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Journal of comparative physiology

, Volume 77, Issue 3, pp 239–255 | Cite as

Verhaltensphysiologischer Nachweis des Farbensehens beiCataglyphis bicolor (Formicidae, Hymenoptera)

  • Rüdiger Wehner
  • Franz Toggweiler
Article

Zusammenfassung

Bei Aubendienst-Tieren der WüstenameiseCataglyphis bicolor werden im Dressurexperiment Leistungen des Farbensehens mit Hilfe monochromatischer Spektrallichter untersucht (Abb. 2).
  1. 1.

    Die Strahlungsdichten (erg · cm−2 · min−1) der monochromatisch beleuchteten Mattscheiben sind so eingestellt, daß alle getesteten Wellenlängen gleiche Anlauffrequenzen erhalten und damit gleiche ameisensubjektive Reizwirksamkeiten besitzen. Das mit Hilfe dieser ameisensubjektiv gleich reizwirksamen Spektrallichter ermittelte Aktionsspektrum weist neben dem überragenden Maximum im Ultraviolett-Bereich (λ=350 nm) zwei weitere Maxima im Blaugrün- (λ=500–520 nm) und im Orange-Bereich (λ=600nm) auf. Die Amplituden dieser Maxima stehen im Verhältnis von 58:1:1 (Tabelle 1).

     
  2. 2.

    Nach 4 Lernläufen auf je ein Spektrallicht der Wellenlängenpaare λ=367 und 493 nm, λ=406 und 539 nm, λ=493 und 593 nm wählen die individuell getesteten Ameisen die jeweils positive Wellenlänge in allen 6 Kombinationen mit einer mittleren Häufigkeit von 0.853±0.001 (Abb. 4–6).

     
  3. 3.

    Die anhand von 9 Wellenlängen in erster Näherung bestimmte spektrale Unterschiedsempfindlichkeits-Funktion besitzt zwei Maxima: im langwelligen Ultraviolett-Bereich bei λ=380 nm und im Gelbgrün-Bereich bei λ=550 nm (Abb. 8).

     
  4. 4.

    Da sich die beiden Maxima zwischen die 3 Maxima des Aktionsspektrums einordnen, läßt sich beiCataglyphis bicolor wie bei der Biene ein trichromatisches Farbsystem vermuten. Die geringe Farbtonunterscheidung im Blau-Bereich (λ=450 nm) sowie die hohe im Gelbgrün-Bereich (λ=550 nm) werden im Hinblick auf ihre biologische Bedeutung diskutiert.

     

A behavioral analysis of color perception in desert ants,Cataglyphis bicolor (formicidae, hymenoptera)

Summary

The color vision of outside workers of desert ants,Cataglyphis bicolor, was investigated by training individuals to respond to monochromatic lights (Fig. 2).
  1. 1.

    The spectral sensitivity distribution is characterized by a prominent peak in the ultraviolet region (λ=350 nm) and two further peaks in the blue-green (λ3 = 500–520 nm) and orange regions (λ=600nm). The amplitudes of the three peaks have a ratio of 58:1:1 (Table 1).

     
  2. 2.

    By means of three pairs of monochromatic lights (λ=367 and 493 nm, λ=406 and 539 nm, λ=493 and 593 nm) the ants were trained to each of the 6 wavelengths (λ+) with 4 training trials. After the training period the individually tested ants chose wavelength λ+ with a mean reaction frequency of 0.853±0.001 when offered the choice of wavelengths λ+ or λv (Figs. 4$#x2013;6).

     
  3. 3.

    If one tests the degree to which ants can discriminate between varying wavelengths λv and the 9 wavelengths λ+ to which they have been previously trained one can obtain a discrimination function (λ+-function) for each wavelength λ+ (Fig. 7). From these discrimination functions special wavelengths λi can be calculated which are discriminated from λ+ by a reaction frequency of 0.60 for λ+. Using this procedure the precision with which wavelengths can be discriminated is represented by the wavelength interval Δ λ = ¦ λiλ+ ¦.

     
  4. 4.

    The function describing the wavelength discrimination (Fig. 8) has two maxima, which are defined by minimal values of Δλ: 380 and 550 nm. These maxima coincide with the minima of the three-peaked spectral sensitivity distribution, offering some evidence for a trichromatic color system inCataglyphis bicolor.

     

