Mieren lopen niet zomaar willekeurig; ze ‘meanderen’ systematisch 

Als je ooit mieren naar voedsel hebt zien zoeken, nam je waarschijnlijk aan dat ze gewoon willekeurig rondlopen. Maar uit een studie blijkt nu dat tenminste één soort rotsmier helemaal niet willekeurig loopt. Het onderzoek is gepubliceerd in iSciences.

Van de zoekbewegingen van dieren wordt doorgaans aangenomen dat zij grotendeels willekeurig zijn. Systematische elementen kunnen wel voorkomen. Een onderzoek met mieren leverde echter bijzondere resultaten op. “Voorheen namen onderzoekers in het veld aan dat mieren in een zuiver willekeurige richting bewegen wanneer ze zoeken naar doelen waarvan ze de locatie niet kennen”, zei Stefan Popp van de Universiteit van Arizona in Tucson.

Vragen over mieren

Het team van Popp wilde leren hoe mieren reageren op nestgenoten en oppervlaktestructuur op kolonieschaal. Omdat het moeilijk is om mieren in hun natuurlijke omgeving te volgen, verhuisden ze een hele kolonie naar het laboratorium, waar ze gemakkelijk alle mieren automatisch en onder constante omstandigheden konden volgen. De onderzoekers merkten al snel een meanderend patroon van de mieren op terwijl ze rondliepen. Dat riep meteen een vraag op: konden de patronen die ze zagen ontstaan uit willekeurige kronkels, zonder systematische regels? Of bewogen de mieren op een meer systematische, niet-willekeurige manier?

Antwoorden

De mierensporen werden met computer-gesimuleerde willekeurige looppatronen vergeleken. “We wilden er zeker van zijn dat we geen patronen zien waar er geen zijn”, zei Popp.

“Vervolgens gebruikten we een eenvoudige statistische methode om regelmatigheid in bewegingssporen te detecteren om een eenvoudig antwoord te krijgen.”

Van alle mieren liet 78 procent een significante negatieve autocorrelatie zien van 10 mm (ongeveer drie lichaamslengtes). Dat betekent dat een bocht naar rechts meestal werd gevolgd door een bocht naar links en daarna herhaalde naar de andere kant. Dit gebeurde telkens na een ongeveer constante afstand van 10 mm.

Meanderen

“Wij ontdekten dat rotsmieren (Temnothorax rugatulus) een opvallend, regelmatig meanderend patroon laten zien bij het verkennen van het gebied rond hun nesten. Dit betekent dat de mieren soepel afwisselen tussen links en rechts draaien op een relatief regelmatige afstand van ongeveer drie lichaamslengtes”,  aldus Popp.

Popp legt uit dat hij en zijn collega’s het gedrag ‘meanderen’ noemen omdat het hen doet denken aan het patroon dat gevormd wordt door een meanderende rivier. Een meander is een lus, een kronkeling in een rivier. Door het meanderen kruisen mieren minder vaak hun eigen pad dan bij willekeurig wandelen. Hierdoor doorzoeken ze minder vaak tweemaal hetzelfde gebied. De onderzoekers geven aan dat dit de zoektocht van de mieren waarschijnlijk efficiënter maakt.

Intrigerend

Popp zegt dat hij het meest geïntrigeerd was door de extreme vormen die de patronen van de mieren konden aannemen op basis van deze eenvoudige principes.

“Delen van sommige sporen lijken op de gekrulde draden die je uit een kledingstuk kunt trekken, en bij sommige lijkt het alsof het pad zichzelf kronkelt waardoor een schijnbaar fractale structuur ontstaat. Het doet me denken aan ruimtevullende krommen die we kennen uit de wiskunde!”

Een fractal, of fractaal, is een meetkundig figuur met als karakteristieke eigenschap dat onderdelen (details) van de figuur gelijkvormig zijn met de figuur zelf, maar dan op een kleinere schaal.

Toekomst

De onderzoekers geven aan dat deze studie de eerste bewijzen levert voor efficiënt zoeken door systematisch meanderen bij een vrij zoekend dier. De studie voegt ook een complex gedrag voor mieren toe, wat suggereert dat er nog meer te leren valt.

Popp zegt het meest gefascineerd te zijn door vragen over de regels in het brein van een mier. Dat orgaan maakt namelijk die zulke complexe zoekpatronen mogelijk. Volgens hem hebben de mieren een probleem van collectief zoeken in de loop van de evolutie opgelost op een manier die wellicht kan worden toegepast bij het ontwerpen van autonome zwermen zoekrobots of drones. Deze kunnen worden gebruikt in rampgebieden of onbekende landschappen.

Bronnen:

• iScience
• ScienceDaily

©AnimalsToday.nl Aurora van de Loo