nur {\"u}ber die Individuendichte, sondern zus{\"a}tzlich noch durch ein rhythmisches Graben in der Nacht geregelt zu sein scheint. Zusammengenommen konnte also gezeigt werden, dass K{\"o}niginnen auf Stimuli in ihrer Umgebung reagieren, indem sie die Tiefe des Gr{\"u}ndungsnestes durch das Absch{\"a}tzen der schon gegrabenen Tunnell{\"a}nge bestimmen. Das Nestgraben erfolgt allerdings nicht nach einem einfachen Stimulus-Antwort-Mechanismus, sondern die K{\"o}niginnen richten sich zus{\"a}tzlich noch nach der Zeit, was einen internen Messfaktor darstellt. Ebenfalls scheint die Kammergr{\"o}ße durch mindestens zwei Mechanismen reguliert zu werden. Somit fließen sowohl bei der Bestimmung der Tunnell{\"a}nge als auch bei der Regulation der Kammergr{\"o}ße mehrere Kriterien in die Entscheidung mit ein. Ebenso wie die K{\"o}niginnen reagieren einzelne Individuen auf unterschiedliche Stimuli in ihrer Umgebung, wodurch unterschiedliche Neststrukturen entstehen k{\"o}nnen. So fangen Ameisen an ein Nest zu vergr{\"o}ßern, wenn sich der zur Verf{\"u}gung stehende Platz innerhalb des Nestes reduziert. W{\"a}chst der Pilz so reduziert sich der Abstand zwischen Pilz und Kammerwand, was f{\"u}r die Tiere ein Signal ist, die Kammer zu vergr{\"o}ßern. Dabei wird der Pilz als Vorlage verwendet, der das Graben r{\"a}umlich organisiert. Ist der Platz innerhalb des Nestes dagegen aufgrund des Koloniewachstums reduziert, so fangen die Arbeiterinnen an Tunnel auszugraben, so dass die Nestgr{\"o}ße der Koloniegr{\"o}ße angepasst wird. Allerdings, so wird vermutet, h{\"a}ngt die Anzahl der sich am Graben beteiligenden Ameisen sowie auch deren Arbeitsleistung von der Gr{\"o}ße der Gruppe ab. Demnach sind die Individuen nicht nur sensitiv auf die Stimuli, die aus ihrer Umgebung kommen, sondern {\"a}ndern ihr Verhalten auch in Abh{\"a}ngigkeit von dem sozialen Umfeld, in dem sie sich befinden.},
  subject      = {Nestgr{\"o}ße},
  language  = {de}
}