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Literatur

  1. Autrum, H. J., Zwehl, V. v.: Die spektrale Empfindlichkeit einzelner Sehzellen des Bienenauges. Z. vergl. Physiol.48, 357–384 (1964).Google Scholar
  2. Beier, W., Menzel, R.: Über den Farbensinn der Deutschen Wespe,Paravespula germanica: Verhaltensphysiologischer Nachweis des Farbensehens (in Vorbereitung).Google Scholar
  3. Bertholf, L. M.: Reactions of the honeybee to light. J. agric. Res.42, 379–419 (1931 a).Google Scholar
  4. Bertholf, L. M.: The distribution of stimulative efficiency in the ultra-violet spectrum for the honeybee. J. agric. Res.43, 703–713 (1931 b).Google Scholar
  5. Bertholf, L. M.: The extent of the spectrum forDrosophila and the distribution of stimulative efficiency on it. Z. vergl. Physiol.18, 32–64 (1932).Google Scholar
  6. Daumer, K.: Reizmetrische Untersuchungen des Farbensehens der Bienen. Z. vergl. Physiol.38, 413–478 (1956).Google Scholar
  7. Eckert, H.: Die spektrale Empfindlichkeit des Komplexauges vonMusca (Bestimmung aus Messungen der optomotorischen Reaktionen). Kybernetik9, 145–156 (1971).Google Scholar
  8. Frisch, K. v.: Der Farbensinn und Formensinn der Biene. Zool. Jb. allg. Zool. u. Physiol.35, 1–182 (1915).Google Scholar
  9. Grossmann, K. E.: Lernversuche an Tieren. Beihefte Elektron. Rechenanlagen18, 89–117 (1968).Google Scholar
  10. Grossmann, K. E.: Erlernen von Farbreizen an der Futterquelle durch Honigbienen während des Anfluges und während des Saugens. Z. Tierpsychol.27, 553–562 (1970).Google Scholar
  11. Haragsim, O., Pospisil, J.: Photopositive response of field bees and drones inApis mellifera to monochromatic lights. Acta entomol. bohemoslov.66, 1–8 (1969).Google Scholar
  12. Heintz, E.: La question de la sensibilité des abeilles à l'ultra-violet. Insectes sociaux6, 223–229 (1959).Google Scholar
  13. Helversen, O. v.: Die spektrale Unterschiedsempfindlichkeit der Honigbiene. Im Druck (1971).Google Scholar
  14. Jander, R.: Die optische Richtungsorientierung der roten Waldameise (Formica rufa). Z. vergl. Physiol.40, 162–238 (1957).Google Scholar
  15. Kaiser, W.: Zur Frage des Unterscheidungsvermögens für Spektralfarben: Eine Untersuchung der Optomotorik der königlichen GlanzfliegePhormia regina. Z. vergl. Physiol.61, 71–102 (1968).Google Scholar
  16. Kiepenheuer, J.: Farbunterscheidungsvermögen bei der roten WaldameiseFormica polyctena. Z. vergl. Physiol.57, 409–411 (1968).Google Scholar
  17. Kirschfeld, K., Franceschini, N.: Ein Mechanismus zur Steuerung des Lichtflusses in den Rhabdomeren des Komplexauges vonMusca. Kybernetik6, 13–22 (1969).Google Scholar
  18. Kühn, A.: Über den Farbensinn der Bienen. Z. vergl. Physiol.5, 47–52 (1927).Google Scholar
  19. Menzel, R.: Untersuchungen zum Erlernen von Spektralfarben durch die Honigbiene (Apis mellifica). Z. vergl. Physiol.56, 22–62 (1967).Google Scholar
  20. Menzel, R.: über den Farbensinn vonParavespula germanica (Hymenoptera): ERG und selektive Adaptation. Z. vergl. Physiol.75, 86–104 (1971).Google Scholar
  21. Moller-Racke, J.: Farbensinn und Farbenblindheit bei Insekten. Zool. Jb. Abt. allg. Zool. u. Physiol.63, 153–324 (1952).Google Scholar
  22. Santschi, F.: Etude sur lesCataglyphis. Rev. suisse Zool.36, 25–70 (1929).Google Scholar
  23. Thomas, I., Autrum, H. J.: Die Empfindlichkeit der dunkel- und helladaptierten Biene (Apis mellifica) für spektrale Farben: Zum Purkinje-Phänomen der Insekten. Z. vergl. Physiol.51, 204–218 (1965).Google Scholar
  24. Tsuneki, K.: Some experiments on color vision in ants. J. Fac. Sci. Hokkaido Univ., Ser. VI, Zool.10, 77–86 (1950).Google Scholar
  25. Tsuneki, K.: On color vision in two species of ants, with special emphasis on their relative sensibility to various monochromatic lights. Jap. J. Zool.11, 187–221 (1953).Google Scholar
  26. Wehner, R.: Optische Orientierungsmechanismen im Heimkehr-Verhalten vonCataglyphis bicolor (Formicidae, Hymenoptera). Rev. suisse Zool.75, 1076–1085 (1968).Google Scholar
  27. Wehner, R.: Visual orientation performances of desert ants,Cataglyphis bicolor, towards astromenotactic directions and horizon landmarks. Proc. AIBS Symp. Animal Orientation and Navigation, Wallops Station, Virginia (in press).Google Scholar
  28. Wehner, R., Herrling, P. L., Brunnert, R., Klein, R.: Periphere Adaptation und zentralnervöse Umstimmung im visuellen System vonCataglyphis bicolor (Formicidae, Hymenoptera). Rev. suisse Zool. (im Druck).Google Scholar
  29. Wehner, R., Menzel, R.: Homing in the antCataglyphis bicolor. Science164, 192–194 (1969).Google Scholar
  30. Wehner, R., Schümperli, R.: Das Aktionsspektrum der phototaktischen Spontantendenz beiDrosophila melanogaster. Rev. suisse Zool.76, 1087–1095 (1969).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1972

Authors and Affiliations

  • Rüdiger Wehner
    • 1
  • Franz Toggweiler
    • 1
  1. 1.Zoologisches Institut der Universität ZürichScweiz

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