Klopfsignale mit Alarmfunktion bei Roßameisen (Camponotus, Formicidae, Hymenoptera)

Summary

• 1. Production, propagation, physical characteristics and biological functions of substrate-vibration signals were studied in laboratory colonies of carpenter ants (Camponotus ligniperda, C. herculeanus).

• 2. Worker-ants rap on the substrate when they are disturbed e.g. by blowing at or touching them, by vibrations or chemical agents. They hit the ground, mostly alternatingly, with mandibles and gaster. Hits follow in series of up to 7, generally 2–3, with ca. 50 msec intervals. The signal pattern is independent of the kind of releasing stimuli.

• 3. Acceleration amplitudes (pp) of hits range, according to the size of the ants, on the average between 18 and 37 cm/sec², resulting in a hitting power from 2.1 to 8.2 10⁻⁵W. Substrate signals, propagated in solid wood, are attenuated with 2 dB/cm and have an intensity spectrum reaching from <100 Hz to >10 kHz, with maximal energy content at 4 to 5 kHz.

• 4. By quantitative evaluation of motion pictures, reactions to rapping signals were studied in ants outside their nest in close proximity to the nest-opening. Reactions depend on the ants' excitation level as measured by their average running speed. Little excited ants “freeze” motionless when stimulated by rapping signals, more excited ones increase their running speed manifold and have a lowered threshold of aggression towards visually localized, moving objects. In addition, they approach the source of vibrations. Therefore, rapping in carpenter ants fulfills functions of prey-attack- and danger-alarm systems: it amplifies the effect of other attack-releasing stimuli.

Zusammenfassung

• 1. Bei Roßameisen (Camponotus lignipera, C. herculeanus) wurden Erzeugung, Ausbreitung, physikalische Eigenschaften und biologische Funktion von Klopfsignalen an Laboratoriumskolonien untersucht.

• 2. Arbeiterinnen klopfen, wenn sie durch Störreize (Anblasen, Berühren, chemische Reize, Erschütterungen) erregt werden. Beim Klopfen schlagen sie mit Mandibeln und Gaster, meist alternierend, auf den Untergrund. Schlagserien enthalten bis zu 7, meist 2–3 Aufschläge in ca. 50 msec Abstand. Das Klopfmuster ist nicht von der Art der auslösenden Reize abhängig.

• 3. Die s-s Beschleunigungsamplituden betragen beim Aufschlag, je nach Größe der Ameisen, im Mittel 18–37 cm/sec², die Aufschlagleistung 2,1–8,2 10⁵W. Das auf kompaktem Holz fortgeleitete Substratschallsignal wird mit 2 dB/cm abgeschwächt und hat ein Intensitätsspektrum, das von <100 Hz bis >10 kHz reicht, mit einem Maximum bei 4–5 kHz.

• 4. Verhaltensreaktionen auf Klopfreizung wurden an Arbeiterinnen außerhalb des Nestes in Nähe der Nestöffnung durch quantitative Auswertung von Filmaufnahmen untersucht. Die Reaktion hängt von dem an der Laufaktivität der Ameisen meßbaren Erregungsniveau ab. Schwach erregte Tiere erstarren bei Klopfreizung bewegungslos, stärker erregte steigern ihre Laufaktivität, wobei ihre Angriffsschwelle gegen visuell lokalisierte, bewegte Objekte erniedrigt ist; sie bewegen sich außerdem auf die Klopfquelle zu. Somit hat das Klopfen der Roßameisen außerhalb des Nestes die Funktion eines Beute- und Gefahrenalarms: es verstärkt die Wirkung anderer angriffsauslösender Reize.