Die Verständigung durch Stridulationssignale bei Blattschneiderameisen

Summary

• 1. Thresholds of sensitivity to vibrational stimuli were determined by recording summated responses from the leg nerves of leaf cutting ants (Atta cephalotes).

• 2. The receptors respond to sinusoidal vibrations from 0.05 to 4(7) kHz. Regarded as displacement detectors their optimal working range is 1 to 3 kHz, as acceleration detectors they are equally sensitive between 0.1 and 2 kHz.

• 3. The receptors of the forelegs are 4 to 5 times more sensitive than those of the middle and hind legs. In small workers the sense organs are several times more sensitive than in big “soldier” ants.

• 4. The minimal threshold in forelegs of small workers was found to be 1.3·10⁻⁷ cm displacement (p-p) and 2.5 cm/sec² acceleration (p-p).

• 5. Responses follow a sinusoidal stimulus up to 100 Hz in a 1∶1 fashion. At higher frequencies responses occur less and less regularly.

• 6. It is concluded that three groups of campaniform sensilla at the joint between trochanter and femur are responsible for the recorded activity. The role of the subgenual organ in vibration reception of these ants could not be satisfactorily determined.

• 7. If one stimulates the legs with vibration “kicks” similar to those contained in substrate-conducted stridulatory signals, the minimal threshold is 4 cm/sec² (p-p). Response characteristics to stimulation by continuous sequences of kicks, repetitive trains and by rectangular vibration pulses were analyzed.

• 8. The response characteristics of vibration receptors in leaf cutting ants, as determined by electrophysiological techniques, can satisfactorily explain response thresholds to stridulation signals as measured in behavioural tests.

Zusammenfassung

• 1. Durch elektrophysiologische Ableitung summierter Antwortpotentiale von Beinnerven von Blattschneiderameisen (Atta cephalotes) werden die Rezeptionsschwellen für Vibrationsreize ermittelt.

• 2. Die Rezeptoren sprechen auf Sinusschwingungen zwischen 0,05 und 4 (bis 7) kHz an. Betrachtet man sie als Empfänger für die Schwingungsweite, so liegt ihr bester Arbeitsbereich zwischen 1 und 3 kHz. Sieht man sie als Beschleunigungsempfänger an, so liegt er zwischen 0.1 und 2 kHz.

• 3. Die Rezeptoren der Vorderbeine sind 4- bis 5mal empfindlicher als die der Mittel- und Hinterbeine. Die Rezeptoren kleiner Arbeiter sind mehrfach empfindlicher als die großer „Soldaten“.

• 4. Die niederste gemessene Schwellenschwingungsweite betrug 1,3·10⁻⁷ cm (ss), die niederste Beschleunigungsschwelle 2,5 cm/sec² (ss) für Vorderbeine kleiner Arbeiter.

• 5. Die Rezeptorantworten folgen einem Sinusreiz bis etwa 100 Hz synchron. Höhere Frequenzen werden zunehmend unregelmäßig beantwortet.

• 6. Es wird wahrscheinlich gemacht, daß 3 Gruppen campaniformer Sensillen zwischen Trochanter und Femur für die analysierten Antwortpotentiale hauptverantwortlich sind. Die Rolle des Subgenualorgans bei der Vibrationswahrnehmung dieser Ameisen konnte nicht befriedigend geklärt werden.

• 7. Reizt man die Beine mit Vibrationsstößen, die den im Substrat geleiteten Stridulationssignalen ähneln, so haben die empfindlichsten Präparate eine Beschleunigungsschwelle von 4 cm/sec² (ss). Die Antworten auf kontinuierliche Klickfolgen, Klickgruppenfolgen und Rechteckschwingungspulse werden untersucht.

• 8. Die elektrophysiologisch bestimmten Eigenschaften der Vibrationsrezeptoren gestatten eine befriedigende Erklärung der im Verhaltensversuch nachgewiesenen Leistungen der Stridulationswahrnehmung.